Что такое двигатель: ДВИГАТЕЛЬ | это… Что такое ДВИГАТЕЛЬ?

Что такое двигатель и как он работает

Nevada 1976Что такое двигатель и как он работает — фото видео. 0 Comment

Содержание статьи

 

СЕГОДНЯ МОЖНО ВСТРЕТИТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ВИДЫ ДВИГАТЕЛЕЙ:

• двигатель внутреннего сгорания – самый распространенный вид на сегодняшний день,
• электродвигатель – относительно молодая модель,
• гибридная силовая установка, или комбинированный двигатель – так же относительно новая модель.

Двигатель внутреннего сгорания в свою очередь подразделяется на поршневую, роторно-поршневую и газотурбинную модель. Сегодня инженеры при разработке автомобилей используют поршневые установки. Все остальные виды двигателей можно встретить крайне редко, в основном машины с такими двигателями можно встретить только в музеях. Поршневые двигатели работают на основе жидкого топлива, в качестве которого используется бензин или же дизельное топливо или на основе природного газа. Самым распространенным видом является поршневой двигатель, работающий на основе бензина.

Относительно недавно появились электромобили, которые оснащены электродвигателями. Этот вид двигателя работает на основе электрической энергии, в качестве источника которой берутся топливные элементы или аккумуляторные батарейки. Сегодня такие автомобили, пока, не пользуются большим спросом, так как они нуждаются в частой подзарядке. Зато такой вид транспорта не выбрасывает в атмосферу вредных смесей.

Современные производители активно выпускают автомобили, оснащенные гибридной или комбинированной силовой установкой. В этом случае двигательная система имеет ДВС и электромотор.

На сегодняшний день распространены бензиновые и дизельные двигатели внутреннего сгорания. Они имеют следующие рабочие циклы:

Бензиновые двигатели имеют принудительное зажигание топливо-воздушной смеси искровыми свечами. Различаются по типу системы питания:
в карбюраторных смешение бензина с воздухом начинается в карбюраторе и продолжается во впускном трубопроводе. В настоящее время выпуск таких двигателей снижается из-за низкой экономичности и несоответствия современным экологическим нормам;

в впрысковых двигателях топливо может подаваться одним инжектором (форсункой) в общий впускной трубопровод (центральный, моновпрыск) или несколькими инжекторами перед впускными клапанами каждого цилиндра (распределенный впрыск). В них возможно некоторое увеличение максимальной мощности и снижение расхода бензина и токсичности отработавших газов за счет более точной дозировки топлива электронной системой управления двигателем;
двигатели с непосредственным впрыскиванием бензина в камеру сгорания, который подается в цилиндр несколькими порциями, что оптимизирует процесс сгорания, позволяет двигателю работать на обедненных смесях, соответственно уменьшается расход топлива и выброс вредных веществ.

Дизели — двигатели, в которых воспламенение смеси топлива с воздухом происходит от повышения ее температуры при сжатии. По сравнению с бензиновыми эти двигатели обладают лучшей экономичностью (на 15-20%) благодаря большей (в два и более раз) степени сжатия (см.

ниже), улучшающей процессы горения топливо-воздушной смеси. Достоинством дизелей является отсутствие дроссельной заслонки, которая создает сопротивление движению воздуха на впуске и увеличивает расход топлива. Максимальный крутящий момент (см. ниже) дизели развивают на меньшей частоте вращения коленчатого вала (в обиходе — «тяговиты на низах»).
Дизели устаревших конструкций обладали по сравнению с бензиновыми двигателями и рядом недостатков:
большей массой и стоимостью при одинаковой мощности из-за высокой степени сжатия (в 1,5-2 раза больше), увеличивавшей давление в цилиндрах и нагрузки на детали, что заставляло изготавливать более прочные элементы двигателя, увеличивая их габариты и вес;
большей шумностью из-за особенностей процесса горения топлива в цилиндрах;
меньшими максимальными оборотами коленвала из-за более высокой массы деталей, вызывавшей большие инерционные нагрузки. По этой же причине дизели, как правило, менее приемисты — медленнее набирают обороты.

Роторно-поршневой двигатель (Ванкеля) — в нем ротор-поршень совершает не возвратно-поступательное движение, как в бензиновых двигателях и дизелях, а вращается по определенной траектории. Благодаря этому он обладает хорошей приемистостью — быстро набирает обороты, обеспечивая автомобилю хорошую динамику разгона. Из-за конструктивных особенностей степень сжатия ограничена, поэтому работает только на бензине и обладает худшей экономичностью из-за формы камеры сгорания. Раньше его недостатком был меньший ресурс, а теперь и невысокие экологические показатели, которым сейчас уделяется большое внимание.

Двигатель — устройство, преобразующее энергию сгорания топлива в механическую работу. Практически все автомобильные двигатели работают по циклу, состоящему из четырех тактов:

•впуск воздуха или его смеси с топливом;
•сжатие рабочей смеси,
•рабочий ход при сгорании рабочей смеси;
•выпуск отработавших газов.

Наибольшее распространение в автомобилях получили поршневые двигатели — бензиновые и дизели.

Турбированные двигатели и «атмосферники»: главные отличия

Для начала немного истории и теории. В основу работы любого ДВС положен принцип сгорания топливно-воздушной смеси в закрытой камере. Как известно, чем больше воздуха удается подать в цилиндры, тем больше горючего получается сжечь за один цикл. От количества сгоревшего топлива будет напрямую зависеть количество высвобождающейся энергии, которая толкает поршни. В атмосферных моторах забор воздуха происходит благодаря образованию разрежения во впускном коллекторе. Другими словами, мотор буквально «засасывает» в себя наружный воздух на такте впуска самостоятельно, а объем поместившегося воздуха зависит от физического объема камеры сгорания.

Получается, чем больше рабочий объем двигателя, тем больше воздуха он может уместить в цилиндрах и тем большее количество топлива получится сжечь. В результате мощность атмосферного ДВС и крутящий момент сильно зависят от объема мотора. Рекомендуем также прочитать отдельную статью о том, что такое рабочий объем двигателя. Из этой статьи вы узнаете, какие параметры определяют данную характеристику, чем измеряется объем мотора и на что влияет данный показатель. Принципиальной особенностью двигателей с нагнетателем является принудительная подача воздуха в цилиндры под определенным давлением.

Данное решение позволяет силовому агрегату развивать больше мощности без необходимости физически увеличивать рабочий объем камеры сгорания. Добавим, что системами нагнетания воздуха может быть как турбина (турбокомпрессор), так и механический компрессор. На практике это выглядит следующим образом. Для получения мощного мотора можно пойти двумя путями:
увеличить объем камеры сгорания и/или изготовить двигатель с большим количеством цилиндров; подать в цилиндры воздух под давлением, что исключает необходимость увеличивать камеру сгорания и количество таких камер;

С учетом того, что на каждый литр топлива требуется около 1м3 воздуха для эффективного сжигания смеси в ДВС, автопроизводители по всему миру долгое время шли по пути совершенствования атмосферных двигателей. Атмомоторы представляли собой максимально надежный вид силовых агрегатов. Поэтапно происходило увеличение степени сжатия, при этом двигатели стали более стойкими к детонации. Благодаря появлению синтетических моторных масел минимизировались потери на трение, инженеры научились изменять фазы газораспределения, внедрение электронных систем управления двигателем позволило добиться высокоточного впрыска горючего и т. д. В результате моторы от V6 до V12 с большим рабочим объемом долгое время являлись эталоном производительности.  Также не стоит забывать и о надежности, так как конструкция атмосферных двигателей всегда оставалась проверенным временем решением.

Параллельно с этим главными минусами мощных атмосферных агрегатов справедливо считается большой вес и повышенный расход топлива, а также токсичность. Получается, на определенном этапе развития двигателестроения увеличение рабочего объема оказалось попросту нецелесообразным. Теперь о турбомоторах. Еще одним типом агрегатов на фоне популярных «атмосферников» всегда оставались менее распространенные агрегаты с приставкой «турбо», а также компрессорные двигатели. Такие ДВС появились достаточно давно и изначально шли по другому пути развития, получив системы для принудительного нагнетания воздуха в цилиндры двигателя. Рекомендуем также прочитать статью о том, что лучше, механический компрессор или турбина. Из этой статьи вы узнаете о преимуществах и недостатках указанных систем нагнетания воздуха, а также о том, какой мотор выбрать, с компрессором или турбированный.

Стоит отметить, что значительной популяризации моторов с наддувом и быстрому внедрению подобных агрегатов в широкие массы долгое время препятствовала высокая стоимость автомобилей с нагнетателем. Другими словами, двигатели с наддувом были редким явлением. Объясняется это просто, так как на раннем этапе машины с турбодвигателем, механическим компрессором или одновременной комбинацией сразу двух решений зачастую ставились на дорогостоящие спортивные модели авто. Немаловажным фактором оказалась и надежность агрегатов данного типа, которые требовали повышенного внимания в процессе обслуживания и уступали по показателям моторесурса атмосферным ДВС. Кстати, сегодня это утверждение также справедливо для двигателей с турбиной, которые конструктивно сложнее компрессорных аналогов и еще дальше ушли от атмосферных версий.

Как работает двигатель и из чего он состоит?

Принцип работы двигателя автомобиля – это вопрос, интересующий практически каждого автовладельца. В ходе первого ознакомления со строением двигателя все выглядит очень сложным. Однако в реальности, с помощью тщательного изучения, устройство двигателя становится вполне понятным. В случае необходимости знания о принципе работы двигателя можно использовать в жизни. 1. Блок цилиндров представляет собой своеобразный корпус мотора. Внутри него расположена система каналов, которая используется для охлаждения и смазки силового агрегата. Он используется в качестве основы для дополнительного оборудования, к примеру, картера и головки блока цилиндров.

2. Поршень, являющийся пустотелым стаканом из металла. На его верхней части расположены «канавки» для поршневых колец. 3. Поршневые кольца. Кольца, расположенные внизу, называются маслосъемными, а верхние – компрессионные. Верхние кольца обеспечивают высокий уровень сжатия или компрессию смеси топлива и воздуха. Кольца используются для обеспечения герметичности камеры сгорания, а также в качестве уплотнителей, предотвращающих попадание масла в камеру сгорания.

4. Кривошипно-шатунный механизм. Отвечает за передачу возвратно-поступательной энергии поршневого движения на коленчатый вал двигателя. Многие автолюбители не знают, что на самом деле принцип работы ДВС является достаточно несложным. Сначала топливо попадает из форсунок в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом. Затем свеча зажигания выдает искру, которая вызывает воспламенение топливно-воздушной смеси, из-за чего она взрывается. Газы, которые формируются в результате этого, двигают поршень вниз, в процессе чего он передает соответствующее движение коленчатому валу. Коленвал начинает вращать трансмиссию. После этого набор специальных шестерён осуществляет передачу движения на колеса передней или задней оси (в зависимости от привода, может и на все четыре).

Устройство автомобиля. Двигатель внутреннего сгорания

Что такое КОНТРАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ. Как осматривать Б/У двигатель при покупке. Секреты перекупа.

Что такое роторный двигатель? История создания и особенности конструкции.

Двигатель (ДВС): устройство, принцип работы, классификация

Называть двигатель сердцем автомобиля – сравнение банальное, но точное. Можно сколько угодно перебирать подвеску, настраивать рулевое управление или совершенствовать тормоза – если мотор не в порядке, всё это превращается в пустую трату времени.

Сегодня на дорогах можно встретить автомобили разных поколений: и со старенькими карбюраторными ДВС, и с мощными дизельными моторами, управляемыми электроникой, и даже новейшие водородные двигатели, которые еще только начинают совершенствоваться. И во всём этом разнообразии довольно сложно сориентироваться, если не знать основ и принципов работы двигателя внутреннего сгорания.

Содержание

1. Что такое ДВС и для чего он нужен?
2. Устройство двигателя внутреннего сгорания
3. Принцип работы двигателя
4. Принцип работы четырехтактного двигателя
5. Принцип работы двухтактного двигателя
6. Классификация двигателей
7. По рабочему циклу
8. По типу конструкции
9. По количеству цилиндров
10. По расположению цилиндров
11. По типу топлива
12. По принципу работы ГРМ
13. По принципу подачи воздуха
14. Преимущества и недостатки ДВС
15. Заключение

Что такое ДВС и для чего он нужен?

Устройство двигателя

Чтобы транспорт ехал, что-то должно приводить его в движение. В разные времена это были запряженные животные, затем на смену пришли паровые и электродвигатели (да, прародители современных автомобилей появились даже раньше, чем традиционные ДВС), затем моторы, работающие на горючем топливе.

Современный двигатель внутреннего сгорания – это механизм, преобразующий энергию вспышки топлива (тепла) в механическую работу. Несмотря на достаточно громоздкую конструкцию, на сегодняшний день ДВС остается самым удобным источником энергии.

Электротранспорт, конечно, всё больше входит в обиход, но время его «заправки» сводит на нет все преимущества – канистру с электричеством в багажник не положишь.

Свое применение ДВС нашел во многих сферах: по одинаковому принципу работают автомобили, мотоциклы и скутеры, сельскохозяйственная и строительная техника, водный транспорт, двигатели самолетов, военная техника, газонокосилки… То есть, практически всё, что ездит или летает.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Несмотря на разнообразие типов и конструкций ДВС, принцип его устройства остается практически неизменным на любой технике. Конечно, отдельные элементы конструкции могут сильно отличаться на разных двигателях, но основные узлы и компоненты очень похожи между собой.

Итак, двигатель внутреннего сгорания состоит из таких конструктивных узлов.

1. Блок цилиндров (БЦ) – «оболочка» ЦПГ и всего двигателя в целом, в том числе с рубашкой системы охлаждения.

   Блок цилиндров

2. Кривошипно-шатунный механизм, он же КШМ – узел, в котором происходит преобразование прямолинейного движения поршня во вращательное. Состоит из коленвала, поршней, шатунов, маховика, а также подшипников скольжения (вкладышей), на которые опирается коленвал и крепления шатунов.
   Кривошипно-шатунный механизм: 1 — цилиндр; 2 — маховик; 3 — шатунный подшипник; 4 — коленчатый вал; 5 — колено; 6 — коренной подшипник; 7 — шатун.

3. Газораспределительный механизм (ГРМ) – это система подачи в цилиндры топливно-воздушной смеси и отвода выхлопных газов. Состоит из распредвалов, клапанов с коромыслами или штангами, ремня ГРМ, благодаря которому вся система работает синхронно с оборотами коленвала.

   Газораспределительный механизм

4. Система питания – это узел, в котором происходит подготовка топливно-воздушной смеси, которая затем подается в камеры сгорания. В зависимости от конструкции система подачи топлива может быть карбюраторной (одна форсунка на двигатель), инжекторной (форсунки установлены перед впускным клапаном каждого цилиндра), с непосредственным впрыском (форсунка установлена внутри камеры сгорания). Включает в себя топливный бак с фильтром и насосом, карбюратор (опционально), впускной коллектор, форсунки, ТНВД (в дизельных двигателях), воздухозаборника с воздушным фильтром.
   Система питания

5. Система смазки двигателя – обеспечивает подачу смазки в каждый из узлов трения, а также на участки, требующие дополнительного охлаждения (например, на нижнюю часть поршней). Состоит из масляного насоса, подключенного к коленвалу, системы трубок и каналов, выходящих на пары трения, масляного фильтра, масляного поддона. В зависимости от конструкции различаются двигатели с «сухим» и «мокрым» картером. У первых емкость для сбора моторного масла расположена отдельно, во вторых – непосредственно под двигателем.

   Система смазки двигателя: 1 – масляный насос; 2 – пробка сливного отверстия картера; 3 – маслоприемник; 4 – редукционный клапан; 5 – отверстие для смазывания распределительных шестерен; 6 – датчик сигнальной лампы аварийного давления масла; 7 – датчик указателя давления масла; 8 – кран масляного радиатора; 9 – масляный радиатор; 10 – масляный фильтр.

6. Система зажигания – нужна для поджига топливной смеси в камере сгорания. Применяется только на бензиновых двигателях, поскольку дизтопливо воспламеняется само от сжатия. Включает в себя свечи зажигания, высоковольтные провода, катушки зажигания, а также распределитель (трамблер) на двигателях старого типа. В современных моторах система зажигания обходится без трамблера и даже без проводов: используется конструкция «катушка на свече».

   Система зажигания двигателя: 1 – генератор; 2 – выключатель зажигания; 3 – распределитель зажигания; 4 – кулачок прерывателя; 5 – свечи зажигания; 6 – катушка зажигания; 7 – аккумуляторная батарея.

7. Система охлаждения – заботится о поддержании заданной рабочей температуры двигателя. Жидкостная система охлаждения состоит из теплоносителя (охлаждающей жидкости, антифриза), рубашки охлаждения (сеть камер и каналов внутри блока цилиндров), теплообменника (радиатор охлаждения), водяного насоса и термостата.

   Система охлаждения

8. Электросистема – это источники энергии, необходимой для старта двигателя и поддержания его работы. К электросистеме относится аккумуляторная батарея, генератор, стартер, проводка и датчики работы двигателя.
9. Выхлопная система – отводит продукты сгорания из двигателя, выполняет функцию доочистки выхлопных газов, регулирует звук работы мотора. Состоит из выпускного коллектора, катализатора и сажевого фильтра (опционально), резонатора, глушителя.

Выхлопная система

Каждая их этих частей постепенно развивается и совершенствуется в зависимости от запросов времени. Стремление к росту мощности сменилось поиском самых надежных и долговечных решений, затем на первое место вышла экономия топлива, а сегодня – забота о природе.

Принцип работы двигателя

Во всех ДВС, какой бы конструкции они ни были, используется один и тот же принцип работы. Это преобразование энергии теплового расширения при сгорании топлива сначала в прямолинейное, а затем во вращательное движение.

Принцип работы четырехтактного двигателя

Такты четырехтактного двигателя

Четырехтактные двигатели используются во всех автомобилях, крупной технике, авиации. Это так называемый классический вид ДВС, которому конструкторы уделяют всё свое внимание. Условно работу каждого цилиндра в ЦПГ можно разделить на 4 этапа (такта). Это впуск, сжатие, сгорание, выпуск. На видео, ниже, наглядно показано работу 4-тактного двигателя в 3Д анимации.

1. На такте впуска поршень в цилиндре движется вниз, от клапанов к нижней мертвой точке (НМТ). Когда он начинает опускаться, открывается впускной клапан и в цилиндр поступает топливно-воздушная смесь (или только воздух, если двигатель с непосредственным впрыском). При движении поршень сам «накачивает» нужный объем воздуха в камеру сгорания, если двигатель атмосферный, или воздух поступает под напором, если установлен турбонаддув.
2. Дойдя до нижней мертвой точки поршень начинает подниматься. При этом впускной клапан закрывается, и при движении поршень сжимает воздух с распыленным в нём топливом до критического давления.
3. Как только поршень условно доходит до верхней мертвой точки и компрессия становится максимальной, срабатывает свеча зажигания и топливо вспыхивает (дизтопливо зажигается при сжатии само, без искры). Микровзрыв от вспышки толкает поршень снова вниз, к НМТ.
4. И на четвертом такте открывается выпускной клапан. Поршень снова движется вверх, выдавливая из камеры сгорания выхлопные газы в выпускной коллектор.

Работа четырехтактного двигателя

По сути, полезной работы в двигателе только один такт из четырех, когда при сгорании топлива создается избыточное давление, толкающее поршень. Остальные три такта нужны как вспомогательные, которые не дают импульса к движению, но на них расходуется энергия.

При таких условиях двигатель мог бы остановиться, когда кривошипно-шатунный механизм (КШМ) приходит к энергетическому равновесию. Но чтобы этого не произошло, используется  большой маховик, соединенный с системой сцепления, и противовесы на коленвале, уравновешивающие нагрузки от работы поршней.

Принцип работы двухтактного двигателя

Такты двухтактного двигателя

Двухтактные двигатели используются не слишком широко. В основном это моторы скутеров и мопедов, легких моторных лодок, газонокосилок. Весь рабочий процесс такого двигателя можно разделить на два основных этапа:

1. В начале движения поршня снизу вверх (от нижней мертвой точки к верхней) в камеру сгорания поступает топливно-воздушная смесь. Поднимаясь, поршень сжимает ее до критической компрессии, и когда он находится в верхней мертвой точке, происходит поджиг.
2. Сгорая, топливо толкает поршень вниз, при этом одновременно открывается доступ к выпускному коллектору и продукты сгорания выходят из цилиндра. Как только поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ), повторяется первый такт – впуск и сжатие одновременно.

Работа двухтактного двигателя

Казалось бы, двухтактный двигатель должен быть вдвое эффективней четырехтактного, ведь здесь на полезное действие приходится половина работы. Но в реальности мощность двухтактного двигателя намного ниже, чем хотелось бы, и причина этого кроется в несовершенном механизме газораспределения.

При сгорании топлива часть энергии уходит в выпускной коллектор, не выполняя никакой работы кроме нагрева. В итоге, двухтактные двигатели применяются только в маломощном транспорте и требуют особых моторных масел.

Классификация двигателей

Поскольку ДВС растут и совершенствуются уже более 100 лет, набралось довольно много их разновидностей. Классифицируют двигатели по разным признакам и свойствам.

По рабочему циклу

Это уже известное нам деление двигателей на двухтактные и четырехтактные.

1. Двухтактные – один полный рабочий цикл состоит из двух этапов, при этом коленвал совершает один оборот;
2. Четырехтактные – за один полный рабочий цикл проходит четыре этапа, а коленвал делает два оборота.

По типу конструкции

Есть два основных типа ДВС: поршневой и роторный.

1. Поршневой – это тот самый привычный нам двигатель с поршнями, цилиндрами и коленвалом, который стоит практически в любом транспорте;
2. Роторно-поршневой, он же двигатель Ванкеля – особый вид ДВС, в котором вместо поршня используется трехгранный ротор, а камера сгорания имеет овальную форму. Двигатель Ванкеля использовался в некоторых моделях автомобилей, но сложность производства и обслуживания заставила инженеров отказаться от применения этой конструкции.

Работа роторного двигателя

По количеству цилиндров

В ЦПГ двигателя может устанавливаться от 1 до 16 цилиндров, для легковых автомобилей это обычно 3-8. Как правило, конструкторы предпочитают четное количество цилиндров, чтобы уравновесить циклы их работы. Самое известное исключение из правил – двигатель Ecoboost, разработанный концерном Ford, во многих моделях которого ставится как раз три цилиндра.

По расположению цилиндров

Компоновка ЦПГ не всегда рядная (хоть рядный двигатель – самый простой в ремонте и обслуживании). В зависимости от фантазии инженеров, двигатели делятся на несколько типов компоновки:

1. Рядные – все цилиндры выстроены в один ряд и на один коленвал.

   Работа рядного двигателя

2. V-образные – два ряда цилиндров, установленные под углом от 45 до 90 градусов на один коленвал.

   Работа V-образного двигателя

3. VR-образные – два ряда цилиндров с маленьким углом развала, 10-20 градусов, установленные на один коленвал.

   Работа VR-образного двигателя

4. W-образные – представляют собой блок из 3 или 4 рядов цилиндров, установленных на один коленвал.

   Работа W-образного двигателя

5. U-образные – два параллельных ряда цилиндров, установленные на два коленвала, объединенных в один силовой блок.

   Работа U-образного двигателя

6. Оппозитные – с двумя рядами цилиндров, установленными горизонтально под 180 градусов друг к другу на один коленвал.

   Работа оппозитного двигателя

7. Встречные – особая конструкция двигателя, в котором на каждый цилиндр приходится два поршня, движущихся во встречных направлениях. По сути, это одна цилиндро-поршневая группа, установленная на два коленвала.

   Работа встречного двигателя

8. Радиальные – с круговым размещением ЦПГ, установленной на коленвал, расположенный в центре.

Работа радиального двигателя

В легковых автомобилях используются рядные, V-, VR-, W- и U-образные двигатели, а в некоторых моделях и оппозитные. А вот радиальные применяются в авиационной технике.

По типу топлива

Классика жанра здесь – бензиновые и дизельные двигатели. Набирают популярность газовые, постепенно совершенствуются гибридные и водородные.

1. Бензиновые двигатели требуют поджига топливно-воздушной смеси. Для этого используются свечи и катушки зажигания, работающие синхронно с движением коленвала. Особенность бензиновых двигателей – способность развивать большую скорость;
2. Дизельные двигатели работают по принципу самовоспламенения топливно-воздушной смеси. В них нет свечей зажигания, зато есть система прямого впрыска, требующая подачи топлива под большим давлением. Для запуска двигателя используются свечи накаливания, которые предварительно подогревают воздух и отключаются после прогрева камеры сгорания. Дизельные двигатели способны развивать большую мощность, но не скорость, поэтому используются в тяжелой технике;
3. Газовые установки популярны за счет низкой стоимости сжиженного газа (по сравнению с бензином). Газовые двигатели работают при более высоких температурах, чем бензиновые или дизельные, что, в свою очередь, требует качественной работы системы охлаждения и особого моторного масла;
4. Гибридные – это комбинация ДВС и электромотора. В стандартном режиме вождения задействован только электрический мотор, а ДВС задействуется при необходимости повысить нагрузку или подзарядить аккумуляторы;
5. Водородные двигатели до недавнего времени были довольно опасны: кислород и водород, выработанные из воды путем электролиза, сгорали нестабильно и с риском детонации. Сравнительно недавно был найден другой способ использования водородно-кислородного соединения: водород заправляется в баки (причем заправка длится около 3 минут), кислород захватывается из воздуха, после чего они поступают на электрогенератор, а не в ДВС. По сути, получается процесс, обратный процессу электролиза, в результате которого образуется электроэнергия и вода. Первым автомобилем с водородной силовой установкой стала Toyota Mirai.

По принципу работы ГРМ

Ключевой элемент газораспределительного механизма – распредвал, объединенный с коленвалом двигателя с помощью ремня или цепи ГРМ. Распредвал за счет своей конструкции регулирует работу клапанов, и вся система работает синхронно с частотой оборотов двигателя. Обрыв ремня ГРМ – почти всегда путь на капремонт.

В зависимости от компоновки ЦПГ в двигателе может стоять 1 распредвал, если двигатель рядный, или 2-4 распредвала, если это V-образная компоновка.

Однако стандартная система ГРМ перестала отвечать современным требованиям к мощности и экономичности двигателей. И теперь, кроме стандартной механической системы, есть адаптивные системы, такие как Honda i-VTEC, VTEC-E и DOHC, Toyota VVT-i, Mitsubishi MIVEC, разработки компаний Volkswagen и Eco-Motors, а также пневматическая система ГРМ, установленная на Koenigsegg Regera и в перспективе добавляющая 30% мощности двигателю.

По принципу подачи воздуха

Еще одна классификация, которая часто встречается в обиходе: деление двигателей на атмосферные и турбированные.

1. Атмосферный двигатель – это тот самый ДВС, который затягивает порцию воздуха при движении поршня в цилиндре вниз. Подача кислорода идет стандартным способом;
2. Турбина (турбокомпрессор) – это дополнительная подкачка воздуха в камеру сгорания. Турбокомпрессор работает за счет потока выхлопных газов, вращающих турбину, которая, в свою очередь, нагнетает крыльчаткой воздух во впускной коллектор.

Работа двигателя с турбиной

Турбированные двигатели имеют свои преимущества и недостатки: с одной стороны, чем больше воздуха, тем больше мощности может развить двигатель. С другой – эффект турбоямы способен серьезно попортить нервы любителю спортивной езды. Да и лишний узел – лишнее слабое место, так что турбированные двигатели (или битурбо, как называют мотор с двумя турбинами) нравятся далеко не всем. Иногда хорошо собранный атмосферник может «заткнуть за пояс» любой наддув.

1. Если говорить о преимуществах двигателей внутреннего сгорания, то на первое место выйдет удобство для пользователя. За столетие бензиновой эпохи мы обросли сетью АЗС и даже не сомневаемся, что всегда будет возможность заправить машину и ехать дальше. Есть риск не встретить заправочную станцию – не беда, можно взять с собой бензин в канистрах. Именно инфраструктура делает использование ДВС таким комфортным.
2. С другой стороны, заправка двигателя топливом занимает пару минут, проста и доступна. Залил бак – и едь себе дальше. Это не идет ни в какое сравнение с подзарядкой электромобиля.
3. Способность служить долго при грамотном обслуживании – то, чем могут похвастаться знаменитые двигатели-миллионники. Регулярное своевременное ТО способно сохранить работоспособность мотора на очень долгий срок.
4. И, конечно, не будем забывать про милый сердцу рев мощного мотора. Настоящий, честный, совершенно не похожий на озвучку современных электрокаров. Не зря же некоторые автоконцерны специально настраивали звук двигателей своих машин.

Какой же основной недостаток у ДВС?

1. Конечно, это низкий КПД — в пределах 20-25%. Самый высокий на сегодняшний день показатель КПД среди ДВС – 38%, который выдал двигатель Toyota VVT-iE. По сравнению с этим электромоторы смотрятся гораздо выигрышней, особенно с системами рекуперативного торможения.
2. Второй значительный минус – это общая сложность всей системы. Современные двигатели давно перестали быть такими «простачками», как описывается в схеме классического ДВС. Наоборот, требования к моторам становятся всё выше, сами моторы – более точными и сложными, появляются новые технологии и инженерные решения. Всё это дополнительно усложняет конструкцию двигателя, и чем она сложней, тем больше в ней слабых мест.

Так что, если раньше сосед дядя Вася перебирал двигатель своей «копейки» самостоятельно, но на новеньких современных машинах вряд ли кто-то полезет в тонкую систему ДВС без специального оборудования и инструментов.

И, наконец, нефтяная эра сама по себе отходит в прошлое. Не зря же растут требования к экологической безопасности транспорта, а заодно и эффективность солнечных батарей. Да, бензиновые и дизельные моторы еще не скоро исчезнут с улиц, но уже Европа борется за внедрение электромобилей, благодаря которым человечество когда-нибудь забудет слово «бензиновый смог».

Заключение

Несмотря на любые недостатки, ДВС остается «главным по транспорту». Химики придумывают новые моторные масла, инженеры разрабатывают новые системы ГРМ, а производители бензина не спешат снижать цены. Всё потому, что с удобством и автономностью привычных нам двигателей пока не может сравниться ни один вид транспорта.

Для чего нужен двигатель в автомобиле?

Двигатель, пожалуй, можно назвать самой важной частью автомобиля.

Ведь без двигателя автомобиль не сдвинется с места, но и без колес тоже далеко не уедешь, поэтому не будем делить автомобильные системы по важности, а просто попробуем узнать чуточку больше, об автомобильном двигателе.

Двигатель – это силовая установка, источник энергии автомобиля. Он используется для того чтобы машина могла выполнять свою основную функцию – перевозку грузов и пассажиров, но кроме этого, энергия, вырабатываемая двигателем, используется для обеспечения функционирования всех вспомогательных систем, например для работы кондиционера.

Впрочем, все вспомогательные системы, как правило, работают от электричества, вырабатываемого генератором или забираемой от аккумуляторов. А вот генератор как раз приводится в действие с помощью двигателя, передавая ему механическую энергию вращения вала.

Для обеспечения движения автомобиля так же используется механическая энергия вала двигателя, которая передается от двигателя на колеса через трансмиссию.

То есть, по сути, двигатель нужен для того, чтобы преобразовать какой-либо вид энергии в механическую энергию вращения вала, которая через систему механических связей передается на колеса, заставляя автомобиль двигаться.

Двигатель внутреннего сгорания

Когда мы говорим о двигателе автомобиля, то чаще всего представляем себе двигатель внутреннего сгорания, в качестве топлива для которого используется бензин, дизельное топливо, газ, а в последнее время пробуют и водород.

В двигателе внутреннего сгорания, как несложно догадаться, происходит преобразование энергии, выделяемой при сгорании легковоспламеняющихся веществ в механическую энергию. Конструкции двигателей внутреннего сгорания могут отличаться, бывают поршневые двигатели, роторные и газотурбинные.

Но принцип их работы остается неизменным. Энергия, выделяемая при сгорании топлива, в конечном итоге преобразуется в механическую энергию вращения вала двигателя и через систему механических связей передается на колеса, заставляя их вращаться.

Основной недостаток двигателей внутреннего сгорания их неэкологичность. При сжигании топлива выделяется много вредных веществ. Исключение в этом составляет водород, продуктом горения которого является обыкновенная вода, но проблема с его использованием на сегодняшний день заключается в дороговизне, хотя вероятно, что в будущем это будет основной вид топлива.

Но двигатели внутреннего сгорания – не единственные автомобильные двигатели.

Электро-двигатель

Существуют машины, которые используют в качестве исходной энергии – электричество. Наиболее популярный и близкий к автомобилю вид транспорта, работающий на электричестве – это всем известный троллейбус.

Но полноценным автомобилем его не назовешь, поскольку двигаться троллейбус может только лишь вдоль натянутых проводов, от которых он запитывается электричеством.

Но вы наверняка слышали о машинах, которые называются электромобилями. Электромобили – это автомобили, в которых в качестве силового агрегата используется электродвигатель.

Электродвигатель, как вы понимаете, работает от электрической энергии, которую он получает, как правило, от аккумуляторных батарей.

Электромобили, по сравнению с автомобилями, использующими двигатели внутреннего сгорания, имеют массу преимуществ.

Они экологичны, практически бесшумны (что не всегда плюс), быстро набирают скорость, им не нужна коробка скоростей можно даже обойтись без трансмиссии, если поставить двигатели на каждое из колес. То есть такие автомобили могли бы быть намного дешевле, чем автомобили с ДВС, если бы стали массовыми.

Но есть два существенных момента, которые очень сильно ограничивают применение электродвигателей на современных автомобилях. До сих пор не придумали аккумуляторов, которые бы могли запасти в себе достаточное количество электрической энергии.

То есть запас хода электромобиля сегодня ограничен несколькими десятками километров. Если не включать фары, магнитолу, кондиционер, то можно и до сотни километров проехать, но все равно это очень мало. Примерно в 5-6 раз меньше, чем на одной заправке бензином. Впрочем, над этим разработчики постоянно работают и возможно, что когда вы читаете эти строки, уже существует электромобиль с запасом хода более 500 км.

Но даже малый запас хода был бы не так страшен, если бы не время, требуемое на перезарядку аккумуляторов. Если заправка бензином, дизтопливом или газом занимает 5-10 минут, то аккумуляторы придется заряжать часов 12, а то и сутки.

Поэтому, пока электромобили могут использоваться лишь для непродолжительных поездок по городу, после чего всю ночь на зарядке.

Гибридные силовые агрегаты

Но преимущество электродвигателей над ДВС настолько велико, что желание их использовать хотя бы частично привело к появлению гибридных силовых установок, которые сегодня достаточно активно используются на автомобилях.

Гибридные силовые установки – это объединенные на одном автомобиле двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель (как правило, их 4, по одному на каждое колесо). Такие автомобили называют гибридными.

Существуют три схемы гибридных установок.

В первой энергия ДВС используется исключительно для выработки электрической энергии при помощи генератора. А уже от генератора энергия передается на зарядку аккумуляторов и на электродвигатели, обеспечивающие вращение колес.

Но более популярна другая схема. Во второй схеме привод на колеса осуществляется как от ДВС, так и от электродвигателей. ДВС и электродвигатели могут использоваться как самостоятельно, так и вместе.

Третий вариант – это сочетание первого и второго.

Как работает двигатель внутреннего сгорания / Бери и делай

Представить современный мир без двигателя внутреннего сгорания невозможно. Именно он помогает нам добраться утром до работы или комфортно путешествовать по миру. Но несмотря на популярность этих двигателей далеко не все знают, как они работают.

«Бери и Делай» расскажет об устройстве и принципе работы двигателя внутреннего сгорания.

Что такое двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это своеобразная машина, преобразующая топливо в механическую энергию. Он относится к тепловым двигателям, то есть сжигает топливо для получения энергии, с помощью которой выполняется полезная работа.

ДВС используют в воздушных, водных, железнодорожных, автомобильных и других транспортных средствах, а также в газонокосилках, цепных пилах, воздушных компрессорах и так далее.

Двигатель внутреннего сгорания имеет такое название, потому что топливо воспламеняется и сгорает внутри него. В настоящее время ДВС самые популярные производящие энергию устройства в мире.

Бензиновый и дизельный ДВС

Самые распространенные двигатели внутреннего сгорания — бензиновые и дизельные.

По своей сути они одинаковы. Оба двигателя работают благодаря топливу, воздуху и процессу горения.

И все же разница между ними есть.

• В бензиновом двигателе топливо заранее смешивается с воздухом, затем сжимается поршнем внутри цилиндра и поджигается искрой от свечи зажигания.
• В дизельном двигателе поршень сначала сжимает воздух и только потом впрыскивается топливо. Свеча зажигания здесь не используется. Воздух сильно нагревается при сжатии, и топливо возгорается самостоятельно.

Как устроен двигатель внутреннего сгорания

Самый распространенный двигатель внутреннего сгорания — это 4-тактный бензиновый двигатель.

Он состоит из следующих элементов:

1. Выпускной распределительный вал
2. Коромысло выпускного клапана
3. Свеча зажигания
4. Коромысло впускного клапана
5. Впускной распределительный вал
6. Выпускной клапан
7. Впускной клапан
8. Головка блока цилиндра
9. Поршень
10. Поршневой палец
11. Шатун
12. Блок двигателя
13. Коленчатый вал

• ВМТ — верхняя мертвая точка
• НМТ — нижняя мертвая точка

Некоторые детали ДВС неподвижны:

• головка блока цилиндра
• цилиндр

Другие составляющие двигаются:

• распределительный вал
• поршень
• коленчатый вал
• шатун
• клапан

Принцип работы ДВС

Выше мы рассмотрели составляющие 1-цилиндрового двигателя внутреннего сгорания. В автомобильных двигателях зачастую используют 4–8 цилиндров. Существуют авто и с 16 цилиндрами. А у поршневых авиационных двигателей их целых 28. С увеличением числа цилиндров возрастает мощность двигателя.

Цилиндр — это силовая единица двигателя. Как правило, двигатели с большим количеством цилиндров производят больше мощности, а с меньшим — лучше экономят топливо.

В цилиндре не всегда 2 клапана. Для увеличения мощности двигателя зачастую используют по 4 клапана на цилиндр.

Во всех двигателях внутреннего сгорания топливо сгорает внутри. Камера сгорания состоит из цилиндра, в котором ходит плотно прилегающий поршень. Он движется внутри цилиндра от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ). Движение поршня между этими точками называется ходом. Поршень прикреплен к шатуну, который соединен с коленчатым валом. Посредством этого движения поршня вверх и вниз преобразуются во вращательные движения.

Мощность ДВС получает за счет сжигания смеси топлива и воздуха в замкнутом пространстве. При сгорании топлива в воздухе образуется горячий газ, объем которого расширяется. Он толкает поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал. Если говорить об автомобиле, то через трансмиссию это движение передается на колеса, которые и заставляют его двигаться.

4 такта работы двигателя

Двигатель, который мы разбирали выше, называют 4-тактным, потому что 1 цикл работы в нем совершается за 4 такта.

1. Впуск
2. Сжатие
3. Рабочий ход (сгорание)
4. Выпуск

За 1 рабочий цикл поршень делает 2 полных прохода в цилиндре, а коленчатый вал, соответственно, 2 оборота.

Впуск

• В начале 1-го такта поршень находится рядом с ВМТ.
• Впускной клапан открывается, и поршень опускается вниз, к НМТ. В этот момент в цилиндр всасывается воздушно-топливная смесь или просто воздух, если речь идет о дизельном двигателе.

Такт впуска заканчивается, когда поршень доходит до НМТ. Во время 1-го такта двигатель потребляет энергию.

Сжатие

• В начале 2-го такта поршень находится в НМТ.
• Впускной и выпускной цилиндры во время этого такта закрыты.
• Поршень начинает движение вверх — к ВМТ. В этот момент он сжимает смесь воздуха и топлива в бензиновых двигателях или просто воздух в дизельных. Максимальное давление достигается, когда поршень находится близко к ВМТ. Примерно тогда же и происходит подача искры в бензиновом двигателе и впрыск топлива в дизельном.

В такте сжатия двигатель все еще потребляет энергию, причем даже больше, чем в такте впуска.

Рабочий ход

• В начале 3-го такта поршень находится в ВМТ.
• Впускной и выпускной клапаны закрыты.
• Сгорание топливовоздушной смеси начинается еще в конце такта сжатия. Этот процесс приводит к резкому повышению давления внутри цилиндра, которое толкает поршень вниз, к НМТ.

Именно в этот момент поршень через шатун заставляет вращаться коленчатый вал. Сила, которая действует на коленвал, называется крутящим моментом.

Во время такта сгорания топлива (рабочего хода) двигатель производит энергию.

Выпуск

• Во время начала 4-го такта поршень находится в НМТ, куда его оттолкнуло повысившееся после сгорания топлива давление.
• Во время такта выхлопа выпускной клапан открыт.
• Поршень начинает движение от НМТ к ВМТ, выталкивая большую часть выхлопных газов из цилиндра в выхлопные трубы.

В процессе такта выпуска двигатель снова потребляет энергию.

КПД двигателя внутреннего сгорания

Далеко не все получаемое двигателем топливо преобразуется в полезную энергию. Большая часть энергии превращается в тепло, которое нейтрализует система охлаждения.

Коэффициент полезного действия (КПД) 4-тактных двигателей составляет 20–25 %. Только этот процент энергии топлива преобразуется в механическую энергию. Остальное уходит в систему охлаждения и выхлоп.

У дизельных двигателей КПД выше. У крупных он доходит до 42 %, а у двигателей легковых и грузовых автомобилей держится на отметке в 25–30 %.

Немного истории

Первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания изобрел инженер Жан Жозеф Этьен Ленуар. В 1860 году Ленуар установил газовый 1-цилиндровый двигатель внутреннего сгорания на 3-колесную повозку и запатентовал его.

Первый двигатель внутреннего сгорания работал достаточно неплохо, но был слишком шумным и часто перегревался. Охлаждать его приходилось при помощи воды. К тому же изобретение Ленуара было совсем неэкономичным.

В 1863 году инженер представил 3-колесную повозку, работавшую на бензине. Во время демонстрации в Париже она проехала 11,2 км за 3 часа. И хотя двигалась повозка очень медленно, она производила довольно сильное впечатление, ведь в движение ее приводили не лошади или мулы, а двигатель.

Двигатели Ленуара были достаточно популярны. Всего их сделали около 500 штук.

В 1876 году Николаус Отто изобрел эффективный газовый двигатель. Это был первый 4-тактный поршневой двигатель внутреннего сгорания. Двигатель сразу же встроили в мотоцикл. В двигателе Отто использовался принцип впуска, сжатия, сгорания и выпуска. Точно так же сейчас работают большинство двигателей внутреннего сгорания в автомобилях или мотоциклах.

В 1885 году Карл Бенц создал первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, работавшем на бензине, а в 1886 году он запатентовал его. Свой двигатель Бенц сделал на основе разработок Отто, а тот, в свою очередь, пользовался наработками Ленуара.

Изучаем, как собрать свой двигатель — на случай «Большого ПЭ» и не только / Хабр

Картинка Freepik и Flickr

Энергия в современном мире — это всё, и чем дальше, тем больше: экзоскелеты, роботы, разнообразные электрические виды транспортных средств. Всё это базируется на необходимости доступа к соответствующим источникам питания и, в то же время, ограничивается их отсутствием. Однако всё может стать ещё хуже, если традиционные источники питания станут вдруг недоступны, по тем или иным причинам. Либо же, потребуется создать собственный источник питания (например, для электропитания далеко расположенного лесного домика и т. д.). Ещё одним интересным вариантом может быть изготовление альтернативного источника питания для уже существующих устройств, — например, для дронов. Да, в этой статье мы поговорим об устройстве и возможности изготовления собственных двигателей внутреннего сгорания различных типов. Кроме того, для этих целей можно даже применить технологии машинного обучения!

Несмотря на движение в сторону «зелёных» технологий и попыток отхода от углеродных принципов получения энергии — пока мы от этого никуда не денемся, по крайней мере, в ближайшее время. Несмотря на достаточно проработанную технологию производства аккумуляторов и все их возможности, по мнению учёных, плотность хранимой энергии в углеводородном топливе многократно превышает таковую в любых типах аккумуляторов.

Если попытаться назвать конкретные цифры, то они выглядят следующим образом: максимально возможная плотность хранимой в аккумуляторах энергии составляет приблизительно 0,2 кВтч/кг, в то время как любые углеводородные способы хранения предоставляют нам плотность в районе 12 кВтч/кг.

То есть, другими словами, плотность энергии, хранимой в сгораемом топливе, в 60 раз превышает таковую, в любом аккумуляторе сходного веса!

Весь последующий рассказ, я думаю, будет интересен со следующих точек зрения: во-первых, мы сможем ознакомиться с основными типами двигателей внутреннего сгорания, постараемся прикинуть, как мы могли бы их изготовить самостоятельно, рассмотрим интересные моменты, касающиеся их устройства, а также попробуем применить новые технологии, которые нам даёт наше время. Вообще говоря, любые знания всегда только в плюс, если вспомним, например, тот же самый роман Жюля Верна — «Пятнадцатилетний капитан». Именно знания из разных сфер позволили там выжить и преуспеть героям этой истории. Весь дальнейший рассказ не претендует на исключительную полноту и точность всех фактов, однако, позволит сложить общее представление о предмете. Итак…

Двигатель Ленуара (или просто, — «Ленуар»)

Исторически самым первым двигателем внутреннего сгорания можно назвать двигатель инженера бельгийского происхождения Жана Жозефа Этьена Ленуара.

Картинка Livejournal Dinamik67

Чем он был хорош: позволил отойти от необходимости постоянного мониторинга за паровым двигателем, на замену которому и пришёл. Полностью автоматический, он позволил вывести на новый уровень приводные системы машин.

Принцип действия этого двигателя заключается в том, что поочерёдно, то в одной стороне цилиндра, то в другой — происходит вспышка, толкающая цилиндр то в одну, то в другую сторону.

Неэффективность здесь заключается в том, что работа двигателя Ленуара происходит при атмосферном давлении (отсутствие сжатия, как в современных двигателях). А зажигание происходит не в момент максимального сжатия, а когда поршень уже пошёл в обратную сторону и вдогон его ещё сильнее как бы разгоняет — возникшая вспышка и расширение продуктов сгорания.

В современных двигателях подобное явление называется поздним зажиганием и, вообще-то, является негативным явлением, так как приводит к перегреву системы и снижению эффективности. Однако, в двигателе Ленуара, благодаря его массивной конструкции, это проблема не была страшна.

Зажигание с каждой стороны происходит после достижения поршнем приблизительно 60-100 угловых градусов от верхней мёртвой точки. Здесь под угловыми градусами подразумевается очень простая вещь (если вы будете собирать Ленуар самостоятельно): на вал насаживается диск, например, бумажный, и размечается по одному градусу. Таким образом, проворачивая вал двигателя руками, вы будете знать, в какой момент должно происходить зажигание (в нашем случае, мы выставляем, например, на 60°) и настраиваем систему так, чтобы именно в этот момент проскочила искра.

КПД Ленуара весьма мал, и находится в пределах 4%. Благодаря своему низкому КПД, в литературе называются цифры, что с 18 л двигателя можно снимать приблизительно две лошадиные силы.

Однако есть и плюсы:

• благодаря работе при атмосферном давлении, — выхлоп такого типа двигателя достаточно малошумящий,
• из-за отсутствия больших давлений во время работы, — требования к точности изготовления цилиндро-поршневой группы весьма низкие.

Достаточно будет сказать, что небольшие настольные экземпляры двигателей подобного типа абсолютно спокойно работают с зазором между поршнем и цилиндром порядка 0,1 мм!

Однако любители не останавливаются только на небольших экземплярах, а изготавливают даже вполне себе «гулливерские» Ленуары:

Соответственно, в подобных огромных Ленуарах, зазор между поршнем и цилиндром может быть ещё больше! Тем не менее — это никак не мешает двигателю успешно функционировать!

Плюс подобных устройств мне видится в том, что можно самостоятельно создать успешно функционирующий двигатель, какого угодно размера и мощности, практически из подручного хлама (который не страшно оставлять без надзора и не опасаясь, что его украдут).

После своей постройки этот двигатель может служить как источником силы непосредственного привода (например, накачивать воду в резервуар), так и средством выработки электроэнергии; в том числе, — в отдалённой деревне, далёкой лесной избушке и т. д. и т.п.

Немного работы сваркой и собирательства подручного хлама – и вуаля!

А если ещё учесть возможность питания этого двигателя от газогенератора, в котором происходит выработка горючего газа путём термической возгонки дров — получается вообще интересная концепция…

И тут некоторые из читателей наверняка спросят: «Ну да, ну да, — цилиндро-поршневая группа. А как её изготовить-то? Ведь токарного станка-то нет! Да, даже если бы и был — я ведь хочу сделать огромный Ленуар!»

А тут, друзья мои, придёт нам на помощь литейное мастерство! 🙂

Многие любители, которые увлекаются изготовлением самодельных двигателей — не изготавливают поршни! А делают их следующим образом: обычной парафиновой свечкой коптят внутреннюю поверхность будущего цилиндра, после чего прямо в этот закопчённый цилиндр отливают из различных материалов поршень! Ну, то есть, просто берут и льют туда, например, алюминий или даже свинец! О_о

И оно работает! И работает даже хорошо! То есть, мы минимальными усилиями получаем поршень, практически идеально подогнанный к цилиндру, а благодаря закопчёности цилиндра, легко страгивающийся с места после литья!

Таким образом, вы теперь понимаете, что нам не составляет никакого труда, изготовить даже из любой бросовой трубы со свалки — двигатель нужного диаметра. Хотите поршень диаметром полметра и идеально подогнанный? Запросто! 🙂 И двигатель лошадей в 50 – ваш…

Двигатель Отто

▍ Четырёхтактные двигатели

Однако Ленуар после изобретения своего двигателя начал, так сказать, «почивать на лаврах», и упустил нужный момент, благодаря чему в результате проиграл конкуренцию изобретению немецкого инженера Николауса Отто, который в 1878 году реализовал двигатель нового типа, продолжающий идеи француза А. Бо-Де Роша.

В настоящее время двигатель подобного типа мы знаем как четырёхтактный, процесс работы которого состоит из четырёх фаз: впуск смеси, сжатие, рабочий ход, выброс отработанных газов:

Картинка Wikipedia, автор Zephyris.

Четырёхтактные двигатели тоже широко распространены среди самоделок. В качестве донора для изготовления подобных двигателей самодельщики частенько берут компрессор, например, от холодильника:

Для работы двигателя подобного типа, как можно было видеть по анимированной картинке выше, необходимо в определённые моменты впускать рабочую смесь и выпускать отработанные газы.

Для этих целей был создан так называемый «распредвал», — вал, на который насажены кулачки, которые поочерёдно нажимают то на один, то на другой клапан. Распредвал в действие приводится цепной, либо ременной передачей с основного вала двигателя.

Вообще говоря, создание каких-либо двигателей — это очень увлекательное занятие и поэтому многие предпочитают создавать двигатель полностью с нуля:

Говоря об отдельных элементах этого двигателя, можно сказать, что, например, впускные и выпускные клапана — самодельщики обычно изготавливают из обычных чёрных калёных саморезов для евроремонта:

Система зажигания, как правило, представляет собой повышающую высоковольтную плату, снятую с зажигалки от газовой плиты, и питающуюся от одной батарейки форм-фактора АА (есть такие виды зажигалок, где источником искры является не пьезоэлемент, а отдельная плата).

Альтернативным и более простым вариантом системы зажигания — является использование простого пьезоэлемента, на который периодически нажимает специальный кулачок, расположенный на вале двигателя.

Плюсом такого решения является крайняя простота системы генерации искры, а минусом — весьма малый срок наработки на отказ: всего лишь порядка 1 млн срабатываний (после которого, просто-напросто физически развалится пьезокристалл).

Попробуем подсчитать, насколько нам хватит этого пьезокристалла. Допустим, двигатель вращается со скоростью 3.000 оборотов в минуту (реально — будет быстрее этого, я тут совсем скромно взял). Соответственно: наработка на отказ, часов = 1 000 000 / (3000/4)*60 = 22,2 часа.

Маловато…

В качестве способа получения рабочей смеси для сгорания используется, так называемый, «бульбулятор». Воздух пробулькивается сквозь цилиндр (в качестве которого, взята колба от вытянутой стеклянной лампы и отпилена с концов) в который налит бензин, благодаря чему он насыщается парами бензина в нужной концентрации.

Исторически подобные устройства являются самым первым типом карбюратора (конечно, карбюратор гораздо более совершенен и лучше использовать, конечно, его, однако годится и такой вариант).

▍ Двухтактные двигатели

Со временем инженеры стали думать, а можно ли как-то повысить мощность двигателя? Решение напрашивалось само: увеличить количество тактов, которые являются рабочими, в которых происходит зажигание. В результате ряда работ родился так называемый двухтактный двигатель: в котором в течение первого такта происходит впуск смеси и полезная работа(с параллельным выбросом отработанных газов), а в течение второго — сжатие впущенной смеси и её зажигание. После чего цикл повторяется.

Двухтактные двигатели гораздо более оборотистые, чем четырёхтактные. Однако, в силу своего характера, они являются достаточно прожорливыми и неэкологичными: они устроены таким образом, что в процессе газообмена, впускаемая свежая смесь фактически вытесняет отработавшие газы (и часть этой новой смеси улетает вместе с газами в выхлоп!):

Картинка Likbezz

С этим, конечно, пытаются бороться:

• устанавливают лепесток на всосе, после карбюратора. Таким образом, когда поршень движется вверх и сжимает смесь — свежая смесь перестаёт поступать в систему (попутно растёт степень сжатия),

Картинка Likbezz

• глушитель проектируют таким образом, чтобы в нём возникала стоячая звуковая волна, которая, скажем так, «нематериальным» образом блокирует потерю свежей смеси.

Почему на видео выше, я дал видео четырёхтактных двигателей, изготовленных самодельщиками?

Как ни странно, несмотря на их относительно более сложное устройство, собрать успешный 4Т-двигатель и заставить его работать — гораздо проще, чем двухтактный.

Почему? Объясняется это более сложными процессами газообмена, происходящими в двухтактном двигателе, а в отличие от него, в четырёхтактном — это всё намного более упрощено. Отработавшие газы вытесняются самим поршнем, наподобие того, как шприц выдавливает лекарство (при медицинских уколах). Поэтому люди предпочитают собирать двигатель именно такого типа.

Интересные тонкости

• Так как в двухтактных и четырёхтактных двигателях процессы происходят при гораздо больших давлениях (как я уже писал в нескольких своих статьях, в момент вспышки — давление в цилиндре составляет приблизительно 60 бар), приходится каким-то образом герметизировать это всё.

Для этой цели обычно используют поршневые кольца из чугуна.

Почему именно чугун: так как он представляет собой металл с высоким процентом содержания углерода, который обладает низким коэффициентом трения. Поэтому зачастую используют чугунные поршневые кольца и чугунную гильзу цилиндра. Если же мы говорим о двухтактных двигателях бензокос/бензопил, то там используется сочетание чугунных поршневых колец и покрытого хромом алюминиевого цилиндра. Это как удешевляет конструкцию, так и упрощает охлаждение цилиндра и одновременно увеличивает ресурс (хром весьма жёсткий и износоустойчивый).

Однако, при изготовлении малогабаритных двигателей, особенно таких, как на радиоуправляемых игрушках — изготовление, а затем и надевание готовых поршневых колец на поршень, представляет собой существенную проблему. А при некотором предельном размере поршня, — это и вовсе невозможно сделать (поршень слишком маленький и кольца просто-напросто ломаются, при попытке надеть их на него. Не хватает гибкости чугуна).

Конечно, если мы собираем небольшой и не особо мощный двигатель — это не проблема. Вполне можно работать и без поршневых колец, что и показывает следующая самоделка, где поршень изготовлен из графита, а в качестве цилиндра — используется обычная химическая мензурка:

• Кстати говоря, чтобы повысить ресурс у маленьких двигателей, используют очень интересный приём, который заключается в том, что цилиндр не является цилиндром! А он — является конусом! О_о

В утрированном виде этот подход показан на картинке ниже. В реальности — это гораздо менее явно. Точный градус скоса я сейчас уже не помню, надо поднимать справочники.

Смысл этого всего заключается вот в чём: по сути, необходимо обеспечить высокую герметизацию только в самом начальном моменте (верхняя мёртвая точка), где давление максимально. В дальнейшем можно сделать так, чтобы между цилиндром и поршнем при движении поршня вниз, начинал возникать некий зазор. Это даже хорошо, ведь туда будет проникать масло и всё смазывать. Кроме того, оно же является и герметизирующим агентом, то есть, выступает в роли своеобразного «поршневого кольца», где вязкость самого масла, занимающего маленький зазор между поршнями цилиндра — не даёт газам просочиться сквозь этот зазор.

Таким образом, износоустойчивость повышается: цилиндр и поршень максимально трутся только на самом верху и на минимальном участке траектории!

• Ещё одним весьма интересным способом увеличения ресурса является изготовление цилиндра из силумина, который является сплавом алюминия и кремния. Если правильно помню (могу ошибаться), его определённым образом охлаждают, что приводит к образованию в структуре металла множественных микрокристаллов кремния.

Далее, этот цилиндр протравливается кислотой, вследствие чего — металл вымывается, а микрокристаллы кремния остаются и в дальнейшем, поршень скользит именно по ним. Подобная технология, насколько мне известно, используется Porsche и для некоторых из болидов «Формулы 1». Технология считается недешёвой (кликабельно):

На картинке это (для наглядности) показано достаточно утрировано. В реальности эти кристаллы очень мелкие и практически непрерывным ковром покрывают всю внутреннюю поверхность цилиндра. Однако некоторое расстояние между ними всё же остаётся, что является положительным явлением, так как эти расстояния постоянно заполнены маслом, благодаря чему, коэффициент трения уменьшается ещё больше.

А теперь, когда у вас более-менее сформировалась общая картина о том, что же представляет собой двигатель внутреннего сгорания и как их делают самодельщики, перейдём к самому вкусному:

Линейные двигатели внутреннего сгорания / Internal Combustion Free Piston Engines

Ключевой проблемой двигателей внутреннего сгорания является их сложность и, в рамках нынешнего перехода к электрическим машинам, — наличие кривошипно-шатунного механизма (КШМ). Почему? Он является источником излишнего веса, вибраций (ввиду наличия больших вращающихся масс, с большой инерцией) и из-за силы трения такого немалого веса (да ещё и при воздействии мощных центробежных сил) — уменьшает ресурс двигателя в целом.

А что если предположить, что двигатель мог бы существовать без КШМ? Тогда он становится гораздо более компактным, увеличивается его срок службы, и упрощается производство!

Подобные двигатели существуют уже достаточно давно, и известны под названием линейных двигателей внутреннего сгорания. Наиболее очевидным применением подобного двигателя напрашивается использование его в качестве электрогенератора.

Однако, помимо подобного применения, эти двигатели широко используются, например, в качестве газогенераторов — когда выхлоп подобного двигателя используется для вращения турбин.

По ссылке вы сможете найти великое множество конфигураций подобных двигателей.

Два наиболее интересующих нас двигателя выглядит следующим образом:

С единственной камерой сгорания (неуравновешенный, сильная вибрация, хотя это можно купировать монтажом двигателя на тяжёлую платформу, когда у него просто не хватит сил сдвинуть эту платформу с места и, таким образом, вибрации будут погашены):

Картинка Freikolben

С уравновешенными поршнями используются две камеры сгорания:

Картинка Freikolben

И вот именно использование подобного типа двигателей — видится мне очень интересным, так как на его основе можно создать весьма компактный и мощный электрогенератор. Например, вот в этом исследовании, линейный генератор размером с батарейку AA — вырабатывал порядка 5 Вт.

Картинка Citeseerx

Исследователями был проведён его тест. В течение порядка 100 часов, когда он непрерывно работал,- отказов не наблюдалось, и он стабильно сохранял свою среднюю частоту работы в районе 115 Гц.

Как написано в отчёте, подобного типа двигатель:

• может работать с очень низким уровнем шума,
• используя широкий диапазон топлив (так как он дизельного типа — смесь взрывается от сжатия. В тестах использовалась пропан/бутановая смесь),
• обладает малым весом, но, несмотря на это, позволяет обеспечивать высокую плотность энергии,
• может работать вообще без смазки (видимо, подразумевается, что если будут использованы соответствующие материалы поршня и цилиндра),
• благодаря дизельному принципу, — максимальная эффективность и низкий уровень вредных выхлопов,
• низкий коэффициент трения и переменный коэффициент сжатия (видимо, подразумевается, что так как отсутствует жёсткая связь поршня с кривошипно-шатунным механизмом (его вообще нет), — поршень жмёт смесь до тех пор, пока она не взорвётся; что даёт возможность работать с различными видами топлив, т. е. — двигатель «всеядный»).

Кстати говоря, подобные двигатели не являются какой-то экзотикой и любители периодически их собирают. Конечно, в несколько больших размерах и тем не менее — это выглядит всё равно эффектно:

В конструкции, показанной в видео выше, использована пара трения из графитового поршня и стеклянного цилиндра.

Проектируем самодельный линейный двигатель!

Попробуем прикинуть, как мы могли бы собрать двигатель подобного типа? Как ни странно, это весьма легко!

Для этого всего лишь нужно использовать подходящую пару трения (поршень/цилиндр). В качестве которых могут легко выступить впускной или выпускной клапан любого легкового автомобиля, и чугунная втулка для этого же клапана:

Картинка Timeturbo

Картинка Rusautoopt

Почему так? Эта пара идеально подобрана инженерами для обеспечения многолетней и многочасовой работы, совершая в процессе миллионы циклов. Кроме того, таких пар трения по скромной цене полным-полно в магазинах (т.е., высокая ремонтопригодность и возможность собрать массив двигателей).

Кроме того, чугунная втулка внутри имеет спиральную канавку, которая может с лёгкостью выступить как лабиринтное уплотнение. Так как газы, пытаясь прорваться, завихряются в этой канавке — их скорость замедляется, что для высокоскоростного процесса (которым является отдельный рабочий цикл двигателя), равносильно полному перекрытию их от утекания, а также средства подачи смазки (собственно, в этой роли она и работает в двигателе автомобиля):

К слову сказать, подобный же принцип торможения газов с применением лабиринтного уплотнения используется и в головке газового поршня автомата Калашникова:

Картинка Livejournal Soldier-moskva

Я проверял: если с одной стороны зажать пальцем и даже потихоньку давить на шток клапана — зазор между штоком и клапаном практически не пропускает воздух. Если же резко ударить по тарелке клапана ладонью (имитируем процесс вспышки в цилиндре) — герметичность 100%-ная. А уж с малейшей смазкой (если, скажем, шток проходит сквозь ватку, смоченную маслом) — герметичность будет 101%.

Однако, мы ведь собираем этот двигатель не просто для того, «чтобы он был». Он должен совершать некую полезную работу. В нашем случае – для выработки электроэнергии.

Соответственно, необходимо установить на конце поршня некий электрогенератор. Наиболее целесообразным мне видится, изготовление электрогенератора следующего типа: когда массив кольцевых электромагнитов надет на обточенный шток поршня, и перемещается внутри катушки.

Кстати говоря, подобное устройство позволит выполнять две функции сразу: и роль электрогенератора и роль «магнитной пружины».

Дело тут вот в чём: после того как поршень был отброшен от верхней мёртвой точки и после возникновения вспышки — его необходимо каким-то образом вернуть обратно и сжать смесь.

Обычно в линейных двигателях для этих целей используется так называемая — «газовая пружина», которая представляет собой отдельный поршень, перемещающийся внутри цилиндра заполненного воздухом или газом определённого давления. Регулируя давление в этом цилиндре, мы можем регулировать ход основного поршня. Основной поршень и газовый поршень – представляют собой единое целое (как можно было видеть в анимированных картинках выше).

Так обычно это делается в «больших» линейных двигателях, в нашем же случае будет достаточно простого магнита, установленного тем же самым полюсом (кликабельно):

Подобное решение, кстати говоря, частенько используется для возврата сердечника у соленоидов.

Но здесь встаёт один очень интересный вопрос, ответ на который мне найти не удалось, но чисто логически и исходя из физики — ответ на него я уже предвижу: будет ли возникать нагрев двух магнитов с высокой частотой, в течение долгого периода времени, — отталкивающихся друг от друга?

С точки зрения физики, производимая работа обязательно должна привести к тепловыделению. Однако вопрос остаётся открытым и требует своего эксперимента…

Зачем это нужно вообще выяснять: так как у магнитов существует так называемая «точка Кюри», то есть температура, при которой они необратимо размагничиваются и сильный нагрев в процессе работы приведёт к выходу из строя электрогенератора.

Возвращаясь к тому маленькому электрогенератору, мощностью в 5 Вт, показанному ранее, следует сказать, что там, в качестве возвратного механизма используется обычная пружина, которая, однако, согнута из проволоки квадратного сечения. Это позволяет поршню перемещаться строго вертикально, без колебаний из стороны в сторону (как было бы в случае использования пружины, согнутой из проволоки круглого сечения).

Для упрощения конструкции, равно как и для увеличения мощности — двигатель лучше делать двухтактным. Но тут придётся малость покорпеть над газообменом: устроить всё так, чтобы новая порция смеси — вытесняла сгоревшие газы (эта процедура в двигателях обычно называется «продувка»). Схем продувки существует довольно много, но если не закапываться в дебри: главное, чтобы после того, как акт сгорания произошёл — цилиндр был максимально качественно (насколько это возможно в рамках той конструкции, на которой вы решите остановиться) очищен от продуктов сгорания и заполнен свежей смесью.

Итак, теперь, когда мы приняли решение по поводу того, что мы будем использовать в качестве пар трения, а также каким у нас будет возвратный механизм — именно на этом этапе мы можем применить технологии машинного обучения! Подобные технологии как раз и предназначены для осуществления (с высокой долей вероятности) прогнозов развития определённых событий и процессов. В нашем случае цель заключается в том, чтобы наш генератор постоянно работал с оптимальной эффективностью и не заглох в ненужный момент.

Благодаря этим технологиям, мы можем обучить нейросеть отслеживать постоянно ряд параметров работы двигателя, и, в отличие от обычных электрогенераторов, известных в быту, анализ функционирования будет происходить не как у них, «тупо и прямолинейно»: упали обороты — значит добавить газу (а то, что генератор вышел за пределы оптимального окна режима работы — за этим никто не следит, и он вполне может заглохнуть).

Вместо этого, в нашем случае отслеживание будет выглядеть следующим образом: «судя по динамике развития событий и показаниям ряда датчиков, ЗАРАНЕЕ ПРОГНОЗИРУЕТСЯ следующая кривая работы генератора».

Таким образом, интеллектуально «подруливая» генератором, когда та же самая катушка генератора может использоваться ещё и в качестве электродвигателя (упали обороты – «поддали газку» катушкой, т.е. — ускорили поршень), мы можем создать очень современное устройство (по технологиям).

Для этих целей вижу рациональным — использование подхода TinyML (машинное обучение на микроконтроллерах), — когда полноценная нейросеть запускается даже на маленьком чипе, вплоть до Attiny85, esp32.

Вкратце, в двух словах, как происходит работа: на микроконтроллер загружается библиотека с нейросетью, в процессе обучения корректируются коэффициенты между слоями нейросети, после чего она может уже полноценно предсказывать с высокой долей вероятности будущие события и их характеристики (скоро заглохнет или работает хорошо; что нужно, чтобы при заданном энергопотреблении — сохранить частоту работы поршня и т.д.).

Чтобы ознакомиться с применением нейросетей на базе esp32, вы можете пройти вот по этой ссылке, где собрано большое количество тщательно разобранных примеров.

Применение нейросетей для контроля двигателей внутреннего сгорания, в частности, линейных двигателей внутреннего сгорания, является весьма интересной инженерной задачей, примеров которой в мировой практике — мне не приходилось видеть (несмотря на довольно тщательные поиски). Так что вы вполне можете быть первыми в этой сфере!

Завершая свой рассказ, я надеюсь, что смог обзорно сформировать у вас понимание этой области, что позволит вам относиться к ней следующим образом: как нет раз и навсегда определённых авторитетов, так и нет идеальных «финальных» решений. Я специально не слишком углублялся в тонкости самодельного построения каждого типа двигателя, так как иначе статья увеличилась бы раз в 10 в размерах :-). Я полагаю, что если вас заинтересовала тема, вы можете для себя достаточно быстро выяснить все требующиеся моменты на профильных форумах и сайтах.

Вы вполне можете комбинировать рассмотренные в статье подходы, либо даже придумать какие-то свои, для достижения, на мой взгляд, главной цели — создания мощного и компактного источника энергии. Наиболее реализуемым для самодельщика мне видится — линейный двигатель внутреннего сгорания. Хотя, если вам было просто интересно почитать мою статью, и вы расширили свой кругозор, либо же задумали по итогам прочтения собрать свой собственный Ленуар — я тоже вполне буду доволен этим результатом.

Удачи вам в творчестве!

P.S. А чтобы вам легче думалось, — вот ссылка, с множеством реализованных линейных генераторов, по годам и кто сделал. Последний громкий проект — 2020 год. Может, ваш станет «проектом года 2022»? ;-). Ну и ещё раз — их главные преимущества.

Кстати, проект 2020 года — как раз разрабатывает подобные генераторы в качестве компактного источника питания для роботов, дронов, силовых экзоскелетов, гибридных мотоциклов и не только.

P.P.S. Под термином «Большой ПЭ» в заголовке статьи имеется в виду непереводимая игра слов, частенько встречающаяся на форумах выживальщиков, и подразумевающая под собой некое глобальное событие 🙂

Двигатель внутреннего сгорания | Частная школа.

8 класс

Конспект по физике для 8 класса «Двигатель внутреннего сгорания». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое двигатель внутреннего сгорания. Как устроен двигатель внутреннего сгорания и как он работает.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике

---

Существует несколько видов тепловых двигателей, которые можно разделить на двигатели внешнего сгорания и двигатели внутреннего сгорания.

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Среди способов увеличения КПД тепловых двигателей один оказался особенно рациональным. Сущность его состояла в уменьшении потерь энергии за счёт перенесения места сжигания топлива и нагрева рабочего тела внутрь цилиндра. Отсюда и происхождение названия «двигатель внутреннего сгорания» (ДВС). Двигатели внутреннего сгорания работают на жидком топливе (бензин, керосин, нефть) или на горючем газе.

Двигатель внутреннего сгорания — один из самых распространённых двигателей. Он приводит в движение автомобили, тракторы, тепловозы, теплоходы и т. д.

Первый двигатель внутреннего сгорания был создан в 1860 г. французским инженером Э. Ленуаром. КПД его двигателя был равен всего 3,3 %. Однако благодаря развитию инженерной мысли в короткие сроки он был значительно усовершенствован.

Изобретение двигателя внутреннего сгорания сыграло огромную роль в автомобилестроении. Первый автомобиль с бензиновым двигателем внутреннего сгорания был создан в 1886 г. Г. Даймлером. В том же году появился трёхколёсный автомобиль К. Бенца. Их скорость достигала 18 км/ч. В 1892 г. свой первый автомобиль построил Г. Форд.

УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Рассмотрим простейший двигатель внутреннего сгорания. Он состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединённый с шатуном (шатун — деталь механизма, предназначенная для соединения с коленчатым валом).

Шатун насажен на коленчатый вал и приводит его во вращение при движении поршня в цилиндре. В верхней части цилиндра имеются два отверстия, в которые вставлены клапаны — впускной и выпускной.

При работе двигателя по мере необходимости клапаны открываются и закрываются.

Через них в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи, а также выходят отработанные газы.

ЧЕТЫРЕ ТАКТА РАБОТЫ ДВС

Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками, а расстояние, проходимое поршнем от одной мёртвой точки до другой, — ходом поршня. Один рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня — четыре такта, поэтому такие двигатели называют четырёхтактными. Один ход поршня, или один такт двигателя, совершается за пол-оборота коленчатого вала.

■ Первый такт — впуск. Поршень движется сверху вниз от верхней мёртвой точки в нижнюю. Объём над поршнем увеличивается, и давление газа в цилиндре над ним уменьшается. Впускной клапан открывается, и через него поступает горючая смесь (смесь паров бензина и воздуха). Выпускной клапан при этом закрыт. Когда поршень приходит в нижнюю мёртвую точку, впускной клапан закрывается.

■ Второй такт — сжатие. При дальнейшем повороте вала поршень движется вверх и сжимает горючую смесь. Оба клапана закрыты. Когда поршень доходит до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь воспламеняется (от электрической искры) и быстро сгорает.

■ Третий такт — рабочий ход. При сгорании горючей смеси выделяется большое количество теплоты. Температура газообразных продуктов сгорания достигает 1600—1800 °С. Давление на поршень при этом возрастает. Расширяясь, газ толкает поршень, а вместе с ним и коленчатый вал с насаженным на него массивным маховиком, совершая при этом механическую работу. При этом газ охлаждается, так как часть его внутренней энергии превращается в механическую. Получив сильный толчок, маховик продолжает вращаться по инерции и перемещает, посредством коленчатого вала, поршень при последующих тактах.

■ Четвёртый такт — выпуск. Поршень движется вверх, выталкивая через открытый выпускной клапан отработанный газ. В конце четвёртого такта выпускной клапан закрывается. Затем цикл повторяется.

ДИЗЕЛЬНЫЕ И КАРБЮРАТОРНЫЕ ДВС

Двигатели внутреннего сгорания подразделяются на дизельные и карбюраторные. Основное их отличие заключается в способе подачи топливо-воздушной смеси в цилиндр и способе её воспламенения. Дизельные двигатели являются наиболее экономичными тепловыми двигателями: они работают на дешёвых видах топлива и имеют КПД 30—50 %. Карбюраторные двигатели внутреннего сгорания имеют довольно низкий КПД — 25—30 %.

В карбюраторном двигателе горючая смесь готовится вне двигателя в специальном устройстве — карбюраторе и из него поступает в двигатель, в необходимый момент поджигаясь свечой зажигания.

В дизельном двигателе воздух попадает в цилиндр отдельно от топлива и затем сжимается. Из-за высокой степени сжатия, когда воздух нагревается до температуры самовоспламенения дизельного топлива (700—800 °С), оно впрыскивается в камеры сгорания форсунками под большим давлением.

---

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Двигатель внутреннего сгорания».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Просмотров: 8 590

Что такое двигатель? — Различные типы двигателей

Что такое двигатель?

Двигатель — это машина, предназначенная для преобразования одной или нескольких форм энергии в механическую энергию. Механические тепловые двигатели преобразуют теплоту в работу с помощью различных термодинамических процессов. Двигатели, например те, которые используются для запуска транспортных средств, могут работать на различных видах топлива, в первую очередь на бензине и дизельном топливе в случае автомобилей.

Двигатель внутреннего сгорания является, пожалуй, наиболее распространенным примером химической тепловой машины, в которой тепло от сгорания топлива вызывает быстрое повышение давления газообразных продуктов сгорания в камере сгорания, заставляя их расширяться и приводя в движение поршень, который вращается коленчатый вал.

В отличие от двигателей внутреннего сгорания реактивный двигатель (такой как реактивный двигатель) создает тягу за счет выброса реактивной массы в соответствии с третьим законом движения Ньютона.

Помимо тепловых двигателей, электрические двигатели преобразуют электрическую энергию в механическое движение, пневматические двигатели используют сжатый воздух, а заводные двигатели заводных игрушек используют энергию упругости. В биологических системах молекулярные двигатели, такие как миозины в мышцах, используют химическую энергию для создания сил и, в конечном счете, движения.

Доступные источники энергии включают потенциальную энергию, тепловую энергию, химическую энергию, электрический потенциал и ядерную энергию. Многие из этих процессов генерируют тепло как промежуточную форму энергии, поэтому тепловые двигатели имеют особое значение.

Некоторые естественные процессы, такие как ячейки атмосферной конвекции, преобразуют тепло окружающей среды в движение. Механическая энергия имеет особое значение на транспорте, но также играет роль во многих промышленных процессах, таких как резка, измельчение, дробление и смешивание.

Типы двигателей

В 2022 году современные автомобильные двигатели легче понять, если разделить их на следующие основные категории, которые включают:

• Двигатели внутреннего сгорания
• Двигатели внешнего сгорания
• Гибридный двигатель двигатель)
• Электрический двигатель

1. Двигатель внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС или двигатель внутреннего сгорания) — тепловая машина, в которой сгорание топлива происходит с окислителем (обычно воздухом) в камере сгорания, являющейся составной частью контура протока рабочего тела.

В двигателе внутреннего сгорания расширение высокотемпературных и высоконапорных газов, образующихся при сгорании, оказывает прямое воздействие на некоторые компоненты двигателя. Сила обычно прикладывается к поршням (поршневой двигатель), лопаткам турбины (газовая турбина), ротору (двигатель Ванкеля) или соплу (реактивный двигатель).

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, чтобы совершать работу внутри двигателя. Та же топливно-воздушная смесь выбрасывается в виде выхлопных газов.

2. Двигатель внешнего сгорания

Двигатель внешнего сгорания (двигатель ЕС) представляет собой поршневую тепловую машину, в которой рабочая жидкость, содержащаяся внутри, нагревается за счет сгорания во внешнем источнике через стенку двигателя или теплообменник. Затем жидкость, расширяясь и воздействуя на механизм двигателя, производит движение и полезную работу.

Именно они питали знаменитый паровоз, паровой шлейф которого вырывался из дымовой трубы. В настоящее время они используются для производства большого количества электроэнергии в мире. Любая угольная или атомная электростанция приводится в движение паровыми двигателями.

3. Гибридный двигатель

Гибридные электромобили приводятся в действие двигателем внутреннего сгорания и одним или несколькими электродвигателями, которые используют энергию, хранящуюся в батареях. Гибридный электромобиль не может быть подключен к сети для зарядки аккумулятора.

Вместо этого аккумулятор заряжается за счет рекуперативного торможения и двигателя внутреннего сгорания. Дополнительная мощность, обеспечиваемая электродвигателем, потенциально может позволить использовать двигатель меньшего размера. Аккумулятор также может питать вспомогательные нагрузки и уменьшать холостой ход двигателя при остановке. Вместе эти функции обеспечивают лучшую экономию топлива без ущерба для производительности.

4. Электрический двигатель

Электрический двигатель представляет собой электрическую машину, преобразующую электрическую энергию в механическую. Большинство электродвигателей работают за счет взаимодействия между магнитным полем двигателя и электрическим током в проволочной обмотке для создания силы в виде крутящего момента, приложенного к валу двигателя.

Полностью электрические транспортные средства, также называемые аккумуляторными электромобилями (BEV), имеют электродвигатель вместо двигателя внутреннего сгорания. В автомобиле используется большой тяговый аккумулятор для питания электродвигателя, который должен быть подключен к сетевой розетке или к зарядному устройству, также называемому оборудованием для питания электромобилей (EVSE).

Поскольку автомобиль работает на электричестве, он не выпускает выхлопные газы из выхлопной трубы и не содержит типичных компонентов жидкого топлива, таких как топливный насос, топливопровод или топливный бак.

В этой статье мы сосредоточимся на работе традиционного двигателя внутреннего сгорания и рассмотрим наиболее распространенный тип двигателя внутреннего сгорания, используемый сегодня в транспортных средствах.

Различные типы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и их классификация зависят от различных оснований.

Типы автомобильных двигателей

Существуют различные типы двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и их классификация зависит от различных оснований.

И.К. двигатели классифицируются по следующим основаниям:

1. Типы конструкции

1. Поршневой двигатель: В поршневом двигателе есть поршень и цилиндр, поршень совершает возвратно-поступательное движение (взад и вперед) внутри цилиндр. Из-за возвратно-поступательного движения поршня он называется поршневым двигателем. Двухтактные и четырехтактные двигатели являются распространенными примерами поршневых двигателей.
2. Роторный двигатель: В роторном двигателе ротор совершает вращательное движение для производства энергии. Возвратно-поступательного движения нет. В камере находится ротор, который совершает вращательное движение внутри камеры. Роторные двигатели Ванкеля и газотурбинные двигатели относятся к роторным типам двигателей.

2. Типы используемого топлива

В зависимости от типа используемого топлива двигатель подразделяется на бензиновый, дизельный и газовый.

1. Бензиновый двигатель: В бензиновом двигателе в качестве топлива используется бензин (бензин). Смесь бензина и воздуха готовится вне цилиндра, а электрическая свеча зажигания используется для инициирования сгорания сжатого заряда.
2. Дизельный двигатель: В дизельном двигателе в качестве топлива используется сжатая смесь воздуха и дизельного топлива, приготовленная внутри цилиндра. Теплота сжатия используется для инициирования сгорания смеси.
3. Газовый двигатель: В газовом двигателе в качестве топлива используются горючие газы. Эти двигатели обычно не используются в автомобилях.

3. Рабочий цикл

На основе рабочего цикла различают следующие типы двигателей:

1. Двигатель с циклом Отто: Эти типы двигателей работают по циклу Отто.
2. Двигатель с дизельным циклом: Двигатель, работающий по дизельному циклу, называется двигателем с дизельным циклом.
3. Двухтактный двигатель или полудизельный двигатель: Двигатель, работающий как на дизельном топливе, так и на цикле Отто, называется двухтактным или полудизельным двигателем.

4. Количество ходов

В зависимости от количества ходов различают следующие типы двигателей:

1. Четырехтактный двигатель: 2 раза вверх (от НМТ до ВМТ) и 2 вниз (от ВМТ до НМТ) движения за один цикл рабочего такта называют четырехтактным двигателем.
2. Двухтактный двигатель: Двухтактный двигатель завершает термодинамический цикл за два хода поршня (один оборот кривошипа). Двигатель, в котором поршень совершает двукратное движение, т. е. одно движение от ВМТ к НМТ, а другое — от НМТ к ВМТ для создания рабочего такта, называется двухтактным двигателем.
3. Двигатель с точечным зажиганием: Этот тип двигателя не используется на практике.

5. Тип зажигания

В зависимости от системы зажигания двигатели классифицируются как: . Электрическая энергия, необходимая для образования искры в свече зажигания, получается либо от батареи, либо от магнето.

Двигатель с воспламенением от сжатия (двигатель с воспламенением): Двигатели с воспламенением от сжатия — это дизельные двигатели, в которых воздух сильно сжимается для повышения его температуры и инициирования сгорания при впрыске дизельного топлива.

6. Количество цилиндров

Двигатель может быть одноцилиндровым или многоцилиндровым. В одноцилиндровом двигателе имеется только один цилиндр, тогда как в многоцилиндровом двигателе их больше одного. Поршни всех цилиндров соединены с общим коленчатым валом. Поэтому типов двигателей может быть:

1. Одноцилиндровый двигатель : Двигатель, состоящий из одного цилиндра, называется одноцилиндровым двигателем. Как правило, одноцилиндровые двигатели используются в мотоциклах, скутерах и т. д.
2. Двухцилиндровый двигатель: Двигатель, состоящий из двух цилиндров, называется двухцилиндровым двигателем.
3. Многоцилиндровый двигатель: Двигатель, состоящий из более чем двух цилиндров, называется многоцилиндровым двигателем. Многоцилиндровый двигатель может иметь три, четыре, шесть, восемь, двенадцать и шестнадцать цилиндров.0022

7. Расположение цилиндров

На основании расположения цилиндров классификация двигателей:

1. Рядный цилиндровый двигатель: Рядный цилиндровый двигатель представляет собой многоцилиндровый двигатель, со всеми цилиндрами, расположенными на одной прямой. Каждый цилиндр имеет независимый кривошип.
2. Горизонтальный двигатель: В горизонтальных двигателях цилиндры расположены горизонтально.
3. Радиальный двигатель: Радиальный двигатель представляет собой конфигурацию двигателя внутреннего сгорания поршневого типа, в которой цилиндры расходятся наружу от центрального картера подобно спицам колеса. Если смотреть спереди, он напоминает стилизованную звезду и называется «звездным» двигателем. Пока газотурбинный двигатель не стал преобладающим, его обычно используют для авиационных двигателей.
4. V-образный двигатель: V-образный двигатель имеет два цилиндра, расположенных под углом 90° друг к другу. Шатуны соединены с общей шатунной шейкой. Для обоих цилиндров имеется общий кривошип. Угол между двумя берегами поддерживается как можно меньшим, чтобы предотвратить вибрацию и проблемы с балансировкой.
5. Двигатель V-8: В конструкции двигателя V-8 два блока расположены под углом 90° друг к другу, и каждый блок имеет четыре цилиндра.
6. Двигатель W-типа: В двигателях W-типа цилиндры расположены в три ряда так, что они образуют W-образное расположение. Двигатель типа W изготавливается при выпуске 12-цилиндровых и 16-цилиндровых двигателей.
7. Двигатель с оппозитным расположением цилиндров: В двигателе с оппозитным расположением цилиндров цилиндры расположены друг напротив друга. Поршень и шатун показывают одинаковое движение. Он работает плавно и имеет больше баланса. Размер двигателя с оппозитным расположением цилиндров увеличивается из-за его расположения.

8. Расположение клапанов

В зависимости от расположения впускных и выпускных клапанов в различных положениях головки цилиндров или блока цилиндров автомобильные двигатели подразделяются на четыре категории. Эти аранжировки называются «L», «I», «F» и «T». Легко запомнить слово «ПОДЪЕМ», чтобы вспомнить четырехклапанную компоновку.

1. Двигатель с Г-образной головкой: В этих типах двигателей с Г-образной головкой впускной и выпускной клапаны расположены рядом в блоке цилиндров. Цилиндр и камера сгорания образуют перевернутую L.
2. Двигатель с двутавровой головкой: В двигателе с двутавровой головкой впускной и выпускной клапаны расположены в головке блока цилиндров. Один клапан приводит в действие все клапаны. Эти типы двигателей в основном используются в автомобилях.
3. Двигатель с головкой F: Это комбинация двигателей с головкой I и F. В двигателе с F-образной головкой один клапан находится в блоке цилиндров, а другой — в головке цилиндров. Оба набора клапанов управляются одним распределительным валом.
4. Т-образный двигатель: В двигателях с Т-образной головкой впускной клапан (ВК) и выпускной клапан (ВВ) находятся на блоке цилиндров в противоположных направлениях. Здесь для работы требуются два распределительных вала, один для впускного клапана, а другой для выпускного клапана.

9. Типы охлаждения

По типам охлаждения двигатели классифицируются как:

9.1

Двигатели с воздушным охлаждением

окружающий воздух. Ребра выполнены треугольной формы, так как они увеличивают площадь охлаждающей поверхности. Эти ребра изготовлены из алюминия, который является хорошим проводником тепла.

Двигатели с воздушным охлаждением работают при более высоких температурах, потому что воздух не является хорошим проводником тепла. Двигатели с воздушным охлаждением обычно используются в мотоциклах и скутерах.

9.2

Двигатели с водяным охлаждением

Двигатели с водяным охлаждением требуют циркуляции воды. Все автомобильные двигатели с водяным охлаждением снабжены радиаторами. Радиатор оказывает сопротивление потоку воздуха через проходы между трубками небольшого диаметра, по которым течет горячая вода. Поэтому сзади радиатора предусмотрен вытяжной вентилятор. Этот вентилятор создает разность давлений, необходимую для получения увеличенного потока воздуха.

Аналогичным образом, для получения разницы давлений и преодоления сопротивления в потоке воды на рубашках двигателя предусмотрен водяной насос, который всасывает воду из радиатора и нагнетает ее в водяную рубашку двигателя.

Не допускается нагревание воды до более высокой температуры, так как при более высоких температурах происходит образование накипи. Образование накипи вызывает локальный нагрев из-за плохого охлаждения, так как накипь является плохим проводником тепла. Такой локальный нагрев может привести к детонации, что может привести к повреждению деталей двигателя.

Двигатели с водяным охлаждением применяются в автомобилях, автобусах, грузовиках и других четырехколесных транспортных средствах, большегрузных автомобилях.

Помимо вышеуказанных типов двигателей, двигатели внутреннего сгорания также классифицируются на основе следующего.

1. Скорость:

В зависимости от скорости различают типы двигателей:

1. Тихоходный двигатель
2. Среднеоборотный двигатель
3. Высокоскоростной двигатель
9.06 3 Метод Впрыск топлива

На основании метода впрыска топлива двигатели классифицируются как:

1. Двигатель карбюратора
2. Двигатель впрыска воздуха
3. Двигатель без воздуха или твердого впрыска
3. Метод управляющего 9999

3. Метод управляющего 9999

3. Метод управляющего 9999

. Двигатель с управляемым попаданием:

Это тип двигателя, в котором подача топлива контролируется регулятором. Он контролирует скорость двигателя, отключая зажигание и подачу топлива в двигатель на очень высокой скорости.

Качественно управляемый двигатель

Количественно управляемый двигатель

4. Приложение

1. Стационарный двигатель7. Он используется для привода неподвижного оборудования, такого как насосы, генераторы, мельницы или заводское оборудование и т. д.
2. Автомобильный двигатель: Это типы двигателей, которые используются в автомобильной промышленности. Например, бензиновый двигатель, дизельный двигатель и газовый двигатель — это двигатели внутреннего сгорания, которые относятся к категории автомобильных двигателей.
3. Локомотив: Двигатели, используемые в поездах, называются локомотивами.
4. Судовой двигатель: Двигатели, которые используются в морских судах для приведения в движение лодок или кораблей, называются судовыми двигателями.
5. Авиационный двигатель: Типы двигателей, которые используются в самолетах, называются авиационными двигателями. В авиационных двигателях используются радиальные и газотурбинные двигатели.

Часто задаваемые вопросы.

Что такое двигатель?

Двигатель или двигатель — это машина, используемая для преобразования энергии в движение, которое можно использовать. Энергия может быть в любой форме. Распространенными формами энергии, используемыми в двигателях, являются электричество, химическая энергия (например, бензин или дизельное топливо) или тепло. Когда химическое вещество используется для производства энергии, оно называется топливом.

Что вы имеете в виду под двигателем?

Двигатель — это машина для преобразования любой из различных форм энергии в механическую силу и движение: механизм или объект, служащий источником энергии черных дыр, может быть двигателем для квазаров.

Какие существуют типы двигателей?

В 2021 году современные автомобильные двигатели будет легче понять, если разделить их на три основные категории, которые включают: Двигатели внутреннего сгорания . Гибридный двигатель (двигатель внутреннего сгорания + электрический двигатель)   Электрический двигатель .

Какие существуют 3 типа двигателей?

Типы двигателей:
1. Двигатели внутреннего сгорания (двигатели внутреннего сгорания)
2. Двигатели внешнего сгорания (двигатели ЕС)
3. Реактивные двигатели.

Сколько двигателей?

Двигатель определяется как машина, которая предназначена для преобразования одной формы энергии в механическую энергию. Существует два типа двигателей, и это двигатели внутреннего сгорания: когда сгорание топлива происходит внутри двигателя, как в автомобиле, это называется двигателем внутреннего сгорания.

Что такое двигатель? | Как работает автомобильный двигатель?

Содержимое

• 1 Что такое двигатель?
• 2 Типы двигателей
  • 2.1 1) В зависимости от положения двигателя
    • 2.1.1 i) Тепловые или тепловые двигатели
    • 2.1.2 ii) Двигатели внутреннего сгорания (ВС)
    • 2.1.3 iii) Двигатели внешнего сгорания2 90
    • 2.1.4 iv) Электрические двигатели
  • 2.2 2) Типы в соответствии с конструкцией двигателя
    • 2.2.1 i) Поршневой двигатель
    • 2.2.2 ii) Роторный двигатель Тип
  ) 3 из двигателей2 90 к использованному топливу
  • 2. 3.1 i) Бензиновый двигатель
  • 2.3.2 ii) Дизельный двигатель
  • 2.3.3 iii) Газовый двигатель
  • 2.3.4 iv) Реактивный двигатель
  • 2.4  4)
  • 2.4.1 i) Двигатель с циклом Отто
  • 2.4.2 ii) Двигатель с дизельным циклом
  • 2.4.3 iii) Двигатели с двойным циклом
• 2.5 5) Типы по числу ходов
  • i) Четыре Тактный двигатель
  • 2.5.2 ii) Двухтактный двигатель
  • 2.5.3 iii) Шеститактный двигатель
• 2.6 6) Тип двигателей в соответствии с процессом зажигания
  • 2.6.1 (i) Двигатель с искровым зажиганием (SI)
  • 2.6.2 (ii) Воспламенение от сжатия (CI) Двигатели
• 2.7 7) Типы по количеству цилиндров
  • 2.7.1 i) Одноцилиндровые двигатели
  • 2.7.2 ii) Двухцилиндровый двигатель
  • 2.7.3 iii) Трехцилиндровые двигатели
  iv) Четырехцилиндровые двигатели
  • 2.7.5 v) Шести- и восьмицилиндровые двигатели
  • 2. 7.6 vi) Двенадцатицилиндровые и шестнадцатицилиндровые двигатели
• 2.8 8) Типы расположения цилиндров в двигателе
  • 2.8.1 (i) Вертикальные двигатели
  • 2.8.2 (ii) Горизонтальные двигатели 2.8.3 (iii) Радиальный двигатель
  • 2.8.4 (iv) Двигатель типа V
  • 2.8.5 (v) Двигатель типа W
  • 2.8.6 (vi) Двигатель с оппозитным расположением цилиндров
• 2.9 9) Типы Двигатель с расположением клапанов
  • 2.9.1 (i) Двигатель с Г-образной головкой
  • 2.9.2 ii) Двигатели с I-образной головкой
  • 2.9.3 iii) Двигатели с F-образной головкой
  • 2.9.4 iv) Двигатели с Т-образной головкой
• 2.10
• 2.10.1 i) Двигатели с воздушным охлаждением
• 2.10.2 ii) Двигатели с водяным охлаждением

3 Применение двигателей

4 Часто задаваемые вопросы Раздел

• Типы двигателей?
• 4.2 Для чего используется двигатель?
• 4. 3 Кто изобрел первый двигатель?
• 4.4 Из каких частей состоит двигатель?
• 4.5 Как сделать двигатель?
• 4.6 Кто изобрел первый паровой двигатель?

5 Заключение

Двигатели используются во всем мире для различных автомобилей, мотоциклов, автобусов, кораблей, самолетов и железнодорожных поездов и т. д. В этой статье мы подробно рассмотрим различные типы двигателей и области их применения.

Что такое двигатель?

Двигатель — механическая машина , который преобразует топливной энергии в механическую энергию и приводит в движение транспортное средство . В термодинамике двигатель также известен как тепловой двигатель , который производит макроскопическое движение тепла.

Это сложная машина, которую очень сложно спроектировать. Проще говоря, двигатель – это машина, преобразующая энергию топлива в механическую работу. Для разных двигателей могут использоваться разные виды топлива (например, природный газ, бензин, дизельное топливо и т. д.).

Это основная и наиболее важная часть всех транспортных средств. Транспортные средства бесполезны без двигателя. В настоящее время он используется во многих приложениях. Он используется во многих отраслях промышленности для перекачки воды и в турбинах для выработки электроэнергии.

В случае воздушной силовой установки он работает как двигатель с воздушным охлаждением, который использует воздух для перемещения топлива, а не для подачи окислителя, как в ракете.

Типы двигателей

Двигатели бывают следующих основных типов:

1) В зависимости от положения двигателя

i) Тепловые или Тепловые E двигатели

включает известные тепловые двигатели . В общих чертах, для работы этих двигателей требуется базовый нагреватель. В зависимости от того, как они производят тепло, они будут либо непрерывными (не связанными), либо несвязанными.

Они работают по , сжигая топливо напрямую или меняя жидкости для создания работы. В результате в большинстве тепловых двигателей используется технология химического движения.

ii) Двигатели внутреннего сгорания (ВС)

Включает наиболее распространенные типы двигателей. В этом типе процесс сгорания топлива происходит внутри двигателя.

Они используются в грузовиках, газонокосилках, вертолетах и ​​т.д. Самый большой двигатель внутреннего сгорания может производить до 109 000 лошадиных сил , чтобы переместить корабль, вмещающий 20 тыс. контейнеров. Они получают энергию от сжигания топлива в специальной области системы, которая называется камерой сгорания.

Этот тип двигателя содержит поршень, камеру сгорания, камеру сжатия, топливный насос/форсунку и свечу зажигания. Они имеют возможность использовать различные виды топлива, такие как бензин, дизельное топливо и газ.

Читайте также: Различные типы двигателей внутреннего сгорания

iii) Двигатели внешнего сгорания

Двигатель внешнего сгорания (ЕЭК) относится к известным типам двигателей. В этих двигателях процесс сжигания топлива происходит вне двигателя. Они хранят топливо в отдельном цилиндре. В некоторых случаях EC работает аналогично IC , но оба требуют тепла от сжигания топлива .

Двигатель внешнего сгорания

В этом двигателе при сгорании топлива выделяется тепловая энергия. Это произведенное тепло используется для нагрева воды и преобразования ее в пар. Этот пар высокого давления воздействует на поршень, который начинает двигаться вверх и вниз внутри компрессионного цилиндра. Движение поршня вращает коленчатый вал, который затем вращает турбину, колеса автомобиля или любой другой агрегат.

Большинство типов этих двигателей работают на паре. Двигатель Стирлинга является примером ЭКЭ, работающего на паре.

iv) Электрические двигатели

Электрические двигатели имеют три типа электромагнетизма: магнитный, пьезоэлектрический и электростатический. Магниты, как и батареи, являются наиболее широко используемыми. Он основан на взаимодействии магнитных полей и электрического тока для создания функции.

Этот тип работает по тому же принципу, что и динамо-машина для производства электроэнергии, но наоборот. Конечно, вы можете вырабатывать электроэнергию, если запустите генератор вручную.

2) Типы в соответствии с конструкцией двигателя

i) Поршневой двигатель

Поршневой двигатель является наиболее распространенным типом двигателя. Он также известен как поршневой или «реципиентный» двигатель. В нем используется поршень для сжатия воздушно-топливной смеси. Этот поршень совершает возвратно-поступательные движения вверх и вниз внутри камеры сжатия.

Движение поршня вверх и вниз помогает преобразовывать энергию топлива в механическую работу. Когда поршень сжимает топливно-воздушную смесь, температура и давление смеси становятся очень высокими, и она воспламеняется. Вырабатываемая мощность используется для движения автомобиля.

Эти двигатели могут работать на различных видах топлива, таких как метан, пропан, бензин, природный газ и дизельное топливо. Они используются во многих жилых, морских, космических и промышленных приложениях, таких как мотоциклы, автомобили, корабли, автобусы, пиковое бритье и железная дорога .

Одним из основных недостатков поршневого двигателя является то, что он имеет меньший тепловой КПД, чем двигатель Ванкеля.

Преимущества и недостатки поршневого двигателя:

Преимущества	Недостатки
Они могут запускаться и останавливаться очень быстро.	Они производят очень большие выбросы.
Им требуется очень короткое время для первоначального запуска.	Стоимость обслуживания этих двигателей очень высока.
Их стоимость ниже, чем у реактивных двигателей.	Они выделяют низкопотенциальное тепло.
Подвижные поршни внутри камеры сжатия.	Эти двигатели имеют более низкий тепловой КПД по сравнению с роторными двигателями.

ii) Роторный двигатель

В роторном двигателе вместо поршня используется ротор. Ни одна из его частей не имеет возвратно-поступательного движения. Он также известен как роторный двигатель Ванкеля. Ротор вращается внутри камеры сжатия. Этот ротор сжимает воздушно-топливную смесь и вырабатывает мощность. Полученная мощность используется для движения автомобиля. Обладает очень высокой тепловой эффективностью.

Части этих двигателей движутся с малой скоростью. Поэтому они надежнее. У них также меньше движущихся компонентов, чем у поршневых двигателей.

Они используются в различных устройствах, таких как вспомогательные силовые установки, бензопилы, снегоходы, водные мотоциклы, картинги, самолеты, гоночные автомобили, мотоциклы и автомобили.

Основными недостатками этих двигателей являются высокий уровень выбросов, меньшая мощность и больший расход топлива. Однако они имеют легкий вес и небольшие размеры.

Преимущества и Недостатки из вращающихся двигателей:

	9068	9068	Disadvantages 9068	9966969696968	.	У них есть проблемы с утечкой, которые снижают их эффективность.
Этот тип двигателя имеет более низкие детали, чем поршневой двигатель.	Имеют низкий жизненный цикл.
Обладает высокой тепловой эффективностью.	Требуется тщательный уход.
Низкий уровень шума и вибрации при работе.	У них высокий уровень эмиссии.

Read Also: Working of Wankel Engine

3) Types of Engine According to Fuel Used

i) Petrol Engine

These engines use petrol as a working fluid. Бензиновый двигатель использует смесь воздуха и бензина для выработки энергии. Бензин также представляет собой смесь углерода и водорода.

Этот тип двигателя имеет поршень, который перемещается вверх и вниз для всасывания и сжатия топлива. Сначала в карбюратор поступает воздух, а топливная форсунка впрыскивает в карбюратор бензин. Карбюратор делает смесь воздуха и бензина и направляет ее в камеру сгорания.

Когда воздушно-бензиновая смесь поступает в камеру сгорания, поршень сжимает ее до очень высокой температуры и давления. Но этой температуры недостаточно, чтобы воздушно-бензиновая смесь воспламенилась сама. Поэтому для воспламенения смеси сжатого воздуха и бензина используется свеча зажигания. Эта свеча зажигания устанавливается в верхней части камеры сгорания.

В конце такта сжатия свеча зажигания подает искру на смесь и воспламеняет ее. Вырабатываемая мощность используется для привода транспортного средства или другого оборудования.

У этих двигателей более высокая скорость вращения, чем у дизелей, поскольку они имеют более легкие распределительные валы, шатуны, поршни и коленчатые валы.

Такт бензинового двигателя завершается быстрее, чем у дизельного двигателя. Они имеют меньшую эффективность, потому что у них меньше степень сжатия.

Они используются в различных устройствах, таких как моторные лодки, самолеты, мотоциклы, бензопилы, портативные генераторы и газонокосилки.

Advantages and Disadvantages of Petrol Engines :

Advantages	Disadvantages
They have more power in terms of horsepower than diesel.	Имеет низкую степень сжатия.
Бензин дешевле дизельного топлива.	Бензин сгорает быстрее, чем дизельное топливо.
Низкая стоимость обслуживания.	Срок службы у них меньше, чем у дизельных двигателей.
Уровень выбросов ниже, чем у дизельного топлива.	Обладают меньшей эффективностью.

Читайте также: Работа бензинового двигателя

ii) Дизельный двигатель

Дизельный двигатель использует дизельное топливо в качестве рабочей жидкости. Они менее мощные по мощности, чем бензиновые. Дизель – легкое топливо. Это топливо имеет высокое цетановое число, более высокую степень сжатия и более низкую вязкость. В этом двигателе воздух и дизельное топливо не сжимаются одновременно.

Во-первых, воздух поступает в цилиндр сжатия во время такта всасывания. Во время такта сжатия воздух сжимается поршнем, движущимся вверх и вниз. Такт сжатия преобразует воздух в очень высокотемпературный сжатый воздух.

В конце такта сжатия топливный насос впрыскивает дизельное топливо в камеру сжатия, где оно смешивается с воздухом. Когда этот дизель соприкасается со сжатым воздухом, он воспламеняется и вырабатывает энергию.

Нет необходимости в свече зажигания или любом другом внешнем источнике воспламенения, поскольку воздушно-дизельная смесь воспламеняется сама по себе из-за высокой температуры воздуха. Конечная выходная мощность используется для запуска различных типов машин.

Бензин сгорает быстрее, чем дизельное топливо. Они имеют очень высокую эффективность, потому что они имеют высокие коэффициенты сжатия. Они используются в автобусах, промышленном оборудовании, мотоциклах, кораблях и самолетах.

Преимущества и недостатки дизельного двигателя:

Преимущества	Недостатки
Обладают высокой тепловой эффективностью.	Они менее мощные с точки зрения мощности.
Имеют высокую степень сжатия.	Они дорогие.
Превосходная топливная экономичность.	Дизельное топливо дорогое.
Они надежнее.	Им нужно больше затрат на техническое обслуживание.
Они лучше всего подходят для тяжелых транспортных средств и промышленного применения.	Имеют сложную конструкцию.

Читайте также: Работа и типы дизельных двигателей

iii) Газовый двигатель

Газовый двигатель использует газ в качестве рабочего топлива. В наши дни эти типы двигателей используются в тяжелом промышленном оборудовании, поскольку они способны работать непрерывно в течение длительного времени. В качестве топлива они используют нефть, керосин или бензин. Газовая турбина имеет две секции:

1. Секция газификатора: Эта секция используется для сжигания газа, а затем отработанный газ подается в силовую секцию.
2. Силовая секция: Эта секция получает питание от секции газификатора и поворачивает колеса транспортных средств с помощью системы рулевого управления с усилителем.

Газификатор имеет компрессор с несколькими лопастями по краю ротора. Когда ротор начинает свое вращение, возникает центробежная сила, которая удаляет воздух между лопатками и вводит его в камеру сгорания. За счет этого увеличивается давление воздуха в камере сгорания.

Топливный насос впрыскивает топливо в камеру сгорания и сгорает, что еще больше увеличивает давление. Окончательная выходная мощность используется для запуска транспортного средства.

Advantages and Disadvantages of Gas Engine :

Advantages	Disadvantages
It has a low repair cost.	Имеют низкий срок службы.
Низкая стоимость обслуживания.	Имеют низкую тепловую эффективность.
Этот тип двигателя отличается низкой жесткостью, вибрацией и шумом.	Проблемы с детонацией.
Они легкие и небольшие по размеру.	Они имеют меньшую стоимость при перепродаже.

iv) Реактивный двигатель

Реактивный двигатель использует силу тяги, создаваемую реактивным двигателем, для движения самолета вперед и помогает ему лететь быстро.

Эти типы двигателей также известны как газовые турбины или газовые двигатели. Реактивный двигатель имеет компрессор, вентилятор, турбину и сопло.

Во-первых, вентилятор всасывает воздух из атмосферы и направляет его в компрессор. Компрессор увеличивает давление и температуру воздуха в соответствии с требованиями и направляет этот сжатый воздух в камеру сгорания.

Топливный насос расположен в верхней части камеры сгорания. Этот насос впрыскивает топливо в камеру и смешивает топливо с воздухом. Из-за высокого сжатия воздуха, когда топливо соприкасается с воздухом, топливовоздушная смесь воспламеняется с образованием горячих газов.

Когда горячие газы ударяются о лопасти турбины, лопасти извлекают тепловую энергию горячих газов и преобразуют эту энергию в механическую энергию. Часть этой энергии используется для работы компрессора, а оставшаяся часть направляется на сопло.

Сопло преобразует полученную часть энергии в высокую скорость и создает тягу, которая помогает самолету двигаться вперед. Турбовинтовые и турбовентиляторные двигатели являются примерами реактивных двигателей.

4) Типы В соответствии с рабочим циклом o

i) Двигатель цикла Отто

Используются различные типы двигателей Циклы Отто. Цикл Отто наиболее широко используется в бензиновых двигателях. В 1876 , немецкий ученый Николя Август Отто изобрел цикл Отто . Поэтому он известен как « цикл Отто » из-за имени его изобретателя.

Этот цикл завершает энергетический цикл в четыре этапа (т. е. два изоэнтропических процесса и два изохорных процесса ). На приведенной ниже диаграмме представлен цикл Отто.

Двигатели, работающие по циклу Отто, имеют коленчатый вал, распределительный вал, поршень и шатун. Поршень служит для сжатия топливовоздушной смеси, а распределительный вал служит для регулирования открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов в нужный момент.

Цикл Отто состоит из следующих четырех этапов:

1. Адиабатическое сжатие
2. Изохорическое сжатие
3. Adiabatic Expansion
4. Изохорическое расширение

Читать также: Работа Otto Cycle . Процесс сгорания дизельного топлива известен как дизельный цикл. В 1897 90 070 годах доктор Рудольф Дизель изобрел дизельный цикл. Дизельный двигатель работает по этому циклу.

Дизельный цикл также известен как цикл постоянного давления. Это потому, что в этом цикле воздух сжимается при постоянном давлении.

Нет необходимости сжимать как воздух, так и дизельное топливо по циклу Отто. Он также завершает энергетический цикл в следующие четыре этапа:

1. Адиабатическое сжатие
2. Подвод тепла при постоянном давлении
3. Изэнтропическое расширение
4. Отвод тепла при постоянном объеме.

В этом цикле сначала воздух из окружающей среды подается в цилиндр сжатия. Этот цилиндр имеет поршень, который совершает возвратно-поступательное движение от ВМТ (вверху) до НМТ (внизу) и наоборот. По мере поступления воздуха поршень движется вверх и адиабатически сжимает воздух. Строки 1-2 на приведенной выше диаграмме представляют этот процесс.

Когда воздух сжимается в соответствии с требованиями, топливный насос впрыскивает дизельное топливо, которое смешивается со сжатым воздухом. Воздушно-дизельная смесь самовоспламеняется из-за очень высокой температуры сжатого воздуха (линия 2-3 представляет этот процесс). Во время этого процесса тепло добавляется при постоянном давлении.

После процесса подвода тепла начинается процесс изоэнтропического расширения (строки 3-4 представляют его). При этом воздушно-дизельная смесь расширяется в цилиндр.

Тепло воздушно-дизельной смеси совершает работу над поршнем и заставляет его двигаться вниз. Когда поршень вращается, он вращает коленчатый вал, который дополнительно вращает колеса автомобиля и приводит автомобиль в движение.

Читайте также: Работа дизельного цикла

iii) Двигатели с двойным циклом

Двойной цикл сгорания представляет собой сгорание дизельного цикла и цикла Отто. Российско-немецкий инженер Густав Тринклер ввел двойной комбинированный цикл.

Двигатель, работающий как по циклу Отто, так и по дизельному циклу, называется двигателем с двойным циклом. Эти типы двигателей требуют больше времени для сжигания топлива. Однако они имеют меньшие габариты и шумность, чем дизели. Они также требуют меньшей площади по сравнению с дизельными двигателями.

Этот цикл также завершает энергетический цикл в четыре этапа (т. е. два изохорных и два адиабатических). Двигатель Стирлинга является примером двигателя с двойным циклом.

Этот цикл включает следующие процессы:

1. Изотермическое сжатие
2. Изохорное тепло. В двигателе рабочий такт завершается после двух оборотов коленчатого вала или четырех ходов поршня (т. е. всасывания, сжатия, расширения и выпуска). Эти двигатели имеют бензиновые и дизельные типы двигателей.

   Одним из основных преимуществ 4-тактных двигателей является их экологичность и меньше выбросов вредных газов. Они обладают большей долговечностью и надежностью, чем двухтактные. Однако они имеют сложную конструкцию и генерируют меньшую мощность по сравнению с двухтактными двигателями.

   Четырехтактные двигатели используются во многих устройствах, таких как поезда, грузовики, автобусы, скутеры и автомобили.

   Преимущества и недостатки четырехтактных двигателей:

   Преимущества	Недостатки
   Обладают высокой топливной эффективностью.	У них меньшая мощность.
   Шум при работе ниже, чем у двухтактных двигателей.	В них больше деталей.
   Четырехтактный двигатель имеет больший срок службы, чем двухтактный.	Имеет сложную конструкцию.
   Обладают высокой прочностью.	Это дороже, чем 2-х тактный.

   Читайте также: Работа четырехтактного двигателя

   ii) Двухтактный двигатель

   Этот двигатель завершает два рабочих хода поршня или коленчатого вала после одного оборота коленчатого вала. Проще говоря, когда коленчатый вал завершает свой один ход, завершается рабочий ход и вырабатывается мощность, которая используется для движения автомобиля.

   В этом двигателе такты всасывания и сжатия завершаются за один такт, а такты расширения и выпуска — за второй такт. Таким образом, этот двигатель завершает рабочий такт всего за два хода поршня. Также для завершения рабочего такта требуется меньше времени, чем для 4-тактного двигателя.

   Они производят больше энергии, чем четырехтактные двигатели. Они используются в автобусах, грузовиках и легковых автомобилях. Одним из основных преимуществ двухтактных двигателей является то, что они имеют небольшие размеры и требуют мало места для установки. Однако они производят больше шума и токсичных газов по сравнению с 4-тактными двигателями.

   Преимущества и Недостатки двухтактного двигателя:

   Преимущества	Недостатки
   Они небольшого размера.	Они не являются экологически чистыми.
   Они производят больше энергии.	Имеет низкий объемный КПД.
   Низкая стоимость.	Низкая эффективность.
   Имеют малый вес.	Высокая интенсивность выбросов.

   Читайте также: Работа двухтактного двигателя

   iii) Шесть S рабочий ход E двигатель

   Включает наиболее распространенные типы двигателей. Шеститактный двигатель завершает рабочий цикл с помощью шеститактного поршня. В результате коленчатый вал совершает три оборота за одно время сжигания топлива.

   6) Тип двигателя в соответствии с процессом зажигания
   (i) Двигатель с искровым зажиганием (S.I)

   Двигатель, в котором используется свеча зажигания для сгорания воздушно-топливной смеси, известен как двигатель с искровым зажиганием (SI). Он также известен как бензиновый двигатель .

   Свеча зажигания расположена в верхней части камеры сгорания. Двигатели SI имеют свечу зажигания, поршень, камеру сгорания и коленчатый вал. Когда воздушно-бензиновая смесь поступает в камеру сгорания, поршень сжимает ее до очень высоких температур и давления.

   Поскольку бензино-воздушная смесь сжимается в соответствии с требованиями, свеча зажигания выдает искру и воспламеняет смесь. Благодаря этому процессу воспламенения выделяется тепло, которое используется для движения автомобиля.

   (ii) Двигатели с воспламенением от сжатия (CI)

   В двигателе с воспламенением от сжатия топливно-воздушная смесь воспламеняется из-за высокого сжатия воздуха. В качестве рабочего топлива используется дизель. Для процесса горения не требуется свеча зажигания.

   источник: https://mechanicaljungle.com/

   Эти типы двигателей имеют большую степень сжатия, чем двигатели SI. У них есть топливный насос, коленчатый вал, поршень и цилиндр сжатия. Когда воздух поступает в компрессионный цилиндр, поршень сильно его сжимает.

   В конце такта сжатия топливный насос впрыскивает дизельное топливо внутрь цилиндра сжатия. Когда дизель соприкасается со сжатым воздухом, он воспламеняется и выделяет тепло, которое используется для движения автомобиля.

   Одним из основных преимуществ является то, что они производят больше энергии и лучше всего подходят для большегрузных транспортных средств.

   Читайте также: Работа и типы дизельных двигателей

   7) Типы по количеству цилиндров
   i) Одноцилиндровые двигатели

   Одноцилиндровый двигатель использует только один цилиндр для сжатия воздушно-топливной смеси.

   Они обычно используются для легких транспортных средств, таких как мотоциклы и мотороллеры. Объем одноцилиндрового двигателя от 250 до 300 куб.см.

   Эти двигатели производят один рабочий такт после двух оборотов коленчатого вала. Следовательно, три хода поршня используются, чтобы убить сопротивление трения движущихся частей, а мощность оставшегося одного хода используется для движения транспортного средства. Неравномерное распределение крутящего момента внутри цикла вызывает вибрацию и неровную работу.

   Этот двигатель также имеет только один шатун и один поршень, который вращается вместе с неподвижными компонентами, чтобы уравновесить их вес. Эти типы двигателей также не имеют механической балансировки. Однако за счет использования противовеса, связанного с коленчатым валом, и очень тяжелого маховика двигатель разумно уравновешивается, а его импульс создает относительно стабильное движение.

   Одним из основных преимуществ одноцилиндрового двигателя является его малый вес и небольшие размеры. Вы можете легко переносить его с одного места на другое, но он не подходит для большегрузных автомобилей.

   ii) Двухцилиндровый двигатель 

   Двухцилиндровый двигатель использует два цилиндра для сжатия воздуха. Они чаще всего используются в тракторах. Они также используются в автомобилях DAF Голландии и небольших немецких автомобилях.

   Имеют большой вес и большой размер. Однако они имеют большую степень сжатия по сравнению с одноцилиндровыми двигателями.

   Эти типы двигателей подразделяются на три основных типа:

   1. Оппозитный тип
   2. V-образный
   3. Рядный вертикальный
   iii) Трехцилиндровые двигатели

   Эти типы двигателей имеют три цилиндра. Эти три цилиндра устанавливаются в линию. Трехцилиндровый двигатель используется в переднеприводных автомобилях, в которых дифференциал установлен между коробкой передач и двигателем.

   Тип двухтактного двигателя. Это означает, что эти двигатели завершают рабочий ход после двух ходов поршня. Картер работает как цилиндр всасывания и предварительного сжатия. Все цилиндры имеют собственную герметичную секцию картера.

   iv) Четырехцилиндровые двигатели

   Четырехцилиндровый двигатель в основном используется в обычных автомобилях. Эти типы двигателей обеспечивают более равномерный крутящий момент, чем двухцилиндровые двигатели.

   Они более эффективны, чем двухцилиндровые или трехцилиндровые. Однако у них больше движущихся частей и веса, чем у трехцилиндровых двигателей.

   v) Шести- и восьмицилиндровые двигатели

   Эти типы двигателей обеспечивают большую мощность и плавный крутящий момент. Цилиндры этих двигателей также урегулированы следующими способами:

   1. Рядный
   2. Оппозитный
   3. V-образный

   Рядные 6-цилиндровые двигатели и двигатели V8 используются во всем мире для различных транспортных средств. Двигатели V8 имеют угол между рядами цилиндров 90°.

   Двигатели V8 с меньшим V-образным углом также были представлены на рынке, но их клапаны имеют сложный рабочий механизм.

   Двигатель V-6 содержит два ряда по три цилиндра, расположенных под углом друг к другу. Однако коленчатый вал содержит три кривошипа, а шатуны двух противоположных рядов цилиндров соединены одной и той же шатунной шейкой. Два шатуна соединяются с одной шатунной шейкой.

   vi) Двенадцатицилиндровые и шестнадцатицилиндровые двигатели

   Цилиндры двенадцатицилиндровых и шестнадцатицилиндровых двигателей имеют следующую компоновку:

   1. Тип X имеет 4 ряда цилиндров.
   2. Блинчатого или V-образного типа цилиндры расположены в два ряда.
   3. Тип W имеет 3 ряда цилиндров.

   Автомобили, промышленное оборудование, грузовики и автобусы используют 12-цилиндровые и 16-цилиндровые двигатели. Феррари — единственный легковой автомобиль, выпускаемый в настоящее время с 12-цилиндровым двигателем.

   8) Типы двигателей с расположением цилиндров

   По расположению цилиндров двигатели бывают следующих типов:

   (i) Вертикальные двигатели

   Цилиндры вертикального двигателя устанавливаются в вертикальном положении. Следовательно, поршни также перемещаются вертикально вверх и вниз внутри цилиндров, как показано на приведенной ниже диаграмме. Они имеют малый вес и простую конструкцию.

   (ii) Горизонтальные двигатели

   Цилиндры горизонтального двигателя устанавливаются в горизонтальном положении. Следовательно, поршни также перемещаются горизонтально вверх и вниз внутри цилиндров, как показано на приведенной ниже диаграмме.

   (iii) Радиальный двигатель

   Это тип двигателя внутреннего сгорания. В этих типах двигателей цилиндр расходится от центрального картера подобно спицам колеса. Вид спереди этого типа выглядит как стилизованная звезда. Поэтому его также называют «звездным» двигателем.

   Они использовались в самолетах до разработки и популярности газотурбинных двигателей. В радиальном двигателе цилиндры устанавливаются по кругу вокруг картера, как показано на схеме ниже. Такое расположение цилиндров обеспечивает более эффективное охлаждение.

   (iv) V-образный двигатель

   В V-образном двигателе цилиндры расположены под фиксированным углом в два ряда или группы. Эти два ряда имеют минимальный угол, насколько это возможно, чтобы избежать вибраций и проблем с балансировкой.

   (v) Двигатель типа W 

   В этих типах цилиндры устанавливаются таким образом, что они образуют расположение типа W. Все эти цилиндры установлены в три ряда.

   (vi) Двигатель с оппозитным расположением цилиндров

   В этих двигателях цилиндры установлены напротив друг друга. Шатуны и поршни иллюстрируют одно и то же движение. Эти типы работают более плавно по сравнению с другими типами. У них отличная балансировка. Однако они имеют большие размеры из-за оппозитного расположения цилиндров.

   9) Типы двигателей в соответствии с расположением клапанов
   (i) Двигатель с Г-образной головкой

   работа управляется через один распределительный вал. Цилиндры и камеры сгорания имеют форму перевернутой буквы L. За исключением двигателя V8 с Г-образной головкой все остальные клапаны двигателя устанавливаются в один ряд.

   В двигателях с Г-образной головкой механизмы клапанов устанавливаются внутри блока цилиндров, что упрощает снятие головки цилиндров, когда двигатель нуждается в обслуживании. Они очень прочны и надежны, но не подходят для приложений с более высокой степенью сжатия.

   ii) Двигатели с двутавровой головкой

   В конструкции с двутавровой головкой выпускной клапан и впускной клапан устанавливаются в головке блока цилиндров. В этой схеме один клапан воздействует на все остальные клапаны. Двигатель с I-образной головкой чаще всего используется в автомобилях.

   В случае рядного двигателя клапаны устанавливаются только в один ряд. Однако клапаны на двигателе V8 могут быть установлены в один или два ряда на ряд. Распределительный вал приводит в движение все клапаны, независимо от их расположения.

   Двигатели с I-образной головкой лучше всего подходят для высоких степеней сжатия. Они позволяют значительно уменьшить люфт по сравнению с двигателями с L-образной головкой.

   iii) Двигатель с F-образной головкой

   Этот тип представляет собой комбинацию двигателей с L-образной и I-образной головкой. Выпускной клапан этого клапана устанавливается в блок, а впускной клапан устанавливается в головку блока цилиндров. Один распределительный вал регулирует работу этих клапанов.

   iv) Двигатели с Т-образной головкой

   В этих типах выпускной клапан устанавливается на одном конце, а впускной клапан устанавливается на другом конце. Однако для управления этими клапанами используются два распределительных вала (т. Е. Один распределительный вал для каждого клапана).

   10) Типы в зависимости от процесса охлаждения двигателей
   i) Двигатели с воздушным охлаждением

   Этот тип использует воздух для охлаждения двигателя. В двигателях этого типа используются металлические ребра для обеспечения поверхности рассеивания тепла, что увеличивает процесс охлаждения.

   Максимальные типы двигателей с воздушным охлаждением имеют металлические крышки для направления потока воздуха к цилиндру для улучшения охлаждения. Однако они не используют воду для охлаждения, что устраняет проблемы, связанные с обслуживанием в холодную погоду. Они используются для скутеров и мотоциклов.

   ii) Двигатели с водяным охлаждением

   В этом типе для охлаждения двигателя используется вода. Они используются в кранах, автобусах, грузовиках, легковых автомобилях, автомобилях и других четырехколесных транспортных средствах, а также в крупногабаритных транспортных средствах. В холодную погоду в воду добавляют антифриз, чтобы она не замерзала.

   Применение в двигателях
   1. Используется в автомобилях.
   2. Используется в грузовиках.
   3. Также используются в самолетах.
   4. Используется в поездах.
   5. Используется почти во всех дорожных транспортных средствах, таких как автобусы, мотоциклы, скутеры и т. д.
   6. Двигатели, используемые на гидроэлектростанциях.
   7. Присоединяется к турбине для выработки электроэнергии.
   8. Используется почти во всех отраслях промышленности для различных целей.
   9. Они также используются в небольших машинах, таких как генераторы.
   10. Используется с насосом для перекачивания воды
   FAQ Раздел

   Какие бывают типы двигателей?

   Для чего используется двигатель?

   Двигатель используется для следующих применений:

   1. Автомобили
   2. Грузовики
   3. Самолеты
   4. Поезда
   5. Скутеры и автобусы
   6. Гидроэлектростанции Кто первым изобрел двигатель

   83?

   Первый 4-тактный двигатель был разработан Николаусом Августом Отто в 1876 .

   Какие части двигателя?

   Как сделать двигатель?

   Корпус двигателя изготовлен методом литья. В этом процессе литья расплавленный железо льется в форму из песка . Для изготовления остальных деталей используется процесс ковки. В этой ковке кусок железа нагревается до тех пор, пока его цвет не станет раскаленным докрасна, а затем используется штамповочная машина, чтобы преобразовать это раскаленное докрасна железо в требуемую форму.

   Кто изобрел первый паровой двигатель?

   В 1698 , Томас Савери изобрел первую паровую машину .

   Заключение

   В этой статье мы подробно изучаем различные типы двигателей и их работу. Если вы чувствуете, что что-то отсутствует или неправильно, пожалуйста, дайте мне знать. Кроме того, если у вас есть какие-либо вопросы, то вы можете поделиться со мной. Я постараюсь вернуть вас с правильным ответом.

   Как работает двигатель?

   ТЕХНОЛОГИИ — Изобретения

   Задумывались ли вы когда-нибудь…

   • Как работает двигатель?
   • Что такое внутреннее сгорание?
   • Каковы четыре фазы цикла сгорания?

   Метки:

   См. все метки

   • каталитический нейтрализатор,
   • сгорание,
   • сжатие,
   двигатель
   • ,
   • выхлоп,
   • взрыв,
   • топливо,
   • впуск,
   • глушитель,
   • поршень,
   • клапан,
   • Наука,
   • Технология,
   • Транспорт,
   • Автомобиль,
   • Капюшон,
   • Бензин,
   • Движение,
   • Газ,
   • Внутреннее сгорание,
   • Мощность,
   • Энергия,
   • Цикл,
   • Четырехтактный,
   • Воздух,
   • Свеча зажигания,
   • Каталитический нейтрализатор,
   • Горение,
   • Сжатие,
   • Двигатель,
   • Выхлоп,
   • Взрыв,
   • Топливо,
   • Впуск,
   • Глушитель,
   • Поршень,
   • Клапан,
   • Наука,
   • Технология,
   • Транспорт,
   • Автомобиль,
   • Капюшон,
   • Бензин,
   • Движение,
   • Газ,
   • Внутреннее сгорание,
   • Мощность,
   • Энергия,
   • Цикл,
   • Четырехтактный,
   • Воздух,
   • Свеча зажигания

   Сегодняшнее чудо дня было вдохновлено Эдди. Эдди Уондерс , « как работает двигатель на автомобиле » Спасибо, что ДУМАЕТЕ вместе с нами, Эдди!

   Вы уже знаете, что завести машину так же просто, как повернуть ключ, но задумывались ли вы когда-нибудь, что на самом деле происходит под капотом?

   Когда вашему телу нужно топливо, вы кормите его едой. Когда вашему автомобилю нужно топливо, вы «кормите» его бензином. Так же, как ваше тело преобразует пищу в энергию, автомобильный двигатель преобразует газ в движение. Некоторые новые автомобили, известные как гибриды, также используют электричество от аккумуляторов для приведения в движение транспортного средства.

   Процесс преобразования бензина в движение называется «внутренним сгоранием».Двигатели внутреннего сгорания используют небольшие контролируемые взрывы для выработки энергии, необходимой для перемещения вашего автомобиля во все места, которые ему нужно проехать.

   Если произвести взрыв в маленьком замкнутом пространстве, например, в поршне двигателя, высвобождается огромное количество энергии в виде расширяющегося газа. Типичный автомобильный двигатель производит такие взрывы сотни раз в минуту. Двигатель использует энергию и использует ее для движения вашего автомобиля.

   Взрывы заставляют двигаться поршни в двигателе. Когда энергия первого взрыва почти иссякает, происходит еще один взрыв. Это заставляет поршни двигаться снова. Цикл повторяется снова и снова, давая автомобилю мощность, необходимую для движения.

   Автомобильные двигатели используют четырехтактный цикл сгорания. Четыре такта: впуск, сжатие, сгорание и выпуск. Удары повторяются снова и снова, генерируя энергию. Давайте подробнее рассмотрим, что происходит во время каждой фазы цикла сгорания.

   Впуск: Во время цикла впуска впускной клапан открывается, и поршень движется вниз. Цикл начинается с подачи воздуха и газа в двигатель.

   Сжатие: Когда начинается цикл сжатия, поршень движется вверх и выталкивает воздух и газ в меньшее пространство. Меньшее пространство означает более мощный взрыв.

   Возгорание: Затем свеча зажигания создает искру, которая воспламеняет и взрывает газ. Сила взрыва заставляет поршень опуститься.

   Выхлоп: В последней части цикла выпускной клапан открывается для выпуска отработанного газа, образовавшегося в результате взрыва. Этот газ перемещается в каталитический нейтрализатор, где очищается, а затем проходит через глушитель, прежде чем выйти из автомобиля через выхлопную трубу.

   Интересно, что дальше?

   Подумайте дважды, прежде чем плавать с завтрашним чудом дня!

   Попробуй

   Накрутил мотор? Обязательно изучите следующие виды деятельности с другом или членом семьи:

   • Знаете ли вы, из каких частей состоит автомобиль? Перейти онлайн, чтобы проверить анатомию автомобиля. Узнайте больше о частях автомобиля и о том, что они делают. Можете ли вы определить каждую деталь вашего семейного автомобиля?
   • Если вы действительно хотите больше узнать о двигателях, попросите взрослого друга или члена семьи открыть капот семейного автомобиля, чтобы вы могли поближе рассмотреть двигатель. Вы можете себе представить, сколько деталей в современном двигателе? Если возможно, сравните двигатель вашего семейного автомобиля с двигателем другого типа, например, с двигателем газонокосилки.
   • Благодаря современным технологиям двигатели меняются, чтобы поддерживать несколько источников топлива. Какими будут двигатели, когда вы станете достаточно взрослыми, чтобы водить машину? Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с онлайн-мероприятием NOVA Car of the Future. Как вы думаете, гибрид или электромобиль в вашем будущем? Почему или почему нет?

   Wonder Sources

   • http://auto.howstuffworks.com/engine1.htm
   • http://www.wisegeek.com/how-does-a-car-engine-work.htm

   Ты понял?

   Проверьте свои знания

   Wonder Contributors

   Благодарим:

   Чез, Каден, Элизабет, Елена и Кристал
   за вопросы по сегодняшней теме Wonder!

   Удивляйтесь вместе с нами!

   Что вас интересует?

   Wonder Words

   • горение
   • топливо
   • взрыв
   • генерирует
   • в комплекте
   • поршень
   • жгут
   • двигать
   • ход
   • впуск
   • сжатие
   • выхлоп
   • клапан
   • глушитель
   • выхлопная труба
   • ключ
   • капот
   • движение

   Примите участие в конкурсе Wonder Word

   Оцените это чудо

   Поделись этим чудом

   ×

   ПОЛУЧАЙТЕ СВОЕ ЧУДО ЕЖЕДНЕВНО

   Подпишитесь на Wonderopolis и получайте Wonder of the Day® по электронной почте или SMS

   Присоединяйтесь к Buzz

   Не пропустите наши специальные предложения, подарки и рекламные акции. Узнай первым!

   Поделись со всем миром

   Расскажите всем о Вандополисе и его чудесах.

   Поделиться Wonderopolis

   Wonderopolis Widget

   Хотите делиться информацией о Wonderopolis® каждый день? Хотите добавить немного чуда на свой сайт? Помогите распространить чудо семейного обучения вместе.

   Добавить виджет

   Ты понял!

   Продолжить

   Не совсем!

   Попробуйте еще раз

   Что такое двигатель? Определение, детали, работа, типы, уравнения, обслуживание

   Знание того, как работает двигатель и из чего он сделан, имеет большое значение, если вы инженер, механик или автомобильный энтузиаст. Но если вы не знакомы со всеми тонкостями работы этих электростанций, вам может быть сложно понять, что они из себя представляют и как они работают. Вот с

   Что такое двигатель? Определение

   Двигатель Определение

   Двигатель преобразует один вид энергии (топливо) в механическую энергию. Это также может относиться к устройству, которое преобразует одну форму энергии в другую. Например, электрический генератор преобразует механическую энергию в электрическую, а оптическое волокно преобразует свет в электрический ток — см. фотоэффект.

   Двигатели обычно приводятся в действие за счет энергии, выделяемой при сгорании топлива. Тем не менее, другие источники энергии (такие как электричество, магнетизм, ядерная энергия или даже движущаяся вода) использовались для привода двигателей.

   Краткое введение в двигатель

   Двигатель транспортного средства используется для создания движения. Двигатель преобразует энергию из другого источника, такого как сжигание топлива или использование электрической батареи, в механическую энергию, которая затем заставляет транспортное средство двигаться.

   Двигатели, как правило, предназначены для достижения более высокой эффективности и большей мощности, чем человеческие мышцы. Они изготавливаются различных размеров и форм, от крошечных микродвигателей до больших.

   К основным частям двигателя внутреннего сгорания относятся блок, головка блока цилиндров, клапаны, поршни и поршневые кольца. В головке блока цилиндров находятся клапаны, пропускающие в машину воздух и топливную смесь. Клапаны открываются и закрываются в нужное время для оптимального производства энергии.

   Поршни соединены с коленчатым валом поршневыми кольцами, которые удерживают их от падения при движении вверх и вниз внутри блока цилиндров. Поршни толкают смесь воздуха и топлива в цилиндре, быстро расширяя ее. Это создает небольшой взрыв на поршне, который снова движется вверх. Движение передается на коленчатый вал через шатун.

   Эта простая система работает в большинстве двигателей, но различные вариации этой базовой установки обеспечивают более значительную выработку энергии (или эффективность). Некоторые машины работают на двойных или тройных цилиндрах, в то время как в других используются более сложные комбинации клапанов, называемые распределительными валами. Большинство больших двигателей имеют систему охлаждения, которая

   Большинство двигателей приводятся в действие химической реакцией, которая превращает топливо в тепло, которое затем используется для создания движения.

   Ознакомьтесь с нашим «MechStudies — The Learning App» в iOS и Android , чтобы пройти 100% бесплатный тест.

   История двигателя

   Паровой двигатель — это тепловой двигатель, который выполняет механическую работу, используя пар в качестве рабочего тела. Когда они используются для приведения в движение кораблей, локомотивов или тракторов, их называют паровым двигателем (морским), паровозом или пароходом (железнодорожным) 9.0005

   Первая машина, которую назвали двигателем, была спроектирована Героем Александрийским примерно в 3 веке до нашей эры. Она была сделана из дерева и использовала давление пара для приведения в движение как минимум одного колеса. В 1698 году Томас Савери запатентовал конструкцию парового насоса. В 1712 году Томас Ньюкомен изобрел двигатель внутреннего сгорания, работавший под давлением пара.

   XPH — ваш дом для запасных частей BMW, Audi, Ford Mustang, VW, Porsche и Nissan GTR.

   Однако ни один двигатель внутреннего сгорания не мог обеспечить устойчивый источник энергии до 17 века, когда на практике стали применяться паровые двигатели.

   Паровой двигатель — это тепловой двигатель, который выполняет механическую работу, используя пар в качестве рабочего тела. Паровой двигатель использует силу, создаваемую давлением пара, чтобы толкать поршень вперед и назад в цилиндре, который движется.

   Это движение может быть использовано для вращательного движения, например, обеспечиваемого электродвигателем или турбиной, или для линейного движения рычага привода. Паровые двигатели использовались для получения механической энергии с 18 века.

   Весна пришла! Сэкономьте на нашем бестселлере WAGNER TUNING BMW F CHASSIS N55 CATTED DOWNPIPE

   В 1807 году Ричард Тревитик построил и продемонстрировал свой дорожный локомотив Puffing Devil, который многие считают первой демонстрацией двигателя внутреннего сгорания. Первый запатентованный двигатель внутреннего сгорания был запатентован немецким изобретателем Николаусом Отто в 1876 году. Его четырехтактный двигатель представлял собой двигатель с воспламенением от сжатия, что означает, что топливо воспламеняется под высоким давлением, создаваемым сжатым топливом в цилиндре.

   Однако только в 1885 году в продажу поступил автомобиль с двигателем внутреннего сгорания (Benz Patent-Motorwagen).

   Первый двигатель этого типа был использован в стационарной электростанции. Позже, в 1892 году, французские инженеры Жюль Гастон Мерсье и Огюст Рато установили двухтактный двигатель Otto двойного действия на первый автомобиль Peugeot Quadricycle.

   Это изобретение помогло создать глобальный спрос на автомобили. Однако только в 1903 году американец Чарльз Йель Найт изобрел первый полнопоточный 4-тактный двигатель. Он производил эти двигатели под именем «Рыцарь» и в результате стал очень богатым (а также благодаря тому, что его брат изобрел свечу зажигания). В 1905 Генри Форд построил свой первый автомобиль с одним из таких двигателей, и он работал на бензине.

   Русский инженер Феликс Ванкель изобрел и запатентовал роторный двигатель с эксцентриковым валом во время Первой мировой войны. Этот вал приводил в движение три ротора; один вращался внутри другого ротора, который вращался внутри третьего ротора.

   Уравнение работы двигателя

   Двигатели характеризуются своей мощностью, которая измеряет их эффективность при преобразовании входной энергии в выходное движение. Уравнение описывает эту взаимосвязь между входом и выходом:

   Мощность = Работа/Время

   Где работа измеряется в единицах энергии (эрг), а время — в секундах.

   Мощность двигателя также измеряется при определенном числе оборотов в минуту (оборотов в минуту). Один и тот же двигатель будет иметь разную мощность в зависимости от скорости, с которой он вращается.

   Например, двигатель мощностью 50 л.с., вращающийся со скоростью 3000 об/мин, будет выполнять меньшую механическую работу, чем тот же двигатель мощностью 50 л. с., вращающийся со скоростью 1000 м/мин. Первый пример будет считаться более мощным или способным, чем второй, даже если они оба имеют одинаковый показатель HP.

   Если вы сравниваете двигатели, обязательно сравнивайте их в одинаковых условиях, т. е. когда оба двигателя вращаются с одинаковыми оборотами.

   Части двигателя

   В двигателе много частей, поэтому даже подумать о том, как они работают, сложно. Компоненты каждого двигателя имеют определенную функцию, и все они работают вместе, чтобы автомобиль или лодка работали плавно.

   Существует множество различных типов двигателей, наиболее распространенным из которых является двигатель внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания состоит из различных частей, которые вместе обеспечивают плавную работу двигателя

   В двигателе много частей, и в этой статье мы рассмотрим основные из них:

   Блок цилиндров

   Блок цилиндров — это большой металлический цилиндр, который удерживает все остальные компоненты двигателя на своих местах. В нем также есть ряд отверстий, просверленных в нем, чтобы топливо и воздух могли проходить к различным частям двигателя.

   Головка двигателя — это верхняя часть блока цилиндров. Он содержит клапаны, свечи зажигания и топливные форсунки. Распределительный вал соединяется с ним через ремень ГРМ или цепь.

   Головка крепится к одному концу блока цилиндров, а внутри находится большинство компонентов, из которых состоит двигатель. Он также содержит клапаны, которые контролируют поток газов в, из и вокруг различных частей двигателя.

   Цилиндры уплотнены внутри блока цилиндров прокладкой. Это означает, что когда вы завершили сборку вашего двигателя, не должно быть видимых зазоров между цилиндрами и другими деталями, такими как распределительный вал или коленчатый вал.

   Головка блока цилиндров

   Головка блока цилиндров представляет собой крышку, удерживающую камеру сгорания. Головка крепится болтами к верхней части блока цилиндров. В камере сгорания топливо (бензин или дизельное топливо) и воздух смешиваются и воспламеняются от свечи зажигания.

   Непосредственно за камерой сгорания находится система охлаждения двигателя, состоящая из водяного насоса, термостата и радиатора.

   Поршень или Torak

   Поршень размещен в цилиндре и соединен с шатуном. Шатун вращает коленчатый вал, что заставляет поршни двигаться вверх и вниз внутри своих цилиндров, создавая мощность для вашего автомобиля. Сколько места занимает поршень внутри двигателя, когда он находится в самой нижней точке (называемой «нижней мертвой точкой»). Это измерение определяет, как работает двигатель, включая его выходную мощность и эффективность. Объем двигателя измеряется в литрах (1 литр = 1000 кубических сантиметров) или кубических дюймах (размер двигателя V8).

   Двигаясь вверх и вниз в своем цилиндре, каждый поршень сжимает смесь бензина и воздуха в камеру сгорания, где свеча зажигания воспламеняет ее. Сила этого взрыва толкает поршень обратно вниз, заставляя его вращать коленчатый вал.

   Стук в двигателе, также называемый звоном или детонацией, представляет собой быстрый хлопающий звук, возникающий при преждевременном воспламенении топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания. Это вызвано несоответствием синхронизации между комбинацией топливо-воздух и срабатыванием свечи зажигания.

   Поршневой шток или шатун

   Поршневой шток прикрепляет каждый поршень к коленчатому валу с помощью шатуна. Это позволяет поршням перемещаться вверх и вниз в своих цилиндрах, обеспечивая структурную поддержку для каждого цилиндра. Такое расположение делает возможным многоцилиндровые двигатели, такие как V8, V6 и рядные шестерки.

   Поршневые кольца

   Поршневые кольца используются для герметизации цилиндра от остальной части двигателя, поэтому из него могут выходить только газы сгорания. Без этих колец вы бы потеряли газ через любые отверстия в поршнях или стенках цилиндров.

   Коленчатый вал

   Коленчатый вал — это часть двигателя, которая преобразует движение поршней вверх и вниз во вращательное движение. Он связан с маховиком и, таким образом, с распределительным валом, который открывает и закрывает клапаны, пропускающие воздух в двигатель и выхлопные газы.

   Четырехтактный двигатель также несколько раз открывает и закрывает впускной клапан при каждом обороте картера. Двухтактный двигатель открывает и закрывает впускной клапан один раз за оборот.

   Коленчатый вал выглядит как стержень с длинным коническим отверстием, проходящим через него. Конус является важной характеристикой, поскольку он позволяет использовать больше подшипников увеличенного размера на обоих концах вала.

   Картер

   Картер (или масляный поддон) содержит коренные подшипники двигателя, поддерживающие коленчатый вал. Каждый первичный подход состоит из металлической оболочки, металлического колпачка и внутренней втулки с полыми отверстиями, позволяющими маслу циркулировать по коленчатому валу. Шляпка плотно прижимается к концу коленчатого вала, чтобы масло не вытекало.

   Внутренние втулки удерживаются на месте болтами, которые проходят через отверстия на конце втулки. Снаружи каждый болт имеет резиновое уплотнение для предотвращения утечки масла. Если болт недостаточно затянут, он может не полностью прилегать к внутренней части внутренней втулки. Это позволяет моторному маслу просачиваться через резиновое уплотнение и вытекать наружу.

   Маслянистое пятно может определить протекающий картер на полу под автомобилем или грузовиком. Другие признаки включают клубы дыма из-под капота и необычно высокий шум двигателя. Прокладка двигателя — это уплотнение между сопрягаемыми поверхностями двигателя.

   Работа двигателя: как работает двигатель?

   Двигатель внутреннего сгорания работает за счет сжигания топлива (например, бензина) внутри машины для создания силы, толкающей поршень вперед и назад. Затем это действие заставляет колеса или пропеллеры вращаться.

   В современном двигателе внутреннего сгорания используется управляемый взрыв топлива, чтобы протолкнуть поршень внутрь цилиндра. Поршень соединен с коленчатым валом двигателя через шатун, и когда поршень движется вверх и вниз, он вращает коленчатый вал. Это поворачивает колеса и ведет машину вперед.

   Типичный двухтактный двигатель имеет три клапана на цилиндр: два впускных клапана (по одному на каждый цилиндр) и один выпускной клапан. Две лепестки открывают впускные клапаны на эксцентриковом валу, который вращается зубчатой ​​передачей, приводимой в движение коленчатым валом. Выпускной клапан открывается лепестком другого вала, приводимого в движение шестернями коленчатого вала, который в большинстве двигателей работает на половинной частоте вращения коленчатого вала.

   В четырехтактном двигателе четыре такта поршня завершают цикл: впуск, сжатие, мощность и выпуск. В четырехтактном двигателе клапаны обычно остаются открытыми дольше во время цикла выпуска, чем во время циклов впуска или сжатия. Типичная схема заключается в том, что каждый второй ход приводит в действие как впускной, так и выпускной клапан, а каждый четвертый ход использует только впускной клапан. Такое расположение снижает пульсацию, поскольку позволяет чередующимся цилиндрам использовать один выпускной клапан.

   Детали двигателя и их работа, отвечающая за работу двигателя, перечислены ниже;

   Цилиндр

   Они производят энергию, сжигая топливо внутри цилиндра, заключенного в кожух, называемый блоком двигателя. Пока в нем есть смесь воздуха и топлива, он продолжает производить энергию в виде тепла и звука, пока все его топливо не будет израсходовано, поэтому двигателям внутреннего сгорания нужны топливные баки, чтобы они работали дольше, чем любые другие двигатели. двигатели, использующие внешние источники.

   Поршень

   Поршень прикреплен к шатуну и перемещается вверх и вниз внутри цилиндра, что позволяет ему 6. сжимать топливно-воздушную смесь

   Клапаны

   Клапаны пропускают топливо и воздух в камеру сгорания и выхлопные газы вне. Системы впрыска топлива управляются клапанами, которые открываются и закрываются в ответ на сигналы от систем управления двигателем. Клапан двигателя регулирует топливовоздушную смесь, которая затем сгорает в цилиндре двигателя.

   Коленчатый вал

   Коленчатый вал расположен в нижней части блока цилиндров. Шатуны соединяются с шатунными шейками на внешних сторонах стенок цилиндров. Коленчатый вал преобразует прямолинейное движение во вращательное движение, чтобы вращать колеса автомобиля.

   Шатуны

   Шатуны служат для соединения поршней с коленчатым валом, чтобы перемещать их вверх и вниз внутри цилиндров, позволяя им сжимать внутри себя топливно-воздушную смесь.

   Свеча зажигания или топливная форсунка

   Свеча зажигания используется в бензиновом двигателе для воспламенения топливно-воздушной смеси. В то время как в дизельном двигателе топливная форсунка используется для впрыска топлива на сильно сжатом воздухе. В обоих случаях сгорание происходит внутри цилиндра, поршень совершает возвратно-поступательное движение, и мощность передается на коленчатый вал от поршня.

   Нагнетатель

   Нагнетатель соединен непосредственно с блоком двигателя через полуось. Величину давления наддува можно контролировать, регулируя положение внутреннего ротора или изменяя количество роторов на самом устройстве.

   Типы двигателей

   Существует множество типов двигателей на различных базах, все они подробно обсуждаются ниже.

   На базе проекта

   Имеются два двигателя внутреннего сгорания: поршневой, турбо и ротационный.

   Роторный двигатель

   В роторном двигателе цилиндры вращаются вокруг неподвижного коленчатого вала, а не наоборот. Это означает, что вместо цилиндров движется коленчатый вал. Движение вала преобразуется поршнями во вращательное движение на концах цилиндров, так что весь узел вращается вокруг оси.

   Двигатель с турбонаддувом

   Турбокомпрессор состоит из турбины и компрессора, приводимого в действие выхлопными газами двигателя. Выхлопные газы выходят из цилиндра через выпускной клапан и попадают в полое колесо турбины, что заставляет компрессор сжимать воздух из атмосферного воздухозаборника в другое вогнутое колесо турбины, которое приводит в движение другое колесо компрессора.

   Сжатый воздух проходит через промежуточный охладитель и поступает во впускной коллектор двигателя в виде смеси под давлением с уже смешанным в ней топливом. Разогнанный таким образом, он возвращается в свою камеру сгорания, где сгорает с дополнительной силой и производит больше энергии, чем в противном случае.

   Поршневой двигатель

   Поршневой двигатель (также известный как поршневой двигатель) — это двигатель внутреннего сгорания (ДВС), в котором поршень совершает возвратно-поступательное движение. Это наиболее распространенный тип двигателя, который можно найти практически во всех автомобилях (автомобилях, грузовиках, мотоциклах, автобусах, лодках, тракторах и т. д.).

   На основе используемого топлива          

   Бензиновый двигатель

   Бензиновый двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, в котором топливо воспламеняется при высокой температуре воздуха в цилиндре.

   Типы бензиновых двигателей

   • 4-тактные бензиновые двигатели: Это наиболее распространенный тип автомобильных двигателей, в которых воздух и топливо смешиваются в такте впуска и сжимаются в такте сжатия, а затем воспламеняются свечи зажигания, а отработавшие газы затем выходят за два такта выхлопа.
   • 2-тактный бензиновый двигатель: у них меньше движущихся частей, чем у 4-тактных бензиновых двигателей, они более компактны и мощны для своего размера. Большинство двухтактных двигателей не могут быть дросселированы. Они в основном используются в качестве мотоциклов или небольших двигателей.

   Дизельный двигатель

   Дизельные двигатели работают по принципу, согласно которому для сжигания топлива не требуется воспламенение; ему нужно только достаточное количество тепла. Это тепло обеспечивается за счет сжигания небольшого количества дизельного топлива, впрыскиваемого в горячий воздух в верхней части цилиндра через топливную форсунку непосредственно в камеру сгорания.

   Таким образом, для дизельных двигателей не требуются системы зажигания, такие как свечи зажигания, хотя они обычно имеют свечи накаливания для запуска. Топливно-воздушная смесь сгорает при постоянном давлении при сжатии, а затем расширяется за несколько тактов.

   Газовые двигатели

   Это двигатель внутреннего сгорания, использующий в качестве топлива газ, чаще всего пропан или природный газ. Эти двигатели сравнительно новые и были изобретены всего 20 лет назад. Газовые двигатели чище и лучше бензиновых и дизельных двигателей, потому что при их работе не выделяется дым.

   На основе цикла операции

   Цикл операции — это последовательность событий, в которой происходит процесс. Существует три основных типа велосипедов:

   Двигатель с циклом Отто

   Это наиболее часто используемый в автомобилях двигатель внутреннего сгорания, который широко распространен по всему миру.

   Двигатель с дизельным циклом

   В дизельных двигателях используется дизельный цикл, который работает аналогично циклу Отто, но с существенными отличиями. Дизельный двигатель использует тепло от сжатия и сгорания для продолжения процесса.

   Двухтактный двигатель или двигатель с полудизельным циклом

   Эта классификация применяется к двигателям внутреннего сгорания, в которых используются циклы Отто и Дизеля, например, газовые турбины и т. д.

   На основе числа тактов

   Количество тактов, необходимых для завершения сгорания, — это число тактов в двигателе. Это основная характеристика типа двигателя. Ниже приведены различные типы двигателей:

   Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания:

   Он широко известен как цикл Отто или дизельный двигатель; это полный процесс горения. Все четыре такта, то есть впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск, происходят при каждом обороте коленчатого вала.

   Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

   В этом типе двигателя за один оборот коленчатого вала происходят только такты впуска и выпуска.

   Двигатель с зажиганием от горячего пятна

   Этот тип двигателя не имеет коленчатого вала, цилиндров или поршней, но имеет систему воспламенения от горячего пятна, в которой топливо распыляется непосредственно на воспламеняющееся место, которое воспламеняется и производит мощность.

   На базе двигателя с искровым зажиганием

   Двигатель с искровым зажиганием

   В типичном двигателе с искровым зажиганием топливно-воздушная смесь всасывается в цилиндр за счет всасывания, создаваемого движением поршня вниз. Затем топливо сжимается поршнем и воспламеняется свечой зажигания.

   Двигатель с воспламенением от сжатия:

   Воспламенение от сжатия — это тип внутреннего сгорания, при котором тепло от сгорания используется для повышения температуры воздуха внутри цилиндра до такой температуры, при которой он воспламеняется без необходимости использования отдельного источника воспламенения.

   На основе номеров цилиндров

   Одноцилиндровый двигатель

   Поршень движется вверх и вниз внутри цилиндра в одноцилиндровом двигателе. Поршень соединен с коленчатым валом одним или двумя шатунами, которые проходят по днищу цилиндра.

   Мощность одноцилиндрового двигателя можно увеличить за счет увеличения диаметра цилиндра, длины хода и количества цилиндров (т. е. в V-образной форме). Одноцилиндровые двигатели в основном выведены из эксплуатации в автомобилях вместо многоцилиндровых двигателей.

   Двухцилиндровый двигатель

   Два поршня движутся вверх и вниз внутри одного блока цилиндров в двухцилиндровом двигателе, также известном как рядный двигатель. Таким образом, четырехтактный двигатель имеет две камеры сгорания и вырабатывает мощность через каждые 180 градусов поворота коленчатого вала. Существенным преимуществом этих двигателей является их простота и компактность по сравнению с многоцилиндровыми двигателями 9.0005

   Многоцилиндровые двигатели 

   В многоцилиндровых двигателях два или более цилиндров расположены в одном ряду (или ряду), обычно под углом друг к другу. Угол между цилиндрами в рядном или прямолинейном двигателе составляет 180 градусов; в V-образном двигателе он составляет 90 градусов.

   По принципу расположения цилиндров

   Горизонтальный двигатель

   В данном типе двигателя блок цилиндров расположен горизонтально, и все цилиндры выходят в общий картер. Например, к этому типу относятся судовые двигатели Glasgow, Yarrow и Sulzer.

   Вертикальный двигатель

   В этом типе двигателя все цилиндры установлены вертикально и выходят в общий картер. К этому типу относятся судовые двигатели R. E.P, Beardmore, Atlas и Napier.

   Радиальный двигатель

    В этом типе двигателя все цилиндры установлены радиально на одном конце картера и выходят в общий картер.

   V-образный двигатель

   В этом типе два ряда цилиндров расположены V-образно, при этом один ряд расположен горизонтально, а другой вертикально. К этому типу относятся V-6, V-8, V-10 и 9.0069 Двигатели V-12 .

   Двигатель W-типа

   В этом типе два ряда цилиндров расположены по W-образной конфигурации, где оба ряда расположены горизонтально один за другим. К этому типу относятся двигатели W-4 и W-6.

   Двигатель с оппозитным расположением цилиндров

   В этом типе два ряда цилиндров расположены на противоположных концах, обращенных друг к другу. При этом один ряд располагают вертикально, а другой горизонтально.

   На основе системы клапанов

   Г-образный двигатель

   Двигатель с Г-образной головкой является самым старым типом двигателя внутреннего сгорания. Этот тип двигателя имеет большую мощность, чем любой другой двигатель внутреннего сгорания. Двигатели с Г-образной головкой обладают многими преимуществами, такими как: –

   Благодаря системам воздушного охлаждения в двигателе внутреннего сгорания нет необходимости в сложной системе водяного охлаждения. Таким образом, эффективная система охлаждения может быть спроектирована так, чтобы производить большую мощность при меньшем количестве топлива.

   Двигатель F-Head

   Клапаны расположены сбоку от цилиндров. Отсюда и название I-head. И впускной, и выпускной клапаны расположены на одном конце стенок цилиндра напротив друг друга. Все клапаны расположены в одной плоскости, поэтому ее называют F-головкой. И впускной, и выпускной клапаны расположены на одном конце стенок цилиндра.

   Двигатель с Т-образной головкой

   В двигателе этого типа на каждый цилиндр приходится один клапан. Поверхности клапана находятся на противоположных сторонах и открываются и закрываются вместе.

   Двигатель с Т-образной головкой

   В конструкции с Т-образной головкой все впускные и выпускные клапаны расположены параллельно. Отсюда и название Т-образная головка. Ford Motor Company в основном использовала эту компоновку для своих двигателей V8.

   На базе Охлаждения

   Двигатели с воздушным охлаждением

   Их также называют атмосферными двигателями. В этом типе двигателя охлаждение достигается за счет циркуляции воздуха через машину. Впускной воздух всасывается, а затем проходит через цилиндры, где нагревается. Затем он выводится из двигателя с отработавшими газами для охлаждения.

   Двигатели с воздушным охлаждением лучше всего работают при малых нагрузках и низких скоростях. Преимущество этих двигателей в том, что они имеют высокую удельную мощность, простую конструкцию и лучшую доступность для ремонта и технического обслуживания.

   Двигатели с водяным охлаждением

   В двигателях этого типа охлаждение достигается за счет циркуляции воды через кожухи, установленные вокруг цилиндров или блока цилиндров. Вода может браться косвенно из отдельного резервуара для воды или из того же источника, что и пар для сгорания, и в отношении этих типов двигателей можно отметить следующие моменты:

   • Эти двигатели более сложны, чем двигатели с воздушным охлаждением, потому что они включают сложные механизмы для перекачивания воды.
   • Из-за этой сложности они дороже, чем с воздушным охлаждением.
   • Их производительность снижается, если температура превышает определенный предел, и наоборот.

   Техническое обслуживание двигателя

   Двигатель — это сердце автомобиля. Он преобразует топливо в энергию, которая приводит в движение автомобиль, но также нагревается и нуждается в охлаждении. И это одна из самых важных частей вашего автомобиля, чтобы поддерживать ее в хорошей форме.

   • Первый шаг к сохранению исправности двигателя — правильное обращение с ним. Некоторые люди скажут вам, что лучший способ сделать это — следовать графику технического обслуживания производителя, но это не всегда так, поэтому не чувствуйте себя виноватым, если вы пропустите несколько замен масла здесь и там.
   • Вы должны менять масло каждые 3000 миль или один раз в три месяца, если вы проезжаете менее 10 000 миль в год.
   • Если ваш автомобиль новый или находится на гарантии, следуйте рекомендованному графику обслуживания, а если нет, регулярно меняйте масло (и регулярно проверяйте уровень масла, пока вы на нем).
   • Вы также можете продлить срок службы вашего двигателя, меняя воздушный фильтр один или два раза в год и раз в год выполняя настройку.
   • Пользователь должен проверить, горят ли какие-либо предупреждающие индикаторы на приборной панели. Это признак потенциальной проблемы.
   • Следующим шагом является проверка жидкостей в автомобиле, таких как антифриз, масло, трансмиссионная жидкость и охлаждающая жидкость.
   • Необходимо проверить их в гараже, чтобы при необходимости долить.
   • Шины также следует проверить, потому что спущенная шина может вызвать серьезные проблемы и даже стать причиной несчастного случая.
   • Чтобы убедиться, что шины не изношены, пользователь должен регулярно пользоваться шинным манометром, чтобы знать, когда пора менять шины.
   • На машине могут быть ослабленные гайки и болты, которые тоже нужно подтянуть; необходимо проверять их перед каждой поездкой, чтобы избежать нежелательных шумов во время движения.
   • Также важно регулярно проходить техосмотр и техническое обслуживание автомобилей, как это рекомендовано производителями, чтобы избежать поломок автомобиля, ведущих к дорожно-транспортным происшествиям и потере денег и времени.

   Курс автомобильной инженерии с высоким рейтингом

   Автомобильная техника 101: Руководство для начинающих по ремонту автомобилей

   Автомобильная техника: автомобильные основы и продвинутый уровень

   Автомобильная техника; Гибридные электромобили

   Сделай сам — диагностика электрооборудования автомобиля — начинающий

   Самостоятельно — диагностика электрооборудования автомобиля — средний уровень

   Автомобильная инженерия; Система прямого впрыска Common Rail (CRDI)

   Основы двигателей внутреннего сгорания — двигатели внутреннего сгорания

   Гибридные и электрические транспортные средства для начинающих ПОЛНЫЙ курс 2021

   Автомобильная безопасность: понимание автомобильных аварий для начинающих

   Гибридные транспортные средства: основы и принципы работы

   Заключение

   Двигатель является одним из наиболее важных понятий в работе машин и механизмов. Машину нельзя назвать адекватно, пока у нее нет двигателя. Двигатель используется в трехколесных транспортных средствах, легковых автомобилях, грузовиках и т. д. Размер двигателя зависит от использования этого двигателя. Двигатели, такие как бензиновые и дизельные, также доступны с усовершенствованиями для работы в экстремальных условиях.

   Кроме того, его техническое обслуживание необходимо для продления срока службы двигателя автомобиля. Некоторые автовладельцы игнорируют правильный уход за машиной, и такая практика заставит вашу машину сгореть даже раньше, чем положено. При использовании двигатель меняет свой статус, например, установлено новое масло или фильтр. Если определенный период не менять моторные жидкости, это приведет к преждевременной смерти двигателя из-за недостатка смазки и охлаждения при его работе.

   Понравился пост в блоге? Пожалуйста, поделитесь с нами своими мыслями.

   Наш YouTube

   См. Наши видео на YouTube

   Наши приложения

   Проверьте наши «Mechstudies» — The Learning App ‘в IOS и Android

   9064, SERS и Android

   . Антиблокировочная тормозная система

   Реактивные двигатели

   Типы двигателей

   Свечи зажигания

   Центробежная муфта

   Четырехтактные двигатели

   Паровые двигатели

   Центробежный насос

   Что такое двигатель? Каковы основные типы двигателей? — Автомобилестроение

   Любое устройство, которое может преобразовывать тепловую энергию топлива в механическую энергию, известно как двигатель или тепловой двигатель. Двигатель широко используется в автомобильной промышленности или можно сказать, что двигатель является сердцем автомобиля. В основном двигатели можно разделить на два типа.

   1. Двигатель внешнего сгорания (ЕС)

   2. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

   Типы двигателей:

    

   1. Двигатель внешнего сгорания (ЕС)

    

   Это двигатель, в котором сгорание топлива происходит вне двигателя. В этом типе двигателя тепло, которое вырабатывается при сгорании топлива, используется для преобразования воды или другой жидкости с низкой температурой кипения в пар. Этот пар высокого давления используется для вращения турбины. В этом двигателе мы можем использовать все твердое, жидкое и газообразное топливо. Эти двигатели обычно используются для приведения в движение локомотивов, судов, выработки электроэнергии и т. д.

    

   Преимущества двигателя ЕС-

    

   • В этих двигателях пусковой момент обычно высок.
   • Благодаря внешнему сгоранию мы можем использовать более дешевое топливо, а также твердое топливо.
   • Они более универсальны по сравнению с двигателями внутреннего сгорания.

    

   2. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

    

   Это двигатель, в котором сгорание топлива происходит внутри двигателя. Когда топливо сгорает внутри цилиндра двигателя, оно создает высокую температуру и давление. Эта высокая сила давления воздействует на поршень (устройство, которое свободно перемещается внутри цилиндра и передает силу давления на кривошип с помощью шатуна), который используется для вращения колес транспортного средства. В этих двигателях мы можем использовать только газы и высоколетучее топливо, такое как бензин, дизельное топливо. Эти двигатели в основном используются в автомобильной промышленности, производстве электроэнергии и т. д.

    

   Преимущества I.C. двигатель-

    

   • Он имеет общий более высокий КПД по сравнению с двигателем EC.
   • Эти двигатели компактны и требуют меньше места.
   • Первоначальная стоимость I.C. двигатель ниже, чем двигатель ЕС.
   • Этот двигатель легко запускается в мороз, так как использует высоколетучее топливо.

   
   И.К. двигатель широко используется в автомобильной промышленности, поэтому он также известен как автомобильный двигатель. Автомобильный двигатель можно классифицировать по-разному. Сегодня я расскажу вам важную классификацию автомобильного двигателя.

    

   По числу ходов:

    

   1. Двухтактный двигатель

    

   В двухтактном двигателе поршень перемещается один раз вверх и вниз внутри цилиндра и совершает один оборот коленчатого вала за одно время сжигания топлива. Этот тип двигателя имеет более высокий крутящий момент по сравнению с четырехтактным двигателем. Они обычно используются в скутерах, насосных установках и т. д.

    

   2 Четырехтактный двигатель .

    

   В четырехтактном двигателе поршень совершает два оборота вверх и вниз внутри цилиндра и совершает два оборота коленчатого вала за одно время сжигания топлива. Этот тип двигателей имеет более высокий средний показатель по сравнению с двухтактным двигателем. Они обычно используются в мотоциклах, автомобилях, грузовиках и т. д.

    

   В зависимости от конструкции двигателя:

    

   1. Поршневой двигатель (поршневой двигатель)

    

   В поршневых двигателях сила давления создается за счет сгорания топлива, воздействующего на поршень (устройство, которое может совершать возвратно-поступательные движения внутри цилиндра). Так поршень начинает возвратно-поступательное движение (вперед и назад). Это возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное с помощью коленчатого вала. Так коленчатый вал начинает вращаться и вращать колеса автомобиля. Они обычно используются во всех автомобилях.

    

   2. Роторный двигатель (двигатель Ванкеля)

    

   В роторном двигателе есть ротор, который может свободно вращаться. На этот ротор действует сила давления, возникающая при сгорании топлива, поэтому ротор вращается и начинает вращать колеса транспортного средства. Этот двигатель разработан Ванкелем в 1957 году. В настоящее время этот двигатель не используется в автомобилях.

    

   В зависимости от используемого топлива:

    

   1. Дизельный двигатель

    

   В этих двигателях в качестве топлива используется дизельное топливо. Они используются в грузовиках, автобусах, автомобилях и т. д.

    

   2. Бензиновый двигатель

    

   В этих двигателях в качестве топлива используется бензин. Они используются в мотоциклах, спортивных автомобилях, роскошных автомобилях и т. д.

    

   3. Газовый двигатель

    

   Эти двигатели используют в качестве топлива СПГ и СНГ. Они используются в некоторых легковых автомобилях.

    

   4. Электродвигатель

    

   Экологичный двигатель. Он не использует никакого топлива для сжигания. Он использует электрическую энергию для вращения колеса.

    

   По способу воспламенения:

    

   1. Двигатель с воспламенением от сжатия

    

   В этих типах двигателей нет дополнительного оборудования для сжигания топлива. В этих двигателях сгорание топлива начинается из-за повышения температуры при сжатии воздуха. Поэтому он известен как двигатель с воспламенением от сжатия.

    

   2. Двигатель с искровым зажиганием

    

   В этих типах двигателей воспламенение топлива начинается от искры, генерируемой внутри цилиндра с помощью некоторого дополнительного оборудования. Поэтому он известен как двигатель с искровым зажиганием.

    

   По номеру цилиндра:

    

   1. Одноцилиндровый двигатель

    

   В двигателях этого типа имеется только один цилиндр и один поршень, соединенный с коленчатым валом.

    

   2. Многоцилиндровый двигатель

    

   В двигателях этого типа имеется более одного цилиндра и поршень, соединенный с коленчатым валом.

    

   В зависимости от расположения цилиндра:

    

   1. Рядный двигатель

    

   В двигателях этого типа цилиндры расположены по прямой линии один за другим по длине коленчатого вала.
   

    

   2. V-образный двигатель

    

   Двигатель с двумя рядами цилиндров, расположенными под углом друг к другу, и с одним коленчатым валом известен как V-образный двигатель.
   

    

   3. Двигатель с оппозитным расположением цилиндров

    

   Двигатель с двумя противоположными рядами цилиндров на одном коленчатом валу (двигатель V-образного типа с углом между рядами 180 ^o  ).
   

   4. Двигатель типа W

    

   Двигатель, аналогичный двигателю V-образного типа, но с тремя рядами цилиндров на одном коленчатом валу, известный как двигатель W-образного типа.

    

   5. Противоположный поршневой двигатель

    

   В этом типе двигателя имеется два поршня в каждом цилиндре с камерой сгорания в центре между поршнями. В этом двигателе один процесс сгорания вызывает два рабочих такта одновременно.
   

    

   6. Радиальный двигатель

    

   Это двигатель с поршнями, расположенными в круговой плоскости вокруг центрального коленчатого вала. Шатуны поршней соединены с главным шатуном, который, в свою очередь, соединен с коленчатым валом.
   

    

   В зависимости от процесса забора воздуха:

    

   1. Без наддува

    

   В этом типе двигателя поступление воздуха в цилиндр происходит за счет атмосферного давления.

    

   2. Двигатель с наддувом

    

   В этом типе двигателя давление воздуха на впуске увеличивается за счет компрессора, приводимого в движение коленчатым валом двигателя.

    

   3. Двигатель с турбонаддувом

    

   В этом типе двигателя давление воздуха на впуске увеличивается за счет использования турбокомпрессора, приводимого в движение выхлопными газами сжигаемого топлива.

   Что такое двигатель W? (с изображением)

   `;

   Джессика Рид
   Дата последнего изменения: 23 сентября 2022 г.
   Двигатель

   A W — это тип двигателя внутреннего сгорания, который имитирует двигатель V, обычно встречающийся в современных автомобилях, за исключением того, что его форма напоминает букву «W» вместо буквы «V». Он использует поршни для сжатия воздушно-топливной смеси, которая затем воспламеняется и двигает автомобиль вперед. Что уникально в двигателе W, так это его способность создавать большую мощность, сохраняя при этом свои части относительно компактными, поэтому они занимают меньше места. В то время как типичный двигатель V содержит две группы цилиндров, соединенных с одним коленчатым валом, двигатель W может содержать от трех до четырех групп цилиндров, соединенных с одним или двумя коленчатыми валами. В автомобильном мире больше цилиндров означает большую мощность.

   Типичные двигатели внутреннего сгорания используют сжатие для движения автомобиля вперед. Воздух и топливо поступают в каждый цилиндр, а поршень внутри вдавливает смесь в крошечное пространство. Искра от свечи зажигания воспламеняет топливо и воздух в цилиндре, вызывая взрыв, который вращает коленчатый вал, который, в свою очередь, вращает колеса автомобиля. Каждый цилиндр придает автомобилю большую мощность, поэтому двигатель V6, содержащий шесть цилиндров, создает больше мощности, чем двигатель V4, содержащий только четыре цилиндра.

   Теоретически производитель может наполнить двигатель большим количеством дополнительных цилиндров для большей мощности. В действительности это часто оказывается непрактичным, поскольку цилиндры занимают слишком много места. Двигатель W предлагает одно решение этой проблемы благодаря своей форме. Он обеспечивает эффективный способ создания большей мощности, не увеличивая объем двигателя и не занимая слишком много места под капотом.

   Первый двигатель W был создан двигателестроительной компанией Anzani в 1906 и используется в мотоциклах Anzani. Он содержал три цилиндра, которые образовывали три ноги в форме буквы W. Двигатель W со временем улучшился, чтобы вмещать больше цилиндров, и может достигать W16 или выше.

   Volkswagen Group выпустила первый работающий двигатель W для использования в автомобилях, известный как W12.