Двс из чего состоит: Принцип работы и устройство двигателя

Содержание

8408 Двигатели внутреннего сгорания поршневые с воспламенением от

        сжатия (дизели или полудизели):
        8408 10     - двигатели для силовых судовых установок
        8408 20     - двигатели, используемые для приведения в движение
                      транспортных средств группы 87
        8408 90     - двигатели прочие

 

В данную товарную позицию включаются поршневые двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (кроме перечисленных в группе 95), включая двигатели для моторных транспортных средств.

Конструкция данных двигателей сходна с поршневыми двигателями внутреннего сгорания с искровым зажиганием и состоит из тех же основных элементов (цилиндра, поршня, шатуна, коленчатого вала, маховика, впускного и выпускного клапанов и т.д.). Отличительной чертой данных двигателей является то, что воздух (или смесь воздуха и газа) предварительно всасывается в цилиндр и подвергается быстрому сжатию. Затем распыленное жидкое топливо впрыскивается в камеру сгорания, где самовоспламеняется от высокой температуры, сопровождающей процесс сжатия.

Образующееся при этом давление значительно превосходит давление, создаваемое в двигателях с искровым зажиганием.

Помимо дизелей существуют полудизели, воспламенение в которых происходит при меньшем сжатии. Для того чтобы пустить такой двигатель, необходимо предварительно разогреть головку цилиндра паяльной лампой или использовать запальную свечу.

Поршневые двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия работают на тяжелом жидком топливе, таком как тяжелое дизельное топливо или каменноугольные масла, сланцевые масла, растительные масла (арахисовое, касторовое, пальмовое и т.д.).

Двигатели данной товарной позиции могут иметь один или несколько цилиндров. В последнем случае шатуны крепятся к одному коленчатому валу, а раздельно питаемые цилиндры могут иметь различное расположение: вертикальное (головкой вверх или перевернутое), в два наклонных симметричных ряда (V-образное), горизонтальное на противоположных сторонах коленчатого вала.

Двигатели данной товарной позиции имеют очень широкое применение: в сельскохозяйственных машинах, автомобилях, тракторах, локомотивах, на судах или электростанциях и т.д.

Двигатели данной товарной позиции могут быть оборудованы топливными насосами впрыска, приборами зажигания, топливными или масляными резервуарами, водяными радиаторами, маслоохладителями, водяными или масляными насосами, вентиляторами, воздушными или масляными фильтрами, муфтами сцепления или механическими приводами, стартерами (электрическими или прочими), а также коробками передач. Двигатели могут быть оборудованы также гибкими валами.

Кроме того, сюда также входят мобильные двигатели — двигатели, установленные на колесных шасси или полозьях, включая двигатели, снабженные приводными механизмами, обеспечивающими определенную самоходность (за исключением транспортных средств группы 87).

В данную товарную позицию не включаются поршневые двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия и регулируемым сжатием, предназначенные специально для определения октанового и цетанового числа моторного топлива (группа 90).

 

Части

 

При условии соблюдения общих положений, относящихся к классификации частей (см. общие положения к разделу XVI), части двигателей данной товарной позиции включаются в товарную позицию 8409.

Открыть полный текст документа

Из чего состоит поршневой двигатель внутреннего сгорания

Большинство автомобилей заставляет перемещаться поршневой двигатель внутреннего сгорания (сокращённо ДВС) с кривошипно-шатунным механизмом. Такая конструкция получила массовое распространение в силу малой стоимости и технологичности производства, сравнительно небольших габаритов и веса.

По виду применяемого топлива ДВС можно разделить на бензиновые и дизельные. Надо сказать, что бензиновые двигатели великолепно работают на газе. Такое деление непосредственно сказывается на конструкции двигателя.

Как устроен поршневой двигатель внутреннего сгорания

Основа его конструкции — блок цилиндров. Это корпус, отлитый из чугуна, алюминиевого или иногда магниевого сплава. Большинство механизмов и деталей других систем двигателя крепятся именно к блоку цилиндров, или располагаются внутри его.

Другая крупная деталь двигателя, это его головка. Она находится в верхней части блока цилиндров. В головке также располагаются детали систем двигателя.

Снизу к блоку цилиндра крепится поддон. Если эта деталь воспринимает нагрузки при работе двигателя, её часто называют поддоном картера, или картером.

Все системы двигателя

  1. кривошипно-шатунный механизм;
  2. механизм газораспределения;
  3. система питания;
  4. система охлаждения;
  5. система смазки;
  6. система зажигания;
  7. система управления двигателем.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из поршня, гильзы цилиндра, шатуна и коленчатого вала.

Кривошипно-шатунный механизм:
1. Расширитель маслосъёмного кольца. 2. Кольцо поршневое маслосъёмное. 3. Кольцо компрессионное, третье. 4. Кольцо компрессионное, второе. 5. Кольцо компрессионное, верхнее. 6. Поршень. 7. Кольцо стопорное. 8. Палец поршневой. 9. Втулка шатуна. 10. Шатун. 11. Крышка шатуна. 12. Вкладыш нижней головки шатуна. 13. Болт крышки шатуна, короткий. 14. Болт крышки шатуна, длинный. 15. Шестерня ведущая. 16. Заглушка масляного канала шатунной шейки. 17. Вкладыш подшипника коленчатого вала, верхний. 18. Венец зубчатый. 19. Болты. 20. Маховик. 21. Штифты. 22. Болты. 23. Маслоотражатель, задний. 24. Крышка заднего подшипника коленчатого вала. 25. Штифты. 26. Полукольцо упорного подшипника. 27. Вкладыш подшипника коленчатого вала, нижний. 28. Противовес коленчатого вала. 29. Винт. 30. Крышка подшипника коленчатого вала. 31. Болт стяжной. 32. Болт крепления крышки подшипника. 33. Вал коленчатый. 34. Противовес, передний. 35. Маслоотрожатель, передний. 36. Гайка замковая. 37. Шкив. 38. Болты.

Поршень расположен внутри гильзы цилиндра. При помощи поршневого пальца он соединен с шатуном, нижняя головка которого крепится к шатунной шейке коленчатого вала. Гильза цилиндра представляет собой отверстие в блоке, или чугунную втулку, вставляемую в блок.

Гильза цилиндров с блоком

Гильза цилиндра сверху закрыта головкой. Коленчатый вал также крепится к блоку в нижней его части. Механизм преобразует прямолинейное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. То самое вращение, которое, в конечном счете, заставляет крутиться колеса автомобиля.

Газораспределительный механизм отвечает за подачу смеси паров топлива и воздуха в пространство над поршнем и удаление продуктов горения через клапаны, открываемые строго в определенный момент времени.

Система питания отвечает в первую очередь за приготовление горючей смеси нужного состава. Устройства системы хранят топливо, очищают его, смешивают с воздухом так, чтобы обеспечить приготовление смеси нужного состава и количества. Также система отвечает за удаление из двигателя продуктов горения топлива.

При работе двигателя образуется тепловая энергия в количестве большем, чем двигатель способен преобразовать в механическую энергию. К сожалению, так называемый термический коэффициент полезного действия, даже лучших образцов современных двигателей не превышает 40%. Поэтому приходится большое количество «лишней» теплоты рассеивать в окружающем пространстве. Именно этим и занимается система охлаждения, отводит тепло и поддерживает стабильную рабочую температуру двигателя.

Система смазки. Это как раз тот случай: «Не подмажешь, не поедешь». В двигателях внутреннего сгорания большое количество узлов трения и так называемых подшипников скольжения: есть отверстие, в нем вращается вал. Не будет смазки, от трения и перегрева узел выйдет из строя.

Система зажигания призвана поджечь, строго в определенный момент времени, смесь топлива и воздуха в пространстве над поршнем. У дизелей такой системы нет. Там топливо самовоспламеняется при определенных условиях.

Видео:

Система управления двигателем при помощи электронного блока управлении (ЭБУ) управляет системами двигателя и координирует их работу. В первую очередь это приготовление смеси нужного состава и своевременное поджигание её в цилиндрах двигателя.

Загрузка…

Что такое ДВС и как работает двигатель внутреннего сгорания? |

На сегодняшний день двигатель внутреннего сгорания (ДВС) или как его еще называют «атмосферник» — основной тип двигателя, который широко применяется в автомобильной индустрии. Что такое ДВС? Это — многофункциональный тепловой агрегат, который при помощи химических реакций и законов физики преобразует химическую энергию топливной смеси в механическую силу (работу).

Двигатели внутреннего сгорания делятся на:

  1. Поршневой ДВС.
  2. Роторно-поршневой ДВС.
  3. Газотурбинный ДВС.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания — самый популярный среди вышеперечисленных двигателей, он завоевал мировое признание и уже много лет лидирует в автоиндустрии. Предлагаю более детально рассмотреть устройство ДВС, а также принцип его работы.

К преимуществам поршневого двигателя внутреннего сгорания можно отнести:

  1. Универсальность (применение на различных транспортных средствах).
  2. Высокий уровень автономной работы.
  3. Компактные размеры.
  4. Приемлемая цена.
  5. Способность к быстрому запуску.
  6. Небольшой вес.
  7. Возможность работы с различными видами топлива.

Кроме «плюсов» имеет двигатель внутреннего сгорания и ряд серьезных недостатков, среди которых:

  1. Высокая частота вращения коленвала.
  2. Большой уровень шума.
  3. Слишком большой уровень токсичности в выхлопных газах.
  4. Маленький КПД (коэффициент полезного действия).
  5. Небольшой ресурс службы.

Двигатели внутреннего сгорания различаются по типу топлива, они бывают:

  1. Бензиновыми.
  2. Дизельными.
  3. А также газовыми и спиртовыми.

Последние два можно назвать альтернативными, поскольку на сегодняшний день они не получили широкого применения.

Спиртовой ДВС работающий на водороде — самый перспективный и экологичный, он не выбрасывает в атмосферу вредный для здоровья «СО2», который содержится в отработанных газах поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Поршневой ДВС состоит из следующих подсистем:
  1. Газораспределительный механизм (ГРМ).
  2. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ).
  3. Система впуска.
  4. Топливная система.
  5. Система смазки.
  6. Система зажигания (в бензиновых моторах).
  7. Выпускная система.
  8. Система охлаждения.
  9. Система управления.

Корпус двигателя состоит из нескольких частей, в которые входят: блок цилиндров, а также головка блока цилиндров (ГБЦ). Задача КШМ — преобразовать возвратно-поступательные движения поршня во вращательные движения коленвала. Газораспределительный механизм необходим ДВС для обеспечения своевременного впуска в цилиндры топливно-воздушной смеси и такой же своевременный выпуск отработанных газов.

Статья в тему: Причины перегрева двигателя. Как не допустить перегрев двигателя?

Впускная система служит для своевременной подачи воздуха в двигатель, который необходим для образования топливно-воздушной смеси. Топливная система осуществляет подачу в двигатель топлива, в тандеме две этих системы работают над образованием топливно-воздушной смеси после чего она подается посредством системы впрыска в камеру сгорания.

Воспламенение топливно-воздушной смеси происходит благодаря системе зажигания (в бензиновых ДВС), в дизельных моторах воспламенение происходит за счет сжатия смеси и свечей накала.

Система смазки как уже понятно из названия служит для смазки трущихся деталей, снижая тем самым их износ, увеличивая срок их службы и отводя тем самым от их поверхностей температуру. Охлаждение нагревающихся поверхностей и деталей обеспечивает система охлаждения, она отводит температуру при помощи охлаждающей жидкости по своим каналам, которая проходя через радиатор — охлаждается и повторяет цикл. Система выпуска обеспечивает вывод отработанных газов из цилиндров ДВС посредством выхлопной системы, которая входит в состав этой системы, снижает шум сопровождаемый выброс газов и их токсичность.

Система управления двигателем (в современных моделях за это отвечает электронный блок управления (ЭБУ) или бортовой компьютер) необходима для электронного управление всеми вышеописанными системами и обеспечения их синхронности.

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

Принцип работы ДВС базируется на эффекте теплового расширения газов, которое возникает во время сгорания топливно-воздушной смеси, за счет чего осуществляется движение поршня в цилиндре. Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания  происходит за два оборота коленвала и состоит из четырех тактов, отсюда и название — четырехтактный двигатель.

  1. Первый такт — впуск.
  2. Второй — сжатие.
  3. Третий — рабочий ход.
  4. Четвертый — выпуск.

Во время первых двух тактов — впуска и рабочего такта, поршень движется вниз, за два других сжатие и выпуск – поршень идет вверх. Рабочий цикл каждого из цилиндров настроен таким образом чтобы не совпадать по фазам, это необходимо для того чтобы обеспечить равномерность работы двигателя внутреннего сгорания. Есть в мире и другие двигатели, рабочий цикл которых происходит всего за два такта – сжатие и рабочий ход, этот двигатель называется двухтактным.

На такте впуска топливная система и впускная образуют топливно-воздушную смесь, которая образуется во впускном коллекторе или непосредственно в камере сгорания (все зависит от типа конструкции). Во впускном коллекторе в случае с центральным и распределенным впрыском бензиновых ДВС. В камере сгорания в случае с непосредственным впрыском в бензиновых и  дизельных моторах. Топливно-воздушная смесь или воздух во время открытия впускных клапанов ГРМ подается в камеру сгорания за счет разряжения, которое возникает во время движения поршня вниз.

Актуально: Как определить состояние дизельного двигателя по выхлопным газам

Впускные клапаны закрываются на такте сжатия, после чего топливно-воздушная смесь в цилиндрах двигателя сжимается. Во время такта «рабочий ход» смесь воспламеняется принудительно или самовоспламеняется. После возгорания в камере возникает большое давление, которое создают газы, это давление воздействует на поршень, которому ничего не остается как начать двигаться вниз. Это движение поршня в тесном контакте с кривошипно-шатунным механизмом приводят в движение коленчатый вал, который в свою очередь образует крутящий момент, приводящий колеса автомобиля в движение.

Такт «выпуск» открывает выпускные клапаны газораспределительного механизма, после чего отработанные газы освобождают камеру сгорания, а после и выпускную систему, уходя охлажденными и частично очищенными в атмосферу.

Короткое резюме

После того как мы рассмотрели принцип работы двигателя внутреннего сгорания можно понять почему ДВС обладает низким КПД, который составляет примерно 40%. В то время как в одном цилиндре происходит полезное действие, остальные цилиндры грубо говоря бездействуют, обеспечивая работу первого тактами: впуск, сжатие, выпуск.

На этом у меня все, надеюсь вам все понятно, после прочтения данной статьи вы легко сможете ответить на вопрос, что такое ДВС и как устроен двигатель внутреннего сгорания. Спасибо за внимание!

Рекомендую посмотреть данное видео в нем вы найдете очень много для себя полезного!

Принцип действия двигателей: судовой двигатель

Двигателем внутреннего сгорания (ДВС) называется тепловая машина, в цилиндре которой химическая энергия топлива превращается в тепловую энергию газов, которая, в свою очередь, преобразуется в механическую работу.

Принципиальное устройство двигателя показано на рисунке. На фундаментной раме 1 установлена станина 2, на которой расположен цилиндр 3, закрытый цилиндровой крышкой 4. Объем цилиндра представляет пространство, ограниченное цилиндровой крышкой, стенками цилиндра и поршнем 8. На крышке цилиндра располагаются впускной клапан 7, форсунка 6 и выпускной клапан 5.

При сгорании топлива в цилиндре выделяются газы, обладающие высоким давлением и температурой, т.е. значительной тепловой энергией. За счет этого поршень перемещается вниз. При перемещении поршня давление и температура, как и тепловая энергия газов, уменьшаются (газы расширяются), в результате чего совершается механическая работа. Поступательное движение поршня через шатун 9 передается на кривошип 10 коленчатого вала, который начинает вращаться.

Судовой двигатель внутреннего сгорания состоит из узлов, систем и устройств, основными из которых являются: остов двигателя, кривошипно-шатунный механизм (КШМ), механизм газораспределения, топливная и масляная системы, системы охлаждения, впуска и выпуска, пост управления, пусковое и реверсивное устройства, средства контроля и защиты.

Похожие статьи

Метки: Принцип действия двигателей, ДВС, Станина, Фундаментная рама, Цилиндр, Цилиндровая крышка, Поршень, Впускной клапан, Форсунка, Выпускной клапан, Шатун, Кривошипно-шатунный механизм, Топливная система, Масляная система, Судовой двигатель

Для того, чтобы оставить комментарий, войдите или зарегистрируйтесь.

Сколько деталей в среднем легковом автомобиле?

Машины ломаются порой неожиданно. Поэтому каждый автовладелец должен представлять, хотя бы в общих чертах, из чего состоит его авто. Но несмотря на конструкционную сложность современного автотранспорта и огромное количество деталей, для примера, специалисты компании Toyota утверждают, что автомобиль японской марки представляет собой комбинацию из примерно 30 000 деталей.

В автомобиле выделяют несколько главных частей:

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Основной элемент авто. Функция – приводит авто в движение.

Машины оснащают бензиновыми, дизельными моторами и электродвигателями.

ДВС, работающие на бензине или дизеле, состоят из: блока и головок цилиндров, распредвала, выхлопной системы, впускной системы (для подачи воздуха), карбюратора, инжектора.

Трансмиссия

Отвечает за передачу крутящего момента от ДВС к колесам.

В легковых авто к трансмиссии относится коробка переключения передач (КПП), дифференциал. В полноприводных мощных автомобилях трансмиссионная система также состоит из раздаточной коробки и полноприводной системы.

На машины устанавливают механические (МКПП), автоматические (АКПП), механические автоматизированные коробки, вариаторы.

Коробка передач состоит из:

  • Картера;
  • первичного, вторичного и промежуточного валов с шестернями;
  • дополнительного вала и шестерни заднего хода;
  • синхронизаторов;
  • механизма переключения передач с замковым и блокировочным устройствами;
  • рычага переключения.

Ходовая часть

Основная функция – смягчение ударов при движении авто по кочкам, ямам, обеспечение комфорта.

Ходовая часть включает: переднюю / заднюю подвеску, колеса. Система подвески включает: амортизаторы, пружины, рычаги, сайлент-блоки, втулки. К передней подвеске также необходимо добавить рулевые тяги и шрусы.

Современные модели мощных легковых авто оснащают независимой передней / задней подвеской. В независимом типе ходовой части колеса крепятся по отдельности. Это позволяет достигнуть максимального комфорта в процессе движения по неровному дорожному покрытию.

Рулевое управление

Отвечает за маневренность и поворот авто. Поворот руля осуществляется рулевой рейкой.

Устройство рулевого управления:

  • поперечная тяга;
  • нижний рычаг;
  • поворотная цапфа;
  • верхний рычаг;
  • продольная тяга;
  • сошка рулевого привода;
  • рулевая передача;
  • рулевой вал;
  • рулевое колесо.

Тормозная система

Отвечает за безопасность. Благодаря работе тормозов машина останавливается. Система торможения состоит из: тормозных дисков, колодок, суппортов, цилиндров, контуров.

Чем выше мощность ДВС, тем мощнее должна быть тормозная система.

Электрооборудование

К электрооборудованию относят: аккумулятор, генератор, стартер, систему управления ДВС, световые приборы (фары, фонари), электропроводку и другие электропотребители.

Кузов

В современных машинах кузов – несущая часть, к которой крепятся остальные узлы и агрегаты. В старых авто несущей конструкцией являлась рама, к которой крепился сам кузов, подвеска и другие узлы.

Кузов состоит из: днища, лонжеронов, стоек, крыши и дверей, капота, крышки багажника, моторного отсека, навесных конструкций (бампера).

Все части кузова взаимосвязаны. Большая часть элементов сварена между собой. Также кузов включает навесные детали: бамперы, задние и передние крылья, двери, крышу.

Запчасти из США

В компании «АвтоКухня» вы можете заказать необходимые запчасти для автомобилей различных марок и модификаций. Работаем с частными и юридическими лицами.

Автомобили разбирают на запчасти и доставляют получившиеся машинокомплекты до склада временного хранения, а затем до клиента. Срок поставки может составлять до 3 месяцев. Предварительные сроки доставки оговариваются заранее.

«АвтоКухня» имеет необходимую лицензию, работает по договору.

Принцип работы ДВС

Мы уже писали более подробно об устройстве двигателя автомобиля. Если вкратце, поршневой двигатель состоит из корпуса, отдельных механизмов, а также впускной, выпускной, топливной систем и систем зажигания, охлаждения, смазки и управления. Итак, как работает сочетание поршня, шатуна, цилиндра, коленчатого вала и других деталей двигателя?

Рабочий цикл ДВС

Рабочим циклом любого мотора является ряд процессов, которые последовательно происходят в каждом его цилиндре.

Разберем принцип действия на четырехтактном бензиновом двигателе.

Процесс, который осуществляется за время, когда поршень движется от верхней мертвой точки по направлению к нижней, называют тактом. Полный рабочий цикл происходит за два полных оборота коленчатого вала, что составляет четыре такта.

  1. Впуск.
    В первом такте «впуска» поршень из максимальной верхней точки опускается вниз – к нижней. Объем пространства в цилиндре над поршнем возрастает (увеличивается), создается разрежение, впускной клапан одновременно открывается и в пространство цилиндра из впускного канала засасывается горючая смесь.
  2. Сжатие.
    В рамках второго такта двигающийся поршень (за счет работы других цилиндров) поднимается к ВМТ, канал закрывается впускным клапаном и горючая смесь сжимается.
  3. Рабочий ход (расширение).
    В такте расширения между электродами, размещенной в головке цилиндра, свечи зажигания, проскакивает искра. Она воспламеняет горючую смесь, из-за чего образуется волна давления, которая отталкивает поршень, заставляя его воздействовать на шатун и передавать механическое усилие шатунной шейке коленвала.
  4. Выпуск.
    В последнем такте выпуска поршень возвращается к исходному состоянию, т.е. движется опять вверх. Открывается выпускной клапан, а отработанные газы по соответствующему каналу выходят из цилиндра.

Этим завершается один рабочий цикл двигателя. И в этой точке начинается следующий.

Кроме четырехтактных, существуют также двухтактные двигатели. В них рабочий цикл проходит за счет такта сжатия и последующего рабочего хода. В сфере автомобилестроения в наше время они не применяются.

Чем отличаются дизельные моторы?

В дизельных двигателях отсутствует электромагнитная форсунка. Горючее воспламеняется без дополнительных поджигающих устройств, а именно, без свечей зажигания. Вместо системы зажигания в головке цилиндра находится форсунка высокого давления.

На такте «впуска» поршень, двигаясь вниз, втягивает в цилиндр не горючую смесь, а просто чистый воздух.

В такте сжатия воздух настолько сильно сжимается поршнемю что его температура превышает 700 °С. При такой температуре дизельное горючее, которое впрыскивается форсункой (в момент максимального сжатия воздуха), воспламеняется. Аналогично предыдущему варианту, взрыв формирует волну, которая отталкивает поршень к нижней мертвой точке. Этот процесс и есть тактом «расширения» (или рабочим ходом). Такт «выпуска» полностью воспроизводит вышеописанный такт в бензиновом моторе. Один рабочий цикл двигателя завершен, затем все такты повторяются, формируя следующий цикл.

Последовательность рабочих процессов в цилиндрах двигателя

В каждый момент времени в разных цилиндрах происходят разные такты. Чередование или последовательность одних и тех же тактов в разных цилиндрах называют порядком работы двигателя. Как правило, он определяется по такту «рабочего хода». Например, четырехцилиндровый двигатель с порядком работы 1-3-4-2 – это вид мотора, рабочий ход (расширение) в цилиндрах которого происходит сначала в первом цилиндре, потом в третьем, в четвертом и наконец – во втором.

Есть 4-цилиндровые двигатели с порядком работы 1-2-4-3, 6-цилиндровые – с порядком работы 1-5-3-6-2-4, 8-цилиндровые – с порядком работы 1-5-4-8-6-3-7-2 и другие.

Особенности компоновки цилиндров

Если цилиндры располагаются в один ряд, такие двигатели называются рядными.

Если на одной шатунной шейке коленчатого вала разместить (закрепить нижнюю разъемную головку) по два шатуна под углом 90° один к другому, такой вид мотора называется V-образным. Он будет в два раза короче. А если по два поршня на одной шатунной шейке разместить напротив друг друга, то получим оппозитный двигатель.

На самом деле, рабочий цикл двигателя и вращение коленчатого вала происходят не так уж медленно. На панели приборов, есть шкала тахометра, которая показывает, с какой частотой в одну минуту вращается коленвал (значение, которое видим на шкале, нужно умножить на 100). На прогретом моторе это частота вращения порядка 700-900 оборотов в минуту. Если двигатель не прогрет, частота вращения составляет около 1300-1400 (так называемые, прогревочные обороты). По мере прогревания она падает до нормы. Для того, чтобы переключить передачи с меньших на большие, мотор раскручивается от 2500-3500 оборотов. Если же нажимать на педаль газа, так, чтобы стрелка тахометра заходила на красную линию, то на форсунку просто прекращается подача топлива.

На этом о принципе работы – всё. Послушных Вам автомобилей и добрых дорог! Ознакомьтесь с полным списком оборудования для СТО в нашем каталоге.

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

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

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

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

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

В качестве топлива в поршневых двигателях внутреннего сгорания используются:

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

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

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

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

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

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

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

Основные параметры двигателя

С работой поршневого двигателя внутреннего сгорания связаны следующие параметры.

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

Ссылки

Двигатель внутреннего сгорания — Energy Education

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

Закон идеального газа

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

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

Поршни и турбины

Рисунок 1. Схема газотурбинного двигателя. [3]

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

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

Двигатель четырехтактный

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

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

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

Двухтактный двигатель

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

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

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

Роторный двигатель (Ванкеля)

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

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

Для дальнейшего чтения

Список литературы

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

Двигатель внутреннего сгорания — Energy Education

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

Закон идеального газа

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

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

Поршни и турбины

Рисунок 1. Схема газотурбинного двигателя. [3]

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

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

Двигатель четырехтактный

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

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

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

Двухтактный двигатель

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

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

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

Роторный двигатель (Ванкеля)

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

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

Для дальнейшего чтения

Список литературы

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

Двигатель внутреннего сгорания — Energy Education

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

Закон идеального газа

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

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

Поршни и турбины

Рисунок 1. Схема газотурбинного двигателя. [3]

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

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

Двигатель четырехтактный

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

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

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

Двухтактный двигатель

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

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

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

Роторный двигатель (Ванкеля)

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

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

Для дальнейшего чтения

Список литературы

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

Двигатель внутреннего сгорания — Energy Education

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

Закон идеального газа

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

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

Поршни и турбины

Рисунок 1. Схема газотурбинного двигателя. [3]

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

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

Двигатель четырехтактный

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

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

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

Двухтактный двигатель

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

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

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

Роторный двигатель (Ванкеля)

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

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

Для дальнейшего чтения

Список литературы

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

Искра двигателя внутреннего сгорания вот-вот погаснет?

Получать бесплатные обновления для электромобилей

Мы будем отправлять вам каждое утро электронное письмо myFT Daily Digest , в котором будут собраны последние новости об электромобилях.

После столетия доминирования под капотами мировых автомобилей бензиновый двигатель с поршневым приводом постепенно заменяется батареями или топливными элементами.

Этот сдвиг, вызванный в основном регулированием, поскольку страны стремятся декарбонизировать, ставит перед автопроизводителями дилемму: могут ли они позволить себе инвестировать как в аккумуляторы, так и в технологию сжигания?

Несмотря на улучшения за последние десятилетия, система внутреннего сгорания все еще далека от совершенства. «По сравнению с современными двигателями сегодня мы определенно можем увидеть пути повышения максимальной эффективности примерно на 30 процентов», — говорит Адриан Грини, директор по двигателям Ricardo, британской компании, которая поставляет двигатели для суперкаров McLaren. .

История усовершенствования двигателей — это в большей степени история прогресса, достигнутого в результате нескольких небольших прорывов, а не каких-либо серьезных изменений.

Каждая настройка может повысить эффективность на один или два процента, что, вместе взятые, имеет огромное значение. Основы сгорания остались неизменными, но сегодняшний двигатель практически неузнаваем по мощности и характеристикам по сравнению с двигателями прошлых десятилетий.

«Бензиновый двигатель претерпел значительные изменения за последние десять лет, включая внутреннее трение, изменение фаз газораспределения, непосредственный впрыск и турбонаддув, и это лишь некоторые из них», — говорит Томас Вебер, руководитель отдела развития Mercedes-Benz.«И это будет способствовать дальнейшему прогрессу».

Одним из таких изменений является прямой впрыск топлива: распыление бензинового тумана в цилиндр расходует меньше топлива. Десять лет назад объем продаж увеличился с 3 процентов автомобилей до половины автомобилей, проданных в США.

Другой — турбонаддув. Когда-то излюбленная технология уличных гонщиков с модифицированными автомобилями, технология, при которой выхлоп приводит в действие турбину, которая всасывает больше воздуха в двигатель, теперь широко распространена.

Исторически сложилось так, что многие периоды самых резких изменений совпадали с регулированием, особенно в отношении выбросов CO2 в Европе или экономии топлива в США.

В 1975 году в США были введены корпоративные стандарты средней экономии топлива, известные как «Кафе», заставляющие автопроизводителей регистрировать эффективность своих автомобилей. В течение десяти лет экономия топлива в автомобилях США увеличилась вдвое.

Сегодня автопроизводители в Европе сталкиваются с наказанием в виде штрафов, если они не соблюдают новые ограничения выбросов CO2, которые вступают в силу 1 января. Производители должны снизить свои выбросы в среднем до 95 г CO2 на км, иначе им грозят штрафы, которые могут исчисляться миллиардами евро. .

ЕС требует дополнительно 37.К 2030 году выбросы снизятся на 5% по сравнению с показателями 2021 года, что вызвало гнев отрасли.

Однако Элизабет Кестингер, министр устойчивого развития Австрии, говорит, что поставленные цели являются «важным сигналом в нашей борьбе с изменением климата».

Таковы темпы повышения эффективности, которые требуются автопроизводители, переходя на электрификацию и наполняя свои автомобили аккумуляторами или гибридными системами.

Volkswagen пообещал, что к 2025 году четверть его автомобилей будут полностью электрическими, в то время как Volvo заявила, что к этой дате половина ее автомобилей будет работать только от батарей.

Это поднимает вопрос, будут ли они игнорировать какие-либо достижения в технологии сжигания старой школы. Компания Daimler заявила, что не будет инвестировать в такие разработки после 2025 года.

Из-за жизненного цикла двигателей, который может длиться до 15 лет, автопроизводители, разрабатывающие новые двигатели во второй половине 2020-х годов, будут видеть их в продаже в 2040-е годы, когда правительства нескольких стран, включая Великобританию и Францию, планируют запретить использование некоторых транспортных средств с традиционными двигателями.

Для инженеров аккумуляторы открывают новые возможности, особенно для гибридных автомобилей. Добавление аккумулятора в смесь снижает нагрузку на двигатель, позволяя ему работать только в тех случаях, когда он может работать с максимальной эффективностью или близкой к ней.

«В основном вы используете электрическую энергию, чтобы двигатель работал с максимальной эффективностью», — говорит г-н Грини. Аккумуляторы также можно использовать для поддержания оптимальной температуры двигателя около 90 ° C.

Стоимость приведения традиционных двигателей в соответствие с более строгими правилами выбросов может окончательно убить технологию.Герберт Дисс, генеральный директор Volkswagen, ранее предсказывал, что стоимость дизельного двигателя вырастет на 2000 евро в период с 2016 по 2020 год в результате изменений.

Кроме того, поскольку инвестиционные затраты окупаются за счет оптовых продаж, разработки, которые используются только для сокращения числа традиционных двигателей, в конечном итоге обойдутся заказчикам дороже.

Г-н Грини из Ricardo добавляет: «Нехорошо разрабатывать лучшую в мире технологию производства двигателей, если никто не может позволить себе развернуть ее и получить выгоду.”

Двигатель внутреннего сгорания


2

Поиск причины фатальной проблемы в камерах сгорания ракетных двигателей

2 августа 2021 г. — Жизненно важный элемент газовых двигателей, камеры сгорания — камеры, в которых происходит сгорание, приводящее в действие двигатель, — имеют проблему выхода из строя из-за фатальных высокочастотных колебаний во время …


Простой экономичный ракетный двигатель может сделать более дешевый и легкий космический корабль

Февраль18, 2020 — Исследователи разработали математическую модель, описывающую, как вращаются детонационные двигатели …


Нетоксичный солевой пропеллент под давлением работает хорошо

18 августа 2020 г. — В небольших космических аппаратах, таких как спутники CubeSat, перспективным является монотопливо на основе соли. Его можно использовать как в химических силовых установках большой тяги для быстрых, чувствительных ко времени маневров, так и в …


Революционная новая ракетно-двигательная установка

Апр.30 января 2020 г. — Исследователи разработали новую усовершенствованную ракетно-двигательную установку, которая когда-то считалась невозможной. Система, известная как вращающийся детонационный ракетный двигатель, позволит запускать в космос разгонные ракеты …


Новые возможности двигателя ускоряют передовые исследования транспортных средств

21 декабря 2020 г. — В поисках усовершенствованных транспортных средств с более высокой энергоэффективностью и сверхнизкими выбросами исследователи ускоряют работу исследовательского механизма, который дает ученым и инженерам беспрецедентный обзор…


Научное машинное обучение открывает путь для разработки быстрых ракетных двигателей

16 апреля 2020 г. — Исследователи разрабатывают более быструю методику моделирования для конструкторов ракетных двигателей, чтобы проверить производительность в различных …


Инновационный клапанный механизм экономит 20% топлива

19 августа 2019 г. — Ученые разработали инновационную систему клапанов с электрогидравлическим приводом для двигателей внутреннего сгорания, которая позволяет совершенно бесплатно регулировать ход и синхронизацию при одновременном использовании…


Развитие исследований экологически чистого топлива, обогащенного водородом

23 июня 2021 г. — По мере того как вы едете по шоссе, вы можете заметить увеличение количества гибридных и электромобилей. Автомобили, работающие на альтернативных источниках энергии, находятся на подъеме, внося свой вклад в глобальные усилия по сокращению выбросов углерода …


Advanced Light показывает, как разные виды биотоплива ведут себя

12 января 2021 г. — Транспортные средства стали более эффективными и сложными, но их топливо не обязательно изменилось вместе с ними.Исследователи полны решимости определить более чистое горение и возобновляемые источники энергии …


Реактивный двигатель без ископаемого топлива с воздушной плазмой

5 мая 2020 г. — Люди зависят от ископаемого топлива как основного источника энергии, особенно в транспортном секторе. Однако ископаемое топливо является одновременно неустойчивым и небезопасным, поскольку оно является крупнейшим источником парниковых газов …


Двигатель внутреннего сгорания еще не мертв

Вопрос в том, насколько лучше могут быть газовые двигатели.Обычные поршневые двигатели прошли долгий путь, и теперь широко распространены технические усовершенствования, такие как прямой впрыск топлива, регулируемые фазы газораспределения и системы отключения цилиндров. Наряду с инновациями в легких материалах кузова и трансмиссиях с двойным сцеплением, неуклонно растет пробег, поэтому, естественно, теперь труднее добиться дальнейшего прироста — обычно в процентах, выражаемых однозначными числами.

Почему электромобили не приживаются быстрее?

Это зависит от того, что подразумевается под словом «электрический». В Соединенных Штатах сегодня только около дюжины новых моделей работают исключительно на двигателях, работающих от батарей; В пять раз больше моделей в выставочных залах используют комбинацию бензинового или дизельного двигателя и электродвигателя.Эти гибриды, некоторые из которых имеют большие батареи, которые можно перезаряжать, подключившись к электросети, могут быть очень эффективными. Но из-за дополнительного оборудования их начальная стоимость выше. Электрифицированные автомобили всех типов продаются бодро по сравнению с предыдущими годами, но они по-прежнему составляют крошечную часть от общего рынка в этой стране. В июле на долю гибридов и электричества пришлось 44 000 продаж на общем рынке в 1,4 миллиона автомобилей.

Даже планы в Европе по запрету продажи новых автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем потребуют десятилетий, чтобы полностью реализовать их.Правила не вступали в силу более 20 лет. Кроме того, средний возраст 270 миллионов легковых автомобилей на дорогах в Соединенных Штатах сегодня приближается к 12 годам, поэтому даже если продажи новых бензиновых автомобилей прекратятся немедленно, автопарку потребуется более десяти лет. переключиться.

Но такие автомобили, как Toyota Prius, все же могут быть более экономичными, не так ли?

Гибриды, такие как Prius, могут продолжать экономить деньги при каждой заправке, но это еще не все.В ходе испытаний минивэна Chrysler Pacifica Hybrid 2017 года, модели с подключаемым модулем, которая, по утверждениям правительства, может проехать 33 мили только от батареи, Car and Driver рассчитала, что окупаемость гибридной премии в размере 2100 долларов составит более восьми лет (на основе данных о вождении. 12 000 миль в год и до налоговых льгот). Так что да, есть экономия, если вы проезжаете много миль или долго держитесь за транспорт. Расчет изменится, если газ станет дороже. Тем не менее, гибрид более безопасен для планеты с точки зрения выбросов выхлопных газов и парниковых газов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.