устройство, работа, КПД :: SYL.ru
В подавляющем большинстве автомобилей используются в качестве топлива для двигателей производные нефти. При сгорании этих веществ выделяются газы. В замкнутом пространстве они создают давление. Сложный механизм воспринимает эти нагрузки и трансформирует их сначала в поступательное движение, а затем — во вращательное. На этом основан принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Далее вращение уже передается на ведущие колеса.
Поршневой двигатель
В чем преимущество такого механизма? Что дал новый принцип работы двигателя внутреннего сгорания? В настоящее время им оборудуются не только автомобили, но и сельскохозяйственный и погрузочный транспорт, локомотивы поездов, мотоциклы, мопеды, скутера. Двигатели такого типа устанавливаются на военной технике: танках, бронетранспортерах, вертолетах, катерах. Еще можно вспомнить о бензопилах, косилках, мотопомпах, генераторных подстанциях и другом мобильном оборудовании, в котором используется для работы дизельное топливо, бензин или газовая смесь.
До изобретения принципа внутреннего сгорания топливо, чаще твердое (уголь, дрова), сжигалось в отдельной камере. Для этого применялся котел, который грел воду. В качестве первоисточника движущей силы использовался пар. Такие механизмы были массивными и габаритными. Ими оборудовались локомотивы паровозов и теплоходы. Изобретение двигателя внутреннего сгорания дало возможность в разы уменьшить габариты механизмов.
Система
При работе двигателя постоянно происходит ряд цикличных процессов. Они должны быть стабильными и проходить за строго определенный промежуток времени. Это условие обеспечивает бесперебойную работу всех систем.
У дизельных двигателей топливо предварительно не подготавливается. Система подачи топлива доставляет его из бака, и оно подается под высоким давлением в цилиндры. Бензин же по пути предварительно смешивается с воздухом.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания таков, что система зажигания воспламеняет эту смесь, а кривошипно-шатунный механизм принимает, трансформирует и передает энергию газов на трансмиссию.
Газораспределительная система выпускает из цилиндров продукты горения и выводит их за пределы транспортного средства. Попутно снижается звук выхлопа.
Система смазки обеспечивает возможность вращения подвижных узлов. Тем не менее трущиеся поверхности нагреваются. Система охлаждения следит за тем, чтобы температура не выходила за пределы допустимых значений. Хотя все процессы происходят в автоматическом режиме, за ними все же необходимо наблюдать. Это обеспечивает система управления. Она передает данные на пульт в кабину водителя.
Устройство двигателя внутреннего сгорания
Достаточно сложный механизм должен иметь корпус. В нем монтируются основные узлы и агрегаты. Дополнительное оборудование для систем, обеспечивающих нормальную его работу, размещается поблизости и монтируется на съемных креплениях.
В блоке цилиндров располагается кривошипно-шатунный механизм. Основная нагрузка от сгоревших газов топлива передается на поршень. Он шатуном соединен с коленчатым валом, который преобразует поступательное движение во вращательное.
Также в блоке размещается цилиндр. По его внутренней плоскости перемещается поршень. На нем прорезаны канавки, в которых помещаются уплотнительные кольца. Это необходимо для минимизации зазора между плоскостями и создания компрессии.
Сверху к корпусу крепится головка блока цилиндров. В ней монтируется газораспределительный механизм. Он состоит из вала с эксцентриками, коромысел и клапанов. Их поочередное открытие и закрытие обеспечивают впуск топлива внутрь цилиндра и выпуск затем отработанных продуктов горения.
К низу корпуса монтируется поддон блока цилиндров. Туда стекает масло после того, как оно смажет трущиеся соединения деталей узлов и механизмов. Внутри двигателя еще расположены каналы, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.
Принцип работы ДВС
Суть процесса заключается в преобразовании одного вида энергии в другой. Это происходит при сжигании топлива в замкнутом пространстве цилиндра двигателя. Выделяющиеся при этом газы расширяются, и внутри рабочего пространства создается избыточное давление.
Его воспринимает поршень. Он может двигаться вверх-вниз. Поршень посредством шатуна соединен с коленчатым валом. По сути это главные детали кривошипно-шатунного механизма – основного узла, отвечающего за преобразование химической энергии топлива во вращательное движение вала.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основан на поочередной смене циклов. При поступательном движении поршня вниз совершается работа – на определенный угол проворачивается коленчатый вал. На одном его конце закреплен массивный маховик. Получив ускорение, он по инерции продолжает движение, и это еще проворачивает коленчатый вал. Теперь шатун толкает поршень вверх. Он занимает рабочее положение и снова готов принять на себя энергию воспламененного топлива.
Особенности
Принцип работы ДВС легковых автомобилей чаще всего основан на преобразовании энергии сгораемого бензина. Грузовики, трактора и специальная техника оборудуются в основном дизельными двигателями. Еще в качестве топлива может использоваться сжиженный газ.
Дизельные двигатели не имеют системы зажигания. Воспламенение топлива происходит от создаваемого давления в рабочей камере цилиндра.
Рабочий цикл может осуществляться за один или два оборота коленчатого вала. В первом случае происходит четыре такта: впуск топлива и его воспламенение, рабочий ход, сжатие, выпуск отработанных газов. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания полный цикл осуществляет за один оборот коленчатого вала. При этом за один такт происходит впуск топлива и его сжатие, а на втором – воспламенение, рабочий ход и выпуск отработанных газов. Роль газораспределительного механизма в двигателях такого типа играет поршень. Двигаясь вверх-вниз, он поочередно открывает окна впуска топлива и выпуска отработанных газов.
Кроме поршневых ДВС существуют еще турбинные, реактивные и комбинированные двигатели внутреннего сгорания. Преобразование в них энергии топлива в поступательное движение транспортного средства осуществляется по другим принципам. Устройство двигателя и вспомогательных систем также существенно отличается.
Потери
Несмотря на то что ДВС отличается надежностью и стабильностью работы, его эффективность недостаточно высока, как это может показаться на первый взгляд. В математическом измерении КПД двигателя внутреннего сгорания составляет в среднем 30-45 %. Это говорит о том, что большая часть энергии сгораемого топлива расходуется вхолостую.
КПД лучших бензиновых двигателей может составлять лишь 30 %. И только массивные экономные дизели, у которых много дополнительных механизмов и систем, могут эффективно преобразовать до 45 % энергии топлива в пересчете на мощность и полезную работу.
Устройство двигателя внутреннего сгорания не может исключить потери. Часть топлива не успевает сгорать и уходит с отработанными газами. Другая статья потерь – это расход энергии на преодоление различного рода сопротивлений при трении сопряженных поверхностей деталей узлов и механизмов. И еще какая-то часть ее тратится на приведение в действие систем двигателя, обеспечивающих его нормальную и бесперебойную работу.
Двигатель внутреннего сгорания устройство и принцип работы
Содержание
- 1 Двигатель внутреннего сгорания устройство и принцип работы
- 1.1 Первый такт — такт впуска.
- 1.2 Второй такт — такт сжатия.
- 1.3 Третий такт — рабочий ход.
- 1.4 Четвертый такт — такт выпуска.
Современный автомобиль, чаще всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.
Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.
Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части. Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ).
Принцип работы двигателя внутреннего сгоранияПервый такт — такт впуска.
Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами.
Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии.
Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.
Первый тактВторой такт — такт сжатия.
Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера?
Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец.
Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже.
Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.
Третий такт — рабочий ход.
Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется?
Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.
После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.
Четвертый такт — такт выпуска.
Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан.
Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его.
От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.
После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска?
Принцип работы двигателя внутреннего сгоранияДело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля.
Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.
В двухтактном двигателе рабочий цикл полностью происходит в течение одного оборота коленчатого вала. … Изображенный на рисунке двигатель имеет «тарельчатый» впускной клапан, который открывается за счет разряжения в картере. В это же время в камере сгорания происходит сжатие рабочей смеси.
Что такое двигатель внутреннего сгорания (двигатель внутреннего сгорания)? Детали, схемы, типы и области применения
Двигатель внутреннего сгорания (двигатель внутреннего сгорания) представляет собой тепловой двигатель, который преобразует тепловую энергию, выделяемую при сгорании топлива, в механическую работу. Поскольку сгорание происходит в цилиндре двигателя, он называется двигателем внутреннего сгорания. Этот тип двигателя использует жидкое и газообразное топливо для сгорания.
Большинство современных двигателей внутреннего сгорания работает по рабочим циклам, таким как циклы Отто и Дизеля. Они используются в автомобилях, промышленности и во многих других областях. Различные типы двигателей внутреннего сгорания: двухтактный двигатель, четырехтактный двигатель, бензиновый двигатель и т. д.
Детали двигателя внутреннего сгорания
Схематическая диаграмма двигателя внутреннего сгорания показана на рисунке 1. Различные части и термины, связанные с двигателем внутреннего сгорания, обозначены на рисунке 1.
Рисунок 1: Детали двигателя внутреннего сгорания.
Ниже приводится описание основных компонентов двигателей внутреннего сгорания.
Цилиндр: Считается сердцем двигателя, в котором происходит сгорание топлива. Внутренний диаметр цилиндра называется отверстием. Чтобы защитить цилиндр от износа, в цилиндр иногда вставляют вкладыши или гильзы.
Материал для баллона должен быть таким, чтобы он выдерживал высокое давление и температуру сгорания топлива.
Поршень: Это плотно прилегающий цилиндрический поршень, который перемещается вперед и назад внутри цилиндра двигателя. Основная функция поршня заключается в передаче силы, возникающей при сгорании топлива, на шатун, который, в свою очередь, передает ее на коленчатый вал для создания механической мощности.
Поршневые кольца: Поршневые кольца представляют собой металлические кольца, вставленные в окружные канавки на верхнем конце поршня. Эти кольца обеспечивают газонепроницаемое соединение между поршнем и цилиндром, пока поршень совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре. Они также помогают отводить тепло от поршня к стенкам цилиндра.
Шатун: Это звено, которое соединяет поршень и коленчатый вал с помощью шкворней. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршня в круговое (или вращательное) движение коленчатого вала, поскольку он подвергается воздействию чередующихся растягивающих и сжимающих напряжений, а также изгибающих напряжений.
Поэтому его следует тщательно проектировать и производить.
Кривошип и коленчатый вал: Кривошип представляет собой рычаг, который соединен с концом шатуна шарнирным соединением, а другой его конец жестко соединен с валом, называемым коленчатым валом. Он вращается вокруг оси коленчатого вала и вызывает колебания шатуна. Основная функция коленчатого вала заключается в преобразовании возвратно-поступательного движения поршня во вращательное с помощью шатуна.
Клапаны: Клапаны – это устройства, которые регулируют поток всасываемого топлива и выхлопных газов, выбрасываемых из цилиндра двигателя соответственно. Их еще называют тарельчатыми клапанами. Эти клапаны приводятся в действие с помощью кулачков, приводимых в движение коленчатым валом через зубчатое колесо или цепь.
Маховик: Это тяжелое колесо, устанавливаемое на коленчатый вал двигателя для обеспечения равномерного вращения коленчатого вала.
Картер картера: Это нижняя часть двигателя. служит корпусом для коленчатого вала, а также резервуаром для смазочного масла.
ВМТ (Верхняя мертвая точка): Определяется как положение поршня, когда он находится в крайнем верхнем положении или когда объем в цилиндре самый низкий.
НМТ (нижняя мертвая точка): Это положение поршня, когда объем в цилиндре максимальный или когда поршень находится в самом нижнем положении.
Рабочий объем: Объем, перемещаемый поршнем при движении от ВМТ к НМТ или от ВМТ к НМТ.
Распродажа Том : Это объем, остающийся в цилиндре, когда поршень находится в положении ВМТ.
Материалы, используемые для компонентов двигателя внутреннего сгорания| Компоненты Детали | Используемые материалы |
| Цилиндр | Твердый чугун |
| Картер картера | Чугун или литой алюминий |
| Шатун | Специальные стальные сплавы |
| Рукоятка | Кованые стали |
| Коленчатый вал | Отливки из стали или никелевого сплава |
| Шатун | Никелевая, хромовая и хромованадиевая стали |
| Шпилька | Закаленная сталь |
| Поршень | Алюминиевые сплавы (или) легированные стали |
| Головка блока цилиндров | Чугун или алюминий |
| Выпускной клапан | Хромовые сплавы |
| Впускной клапан | Хромоникелевые сплавы |
Требования к двигателю внутреннего сгорания
Требования к двигателю внутреннего сгорания следующие:
- Двигатель должен развивать высокую мощность.
- Требуемый вес на единицу мощности должен быть низким
- Должен иметь высокий тепловой и механический КПД.
- Он должен быть простым и компактным по размеру.
- Начальная стоимость должна быть низкой.
- Требуемое топливо на единицу л.с. должно быть меньше.
- Должен обеспечивать эффективное сгорание топлива внутри цилиндра.
- Следует разработать максимальное среднее эффективное давление (MEP).
Типы двигателей внутреннего сгорания
На рис. 2 показана классификация двигателей внутреннего сгорания на основе следующих параметров:
- Тип цикла
- Тип топлива
- Цикл сгорания
- Способ розжига
- Количество цилиндров
- Метод охлаждения
- Расположение цилиндра
- Частота вращения двигателя
- Способ управления и т. д.
д.Рисунок 2: Классификация двигателей внутреннего сгорания.
Преимущества двигателей внутреннего сгорания по сравнению с двигателями внешнего сгорания
- Двигатели внутреннего сгорания имеют высокий общий КПД.
- Малый коэффициент мощности.
- Даже в холодных условиях их можно легко запустить.
- Занимает меньше места благодаря компактным размерам.
- Механическая простота – это больше.
Применение двигателя внутреннего сгорания
- Транспортные средства, такие как скутеры, автобусы и т. д.
- Воздушные суда.
- Строительное оборудование, такое как бульдозеры, экскаваторы и т. д.
- Промышленность.
- Локомотивы.
- Насосные агрегаты.
Каковы функции регулятора в двигателе внутреннего сгорания?
Функции губернатора:
- Для управления частотой вращения двигателя при различных условиях нагрузки.
- Поддерживает количество подаваемой рабочей жидкости.
- Регулирует среднюю скорость цикла двигателя в заданных пределах в любой момент времени.
- Удовлетворяет различные потребности в энергии.
- Является ключевым элементом двигателя и в основном используется в автомобильных двигателях.
18MR53: Морской учебный план по морскому двигателю внутреннего сгорания-I для BE 5th Sem 2018 Схема VTU
Судовой двигатель внутреннего сгорания-I Подробный учебный план для морской инженерии (морской), схема 2018 взята с официального сайта VTUs и представлена для VTU ученики.
Для получения информации о коде курса, названиях предметов, учебном отделе, доске для оформления бумаги, теоретических лекциях, учебных пособиях, практических занятиях/рисовании, продолжительности в часах, оценках CIE, общих оценках, кредитах и другой информации посетите пост по предметам за весь семестр, приведенный ниже. Файлы Syllabus PDF также можно скачать с официального сайта университета.
Чтобы ознакомиться со всеми остальными предметами программы VTU Marine 5th Sem Sem для программы BE 2018, посетите VTU Marine 5th Sem Syllabus по предметам схемы BE 2018. Подробный учебный план по морскому двигателю внутреннего сгорания-i выглядит следующим образом.
Цели обучения по курсу:
Чтобы ознакомиться с полным учебным планом, результатами, расписанием занятий и многими другими функциями, пожалуйста, загрузите приложение iStudy App
Это легкая, простая в использовании платформа без изображений и PDF-файлов, облегчающая жизнь учащихся .
.
Модуль – 1
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И.С. ДВИГАТЕЛЬ 4-тактный и 2-тактный циклы; Отклонение от идеального состояния в реальных двигателях; Ограничение по параметрам, временные диаграммы 2-тактных и 4-тактных двигателей. Сравнительное исследование тихоходных, среднеоборотных и высокооборотных дизелей – пригодность и требования для различных целей. Средняя скорость поршня, M.C.R. и C.S.R. рейтинги. Практические диаграммы теплового баланса и тепловой КПД.
Модуль – 2
ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ СУДОВОГО ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ: Детали конструкции I.C. двигатели и судовые дизельные двигатели: компоненты: кожухи и гильзы, головки цилиндров и фитинги, поршни, крейцкопфы, шатуны, коленчатый вал, подшипники, опорные плиты, рамы, сварные конструкции для опорных плит и рам, рулевые тяги и т.д. ДВИГАТЕЛИ: Различные охлаждающие среды, их достоинства и недостатки, охлаждение поршней, кожухов цилиндров и головок цилиндров, охлаждение цилиндров, подача охлаждающей жидкости.
Линейная схема, техническое обслуживание охлаждающей жидкости и системы охлаждения, охлаждающая вода: проверка и обработка.
Модуль – 3
Для получения полного учебного плана, результатов, расписания занятий и многих других функций, пожалуйста, загрузите приложение iStudy
. Это легкая, простая в использовании платформа без изображений и pdf-файлов, облегчающая жизнь учащихся.
.
Модуль – 4
БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ И ТОПЛИВО: Причины и предотвращение взрывов картера и пожаров Мусорщиков. Обнаружение того же самого и предохранительной арматуры, предназначенной для предотвращения повреждений, возгорания, взрыва пусковых воздуховодов, отбора проб и испытаний на берегу и на борту. Очистка топлива от загрязнений, в том числе от микробиологических инфекций. Топливные форсунки — функции и требования, типы форсунок, неисправности топливных форсунок, безопасность трубопроводов высокого давления, степень сжатия и ее влияние на двигатели.
Модуль – 5
МОРСКОЕ СМАЗОЧНОЕ МАСЛО: Принципы смазывания: введение – трение – функции смазочных материалов – основные требования – типы смазочных материалов – гидродинамическая или полножидкостная пленочная смазка – смазка подшипников скольжения – гидростатическая смазка – граничная смазка – гидродинамическая смазка, свойства смазочного масла, ВЫБОР СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ: Введение – область применения -Требования к смазке цилиндров, цилиндровое масло Системы смазки для различных двигателей – мониторинг двигателей с помощью отчетов об анализе смазочного масла на борту и на берегу. Обработка смазочного масла от загрязнений, включая микробиологическую инфекцию.
Результаты курса:
Для получения полной программы, результатов, расписания занятий и многих других функций, пожалуйста, загрузите приложение iStudy
. Это легкая, простая в использовании платформа без изображений и pdf-файлов, облегчающая жизнь учащихся.
.
Учебники:
- Д.
