Двигатели внутреннего сгорания поршневые: Как работает поршневой двигатель внутреннего сгорания?

О кафедре

Кафедра «Поршневые двигатели» и специальность «Двигатели внутреннего сгорания» созданы в 1907 г. выдающимся теплотехником В.И. Гриневецким. В настоящее время кафедра готовит специалистов по разработке, исследованию и сервисному обслуживанию высокоэффективных, экологически чистых поршневых и комбинированных двигателей внутреннего сгорания и двигателей с внешним подводом теплоты для машин наземного, водного и воздушного транспорта и энергоустановок, а также средств малой механизации. С 2004 года кафедра (одна из первых в МГТУ) приступила к подготовке бакалавров и магистров.

Двигатели внутреннего сгорания составляют основу транспортной и малой стационарной энергетики вследствие наибольшей экономичности и наименьшей стоимости их изготовления. Поршневые двигатели выпускаются мощностью от нескольких Вт (микродвигатели) до 80000 кВт (мощные судовые дизели). Коэффициент полезного действия в современных ДВС достиг 56 % и имеет перспективы дальнейшего увеличения.



 Силовая установка корвета Автомобильный двигатель

В комбинированных установках с двигателями внутреннего сгорания, вырабатывающих электрическую энергию, теплоту и холод, коэффициент использования теплоты достигает 80 – 90 %. На планете Земля работают свыше миллиарда поршневых двигателей в составе транспортных средств и энергетических установок, обеспечивающих потребности человечества в механической, тепловой и электрической энергии.

Выпускники кафедры работают в российских и зарубежных организациях, занимающихся проектированием, производством, исследованием, эксплуатацией и сервисным обслуживанием поршневых и комбинированных двигателей, а также транспортных средств и энергоустановок с этими двигателями (Bosh, Siemens, Deutz, Ricardo, AVL, Cammins, Caterpillar, Reno, Газпром ВНИИГАЗ, Коломенский завод, ЯМЗ и многих других). Поршневые двигатели настолько широко распространены во всем мире (и они постоянно развиваются), что у выпускников кафедры всегда есть и будет возможность для хорошего трудоустройства. Выпускники кафедры трудятся в Германии, Англии, США, Египте, Сирии, Китае, Канаде, Индии, Австралии.

Преподавание на кафедре ведут крупные специалисты в области двигателестроения, в числе которых 7 докторов технических наук, 2 Заслуженных деятеля науки России, 8 кандидатов технических наук. Среди преподавателей кафедры доктора технических наук, профессора Иващенко Н.А., Чайнов Н.Д., Грехов Л.В., Гришин Ю.А., Кавтарадзе Р.З., Марков В.А., Путинцев С.В. Руководит кафедрой Марков В.А.

Студенты кафедры изучают теплофизику, механику жидкости и газа, механику твердого тела, процессы смесеобразования и сгорания в двигателях, процессы в системах двигателей, методы компьютерного проектирования, исследования и доводки двигателей нового поколения, физическое и математическое моделирование, автоматизацию управления и научных исследований двигателей и их систем, принципы создания экологически чистых двигателей и энергоустановок, методы диагностирования технического состояния и научные основы организации сервисного обслуживания двигателей, маркетинг и менеджмент, современные информационные технологии для обеспечения полного жизненного цикла двигателей и энергоустановок, в том числе и технологии с дистанционным доступом к программным комплексам, разработанным на кафедре.



  
 Конечно-элементная модель поршня Трехмерная модель турбокомпрессора

Полученные знания студенты закрепляют практической работой в лабораториях и дисплейных классах, оснащенных современными измерительными комплексами и вычислительной техникой, практикой в научных центрах и двигателестроительных предприятиях России и зарубежных стран. Студенты участвуют в выполнении научных исследований, проводимых кафедрой по заказам двигателестроительных фирм России, а также фирм и научных центров Германии, Австрии, Южной Кореи, Китая. Студенты кафедры активно работают в студенческом научно-техническом обществе (СНТО) докладывают результаты своих работ на научно-технических конференциях, а также посылают свои работы на конкурсы лучших студенческих работ и получают за них дипломы и премии. Студенты, хорошо зарекомендовавшие себя в научной работе, принимаются в аспирантуру и рекомендуются для продолжения образования в лучших технических университетах мира. На кафедре проходят обучение студенты и аспиранты из Китая, США и других стран мира.



 Учебная лаборатория кафедры Разрезанный макет двигателя

Силами преподавателей и научных сотрудников кафедры изданы многотомные учебники по ДВС, выдержавшие несколько изданий, переведенные на иностранные языки, написаны 36 монографий и сборников научных трудов, опубликовано свыше 2100 статей в научно-технических журналах, организованы и проведены 8 всероссийских и международных научно-технических конференций, в том числе 3 студенческих.



 Публикации кафедры

За 105 лет своей деятельности кафедра подготовила 272 кандидата технических наук, 49 докторов технических наук. Среди ее питомцев 6 академиков РАН (Добрынин В.А., Климов В.Я, Микулин А.А., Стечкин Б.С., Чудаков Е.А., Брилинг Н.Р.), 8 Героев Социалистического труда, 28 Лауреатов Ленинских, Сталинских и Государственных премий, 4 Лауреата премий Совмина, Правительства РФ, 24 Заслуженных деятеля науки и техники РСФСР и науки РФ.

Кафедра подготовила свыше 3000 высококвалифицированных инженеров, многие из которых стали главными конструкторами, руководителями двигателестроительных предприятий, государственными деятелями (С.А. Степанов, В.А. Малышев, П.М. Зернов, В.М. Пятов, А.С. Орлин, М.Г. Круглов, Н.П. Козлов, В.И. Крутов).

Более 30 питомцев кафедры трудились и трудятся ректорами, проректорами и заведующими кафедрами технических вузов страны.

Пояснения к ТН ВЭД 8408

База кодов ТН ВЕД → РАЗДЕЛ XVI. Машины, оборудование и механизмы; электротехническое оборудование; их части; звукозаписывающая и звуковоспроизводящая аппаратура, аппаратура для записи и воспроизведения телевизионного изображения и звука, их части и принадлежности → Реакторы ядерные, котлы, оборудование и механические устройства; их части → Двигатели внутреннего сгорания поршневые с воспламенением от сжатия (дизели или полудизели): → Пояснения

8408 — Двигатели внутреннего сгорания поршневые с воспламенением от сжатия (дизели или полудизели):

8408Двигатели внутреннего сгорания поршневые с воспламенением от сжатия (дизели или полудизели):
8408 10— двигатели для силовых судовых установок:
— — бывшие в употреблении:
8408 10 110 0— — — для моpских судов товаpных позиций 8901-8906, буксиpов подсубпозиции 8904 00 100 0 и военных коаблей подсубпозиции 8906 10 000 0
8408 10 190 0— — — пpочие
— — новые, мощностью:
— — — не более 15 кВт:
8408 10 220 0— — — — для моpских судов товаpных позиций 8901-8906, буксиpов подсубпозиции 8904 00 100 0 и военных коаблей подсубпозиции 8906 10 000 0
8408 10 240 0— — — — пpочие
— — — более 15 кВт, но не более 50 кВт:
8408 10 260 0— — — — для моpских судов товаpных позиций 8901-8906, буксиpов подсубпозиции 8904 00 100 0 и военных коpаблей подсубпозиции 8906 10 000 0
8408 10 280 0— — — — пpочие
— — — более 50 кВт, но не более 100 кВт:
8408 10 310 0— — — — для моpских судов товаpных позиций 8901-8906, буксиpов подсубпозиции 8904 00 100 0 и военных коpаблей подсубпозиции 8906 10 000 0
8408 10 390 0— — — — пpочие
— — — более 100 кВт, но не более 200 кВт:
8408 10 410 0— — — — для моpских судов товаpных позиций 8901-8906, буксиpов подсубпозиции 8904 00 100 0 и военных коpаблей подсубпозиции 8906 10 000 0
8408 10 490 0— — — — пpочие
— — — более 200 кВт, но не более 300 кВт:
8408 10 510 0— — — — для моpских судов товаpных позиций 8901-8906, буксиpов подсубпозиции 8904 00 100 0 и военных коpаблей подсубпозиции 8906 10 000 0
8408 10 590 0— — — — пpочие
— — — более 300 кВт, но не более 500 кВт:
8408 10 610 0— — — — для моpских судов товаpных позиций 8901-8906, буксиpов подсубпозиции 8904 00 100 0 и военных коpаблей подсубпозиции 8906 10 000 0
8408 10 690 0— — — — пpочие
— — — более 500 кВт, но не более
1000 кВт:
8408 10 710 0— — — — для моpских судов товаpных позиций 8901-8906, буксиpов подсубпозиции 8904 00 100 0 и военных коpаблей подсубпозиции 8906 10 000 0
8408 10 790 0— — — — пpочие
— — — более 1000 кВт, но не более 5000 кВт:
8408 10 810 0— — — — для моpских судов товаpных позиций 8901-8906, буксиpов подсубпозиции 8904 00 100 0 и военных коpаблей подсубпозиции 8906 10 000 0
8408 10 890 0— — — — пpочие
— — — более 5000 кВт:
8408 10 910 0— — — — для моpских судов товаpных позиций 8901-8906, буксиpов подсубпозиции 8904 00 100 0 и военных коpаблей подсубпозиции 8906 10 000 0
8408 10 990 0— — — — пpочие
8408 20— двигатели, используемые для приведения в движение транспортных средствах группы 87:
8408 20 100 0— — для промышленной сборки:
тракторов, управлемых рядом идущим водителем подсубпозиции 8701 10 000 0; моторных транспортных средств товарной позиции 8703; моторных транспортных средств товарной позиции 8704, с рабочим объемом цилиндров двигателя менее 2500 см3; моторных транспортных средств товарной позиции 8705
— — прочие:
— — — для колесных сельскохозяйственных или лесохозяйственных тракторов, мощностью:
8408 20 310 0— — — — не более 50 кВт
8408 20 350 0— — — — более 50 кВт, но не более 100 кВт
8408 20 370 0— — — — более 100 кВт
— — — для прочих транспортных средств группы 87, мощностью:
8408 20 510— — — — не более 50 кВт:
8408 20 510 2— — — — — :для промышленной сборки моторных транспортных средств товарной позиции 8701-8705, с pабочим объемомцилиндров двигателя не менее 2500 см3, но не более 3000 см3, кроме моторных транспортных средств, упомянутых в подсубпозиции 8408 20 100 0, колесных сельскохозяйственных или лесохозяйственных тракторов
— — — — — :прочие
8408 20 510 3— — — — — — для автобусов, пpедназначенных для пеpевозки не менее 20 человек, включая водителя
8408 20 510 8— — — — — — пpочие
8408 20 550— — — — более 50 кВт, но не более
100 кВт:
8408 20 550 2— — — — — :для промышленной сборки моторных транспортных средств товарной позиции 8701-8705, с pабочим объемомцилиндров двигателя не менее 2500 см3, но не более 3000 см3, кроме моторных транспортных средств, упомянутых в подсубпозиции 8408 20 100 0, колесных сельскохозяйственных или лесохозяйственных тракторов
— — — — — :прочие
8408 20 550 3— — — — — — для автобусов, пpедназначенных для пеpевозки не менее 20 человек, включая водителя
8408 20 550 8— — — — — — пpочие
8408 20 57— — — — более 100 кВт, но не более
200 кВт:
8408 20 571 0— — — — — для автобусов, пpедназначенных для пеpевозки не менее 20 человек, включая водителя
8408 20 571 1— — — — — — :для промышленной сборки моторных транспортных средств с pабочим объемом цилиндров двигателя не менее 2500 см3, но не более 3000 см3
8408 20 571 9— — — — — — прочие
8408 20 579 0— — — — — пpочие
8408 20 579 1— — — — — :для промышленной сборки моторных транспортных средств товарной позиции 8701-8705, с pабочим объемомцилиндров двигателя не менее 2500 см3, но не более 3000 см3, кроме моторных транспортных средств, упомянутых в подсубпозиции 8408 20 100 0, колесных сельскохозяйственных или лесохозяйственных тракторов
8408 20 579 9— — — — — — пpочие
8408 20 990— — — — более 200 кВт:
8408 20 990 2— — — — — :для промышленной сборки моторных транспортных средств товарной позиции 8701-8705, с pабочим объемомцилиндров двигателя не менее 2500 см3, но не более 3000 см3, кроме моторных транспортных средств, упомянутых в подсубпозиции 8408 20 100 0, колесных сельскохозяйственных или лесохозяйственных тракторов
— — — — — :прочие
8408 20 990 3— — — — — — для автобусов, пpедназначенных для пеpевозки не менее 20 человек, включая водителя
8408 20 990 8— — — — — — пpочие
8408 90— двигатели пpочие:
8408 90 210 0— — для рельсового транспорта
— — — прочие:
8408 90 270 0— — — бывшие в употреблении
— — — новые, мощностью:
8408 90 410 0— — — — не более 15 кВт
8408 90 430 0— — — — более 15 кВт, но не более
30 кВт
8408 90 450 0— — — — более 30 кВт, но не более
50 кВт
8408 90 470 0— — — — более 50 кВт, но не более
100 кВт
8408 90 610 0— — — — более 100 кВт, но не более 200 кВт
8408 90 650— — — — более 200 кВт, но не более 300 кВт
8408 90 650 1— — — — — для гражданской авиации
8408 90 650 9— — — — — прочие
8408 90 670 0— — — — более 300 кВт, но не более 500 кВт
8408 90 670 1— — — — — для гражданской авиации
8408 90 670 9— — — — — прочие
8408 90 810 0— — — — более 500 кВт, но не более 1000 кВт
8408 90 850 0— — — — более 1000 кВт, но не более 5000 кВт
8408 90 890 0— — — — более 5000 кВт

В данную товарную позицию входят поршневые двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (кроме перечисленных в группе 95), включая автомобильные двигатели.

Конструкция данных двигателей сходна с поршневыми двигателями внутреннего сгорания с принудительным 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 самовозгорается от высокой температуры, сопровождающей процесс сжатия. При этом давление значительно превосходит давление, создаваемое в двигателях с принудительным зажиганием.

Кроме дизелей существуют полудизели, воспламенение в которых происходит при меньшем сжатии. Для того, чтобы завести 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 тяжелая нефть или каменноугольные масла, сланцевые масла, растительные масла (арахисовое, касторовое, пальмовое и т. д.)

***

Данные двигатели имеют один или несколько цилиндров. В последнем случае шатуны крепятся к одному коленчатому валу, а раздельно питаемые цилиндры могут иметь различное расположение: вертикальное (прямое или обратное), в два наклонных симметричных ряда (V-образное), горизонтально по обе стороны коленчатого вала.

Данные двигатели имеют очень широкое применение: в сельскохозяйственных машинах, автомобилях, тракторах, локомотивах, на судах или электростанциях и т.д.

Они могут быть оборудованы форсунками, приборами зажигания, топливными или масляными резервуарами, водяными или масляными радиаторами, водяными, масляными или топливными насосами, вентиляторами, воздушными или масляными фильтрами, муфтами сцепления или механическими приводами, стартерами (электрическими и прочими), а также коробками передач. Двигатели также могут быть оснащены гибкими валами.

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

***

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

Части

В соответствии с общими положениями, касающимися классификации частей (см. Общие положения пояснений к разделу XVI) части к двигателям данной товарной позиции включены в товарную позицию 8409.

Пояснения к подсубпозициям

8408 10 110 0 — 8408 10 990 0

См. пояснения к подсубпозициям 8407 21 100 0 — 8407 29 800 0.

Двигатель внутреннего сгорания | Новый свободнопоршневой внутренний…

Обеспечивает более высокую эффективность использования топлива и более низкий уровень выбросов газов по сравнению со свободнопоршневыми системами с поршневыми клапанами, сохраняя при этом значительные преимущества свободнопоршневых двигателей.

О

Представляет интерес К

Компании/организации, разрабатывающие гибридные электрические двигатели, электромобили с увеличенным запасом хода, а также для производства электроэнергии на ТЭЦ

 

Проблема

Традиционные системы малых двигателей внутреннего сгорания имеют много недостатков, включая ограниченные возможности оптимизации работы, низкий КПД и низкое отношение мощности к массе.

Предыдущие разработки свободнопоршневых двигателей были разработаны с двухтактным ‘портальным клапаном’ механизмов и, следовательно, страдали от низкой топливной экономичности и высокого уровня выбросов выхлопных газов. Еще одна проблема для предыдущих разработок свободнопоршневых двигателей связана с управлением движением поршня.

 

Решение

Новый свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания разрабатывается исследователями из Университета Ньюкасла. В этой новой системе используется двухтактный двигатель ‘без кривошипа’ система бензинового двигателя с возможностью работы в четырехтактном исполнении (т. е. с независимо активируемыми верхними впускными и выпускными клапанами). Это позволяет системе работать в режиме ‘рассеянного цикла’ режим, обеспечивающий впуск, сжатие, воспламенение, рабочий ход и выпуск в течение двух ходов поршня.

 

Эта новая конфигурация обеспечивает более высокую эффективность использования топлива и более низкие выбросы газов по сравнению со свободнопоршневыми системами с поршневыми клапанами, сохраняя при этом значительные преимущества свободнопоршневых двигателей по сравнению с традиционными системами с коленчатым валом, такие как компактная конструкция, низкое трение, более высокий КПД, высокая управляемость и высокая эксплуатационная гибкость.

 

Выработка электроэнергии осуществляется с помощью линейного электрогенератора, который включает в себя управление положением с помощью энкодера и может действовать как двигатель в режиме пуска системы. Система включает в себя электронное управление, основанное на движении поршня, которое оптимизирует клапан, впрыск топлива и угол опережения зажигания. Этот высокий уровень оперативного контроля позволяет динамически изменять степень сжатия, обеспечивая оптимальные условия работы и гибкость для различных видов топлива, а также улучшенный контроль над выбросами выхлопных газов. Еще более высокая топливная эффективность и сокращение выбросов могут быть достигнуты за счет использования воспламенения от сжатия гомогенного заряда (HCCI), и это станет следующим шагом в развитии системы. Разработка также связана с другой системой поршневого двигателя без внешнего сгорания для микро-ТЭЦ с высоким электрическим и общим КПД.

 

Возможность и позиция

Разработаны первые экспериментальные прототипы концепции, а позднее в этом году будет завершено создание прототипа второго поколения. Сейчас мы ищем потенциальных инвесторов и коммерческих сотрудников / партнеров, чтобы помочь приблизить проверку концепции к коммерциализации. Предполагается, что эта новая система предоставит производителям автомобильных двигателей более эффективную систему двигателей с особым акцентом на применение гибридных электромобилей или электромобилей с увеличенным запасом хода.

 

Другие области применения включают ТЭЦ (комбинированное производство тепла и электроэнергии), поскольку электрический КПД будет значительно выше, чем у существующих на рынке моделей IC-CHP, а также портативных источников питания. Система может быть адаптирована к различным видам топлива, таким как дизельное топливо, биодизель, биогаз или природный газ.

 

Интеллектуальная собственность

Технология защищена на концептуальном уровне патентными заявками, которые в настоящее время рассматриваются на уровне РСТ и Великобритании. Патентоспособность была указана для базовой концепции свободнопоршневого двигателя с разделенным циклом, а также для той же концепции, адаптированной для работы HCCI. (Заявка принята на выдачу Патентным ведомством Великобритании.)

 

Приобретите лицензию для полного неограниченного доступа ко всем профилям инноваций на LEO

  • Прямое подключение к тысячам других инноваций
  • Доступ к рынку Эксперты и университеты
  • Отфильтруйте соответствующие решения в свою собственную выделенную сеть

Начало работы

Двигатель внутреннего сгорания — Stirlingkit

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой разновидность силовой машины, которая представляет собой тепловой двигатель, который сжигает топливо внутри машины и непосредственно преобразует выделяемую тепловую энергию в мощность. К двигателям внутреннего сгорания в широком смысле относятся не только поршневые двигатели внутреннего сгорания, роторно-поршневые двигатели и двигатели со свободными поршнями, но и реактивные двигатели с роторным рабочим колесом, но так называемый двигатель внутреннего сгорания обычно относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания поршневого типа является наиболее распространенным с возвратно-поступательным движением поршня. Двигатель внутреннего сгорания поршневого типа смешивает топливо и воздух, сжигает его в своем цилиндре, а выделяющееся тепло может генерировать в цилиндре высокотемпературный и высоконапорный газ. Расширение газа подталкивает поршень к совершению работы, а затем механическая работа передается через кривошипно-шатунный механизм или другие механизмы, приводящие в движение приводимое в действие оборудование. Наиболее распространены дизельные двигатели и бензиновые двигатели. Преобразуя внутреннюю энергию в механическую энергию, внутренняя энергия изменяется при совершении работы.

В Stirlingkit вы можете найти двигатели Microcosm, двигатели Enjomor, двигатели Holt Style и двигатели Cison, доступные для продажи. Каждая модель двигателя внутреннего сгорания на сайте Stirlingkit.com проходит тщательное тестирование и процедуру контроля качества, гарантируя, что каждый приобретаемый товар соответствует мировым стандартам качества. Сайт Stirlingkit.com предлагает товары только самого высокого качества, что позволяет покупателям делать покупки с уверенностью.

В 1672 году бельгийский миссионер Нан Хуайрен построил в Пекине паровое механическое устройство.

В 1670 году голландский физик, математик и астроном Гюйгенс изобрел машину, которая использует порох для сжигания и расширения в цилиндре, чтобы толкать поршень для выполнения работы, то есть «двигатель внутреннего сгорания». Пороховой двигатель, использующий порох в качестве топлива, является зародышем принципа современного двигателя внутреннего сгорания.

В 1680 году Ньютон сконструировал паровую машину.

В 1765 году Уатт модифицировал широко распространенную поршневую паровую машину.

В 1766 году британский изобретатель Джеймс Уатт усовершенствовал паровую машину.

В 1769 году британский изобретатель Джеймс Уатт подал заявку на патент на паровую машину.

В 1801 году французский химик Филипс Лебон успешно разработал двухтактный двигатель, работающий на газе и водороде. Французский химик Филипп Лебен использовал угольный газ и водород, полученные путем сухой перегонки угля, в качестве топлива для создания двигателя, который смешивает газ и водород с воздухом и воспламеняет его, создавая силу расширения, толкающую поршень. Это изобретение известно как пионерская разработка в истории шаговых двигателей внутреннего сгорания.

В 1824 году физик Карно создал модель цикла Карно, чтобы связать термодинамику и энергию.

В 1858 году Ленуар изобрел двухтактный газовый двигатель.

В 1862 году французский инженер-электрик Лайно успешно создал двухтактный горизонтальный двигатель внутреннего сгорания. Французский ученый Де Роршах предложил принцип работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания на основе термодинамических исследований Карно (Франция). Немецкий изобретатель Отто сконструировал и изготовил первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания в 1876 году.0007

В 1866 году немецкий инженер Николоус Отто изобрел четырехтактный двигатель.