Двс устройство и принцип работы: Газораспределительный механизм, ГРМ – назначение, устройство, работа

Содержание

Принцип работы ДВС современного типа простыми словами

Современные двигатели работают по достаточно простой схеме, которая была изобретена целый век назад. Единственное, что подверглось сильному изменению после производства первого двигателя внутреннего сгорания, это система питания. С карбюраторов и прочих не слишком эффективных средств подачи топлива промышленность перешла на инжектор для бензиновых двигателей. Дизельные агрегаты обладают отдельным типом впрыска через систему с повышенным давлением. Все последние разработки в технологиях работы ДВС являются мелочными дополнениями к уже известной конструкции, которые призваны обеспечить либо автоматическую регулировку определенных параметров работы, либо определенную экономию топлива.

Тем не менее, суть двигателя остается прежней. По части работы двигателя внутреннего сгорания сегодня мы обсудим отдельно службу бензинового и дизельного силового агрегата, а также обсудим некоторые особенности использования бензинового двигателя в гибридных устройствах. Также затронем тему турбины в различных агрегатах, ее типов и смысла использования. Ознакомившись со всеми тонкостями работы современных силовых агрегатов внутреннего сгорания, вы поймете, что нынешние ДВС фактически ничем не отличаются от классических устройств.

Содержание

  • Тонкости работы бензинового двигателя

  • Дизельный силовой агрегат

  • Бензиновый гибридный двигатель

  • Подводим итоги

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания — тонкости работы

Двигатель на бензиновом топливе представляет собою классический вариант силового агрегата, который может работать только на очищенном и качественном бензине, производимом из нефти. Современные двигатели работают только на бензине с октановым числом 95 или даже 98. Залив в хороший агрегат бензин плохого качества, вы можете приобрести массу проблем.

Топливо подается в агрегат с помощью бензонасоса, а количество подачи регулируется специальной системой впрыска. Инжекторы обладают тонкими форсунками, которые распыляют топливо в системе, позволяя его полностью сжечь в камерах сгорания. После подачи топлива по трубке на систему инжектора происходят следующие процессы:

  • инжектор распыляет бензин, превращая его в облако пара, а также смешивает получившиеся частицы с воздухом;

  • смесь бензина и кислорода попадает дальше в камеру сгорания, где в верхней части поджигается свечей зажигания;

  • подожженный бензин быстро воспламеняется, формируя определенной мощности взрыв с конкретным давлением и усилием;

  • камера сгорания исключительно герметична, потому сила этого взрыва направляется на рабочую плоскость поршня;

  • от мощности удара поршень опускается вниз и приводит в движение коленчатый вал, на котором закреплены другие поршни;

  • с помощью неоднократного повторения такого процесса происходит постоянное вращение двигателя.

Если топливо не распыляется должным образом, поскольку форсунки забиты или поломаны, один из цилиндров не будет давать нужной мощности, поскольку топливо не сможет поджигаться и нормально выполнять свои функции. В таком случае двигатель теряет мощность и значительно увеличивает расход. Также в таком агрегате крайне важна фильтрация воздуха.

Турбина в бензиновых двигателях представляет собой механизм усиленной подачи воздуха, за счет чего на определенных режимах работы увеличивается мощность агрегата без увеличения потребления топлива. Интенсивная подача воздуха с разными значениями позволяет компаниям достигать невероятных технических характеристик вполне стандартных бензиновых агрегатов.

Дизельный силовой агрегат — второй тип ДВС

Еще один важный тип двигателя, который стал прекрасной альтернативой бензиновому агрегату в обыденной и коммерческой эксплуатации, — это дизельный силовой агрегат. Его стандартными преимуществами считается менее активный расход топлива и очень ощутимая тяга. Такие выгоды дают возможность полностью переформатировать стиль поездки, изменить привычки управления автомобилем.

Дизельный силовой агрегат подает топливо также через форсунки со значительным распылением. Это требует высокой чистоты дизельного топлива и значительной безопасности работы системы подачи топлива, поскольку жидкость подается на форсунки в достаточно большом давлении. Принцип работы агрегата несколько отличается от бензинового:

  • топливо подается на распыление в гораздо большем давлении, оно прогревается еще до входа в камеры сгорания;

  • под воздействием значительного давления поршней в камерах сгорания топливо самовоспламеняется;

  • создаваемая при этом энергия производит толчок поршня в нижнее положение, выводя при этом другие поршни вверх;

  • для работы двигателя требуется меньше топлива, а вот подача воздуха имеет большое значение;

  • по данной причине в дизельных двигателях практически всегда присутствует турбина, распространены только турбодизели;

  • агрегат создает очень завидную мощность поршней, потому даже на низких оборотах он обладает большой тягой.

Определенная специфика работы дизельного двигателя вызывает и некоторые особенности его эксплуатации. В частности, водителю придется научиться раньше переключать передачи, довольствоваться низкими оборотами и контролировать тягу машины. Современные турбодизели потребляют на 15-20 процентов меньше топлива на ту самую мощность, чем бензиновые агрегаты.

Объемистые и тяговитые дизельные двигатели в промышленности могут работать не только на продуктах нефтеобработки. Многие агрегаты приспособлены даже на сжигание сырой нефти, а также принимают в качестве топлива природные биомасла, которые воспламеняются при сильном давлении. Это может стать одним из будущих перспективных моментов автомобилестроения.

Бензиновый гибридный двигатель — электричество в моде

Не так давно на рынок начали поступать гибридные автомобили. Это машины, у которых силовой агрегат состоит из двух частей. Первая часть не отличается от стандартных бензиновых агрегатов, но зачастую не столь объемистая и мощная. А вторая часть представлена электродвигателями в разных количествах и расположениях.

Батареи для электродвигателя оснащены отдельным генератором, который заряжается от работы бензинового агрегата. Также энергия берется из рекуперации энергии торможения и прочих процессов, которые обычно теряются в стандартном исполнении. Гибрид работает по следующей схеме:

  • в стандартных ситуациях городской поездки используются только электромоторы, вы ведете электромобиль;

  • когда энергия батарей на исходе, в дело включается бензиновый двигатель, нагнетающий запас в аккумуляторах;

  • также при резком нажатии на педаль газа включаются сразу все двигатели, давая огромную энергию;

  • при полной разрядке батарей ДВС продолжает работать и весьма экономично везет вас в нужном направлении;

  • у некоторых гибридных автомобилей есть выход для зарядки батарей от обычной электрической сети.

Такие технологии являются дыханием будущего, поскольку экономия на гибридных автомобилях ощутима. Большой внедорожник с такой установкой может затрачивать всего 5-6 литров топлива, независимо от выбранного режима поездки. Хороший двигатель внутреннего сгорания обеспечивает быструю зарядку батарей.

Сегодня активно развивается применение гибридных установок на основе дизельного двигателя. В таком случае расход опускается до невероятных 2-3 литров на 100 километров. Впрочем, технологии гибридного использования знают и расход в 1 литр на 100 километров, который является эталонным для современных производителей автомобилей. Предлагаем изучить принцип работы гибридного двигателя на следующем видео:

Подводим итоги

Сегодня покупатель автомобилей имеет большой выбор технологий, которые для него будут оптимальными во всех отношениях. Подобрать лучшее решение будет непросто, поскольку производители расписывают преимущества своих предложений в самых неожиданных аспектах. Иногда правильно преподнесенная технология кажется нам самым важным элементом автомобиля, но на самом деле не занимает и части технического потенциала транспорта.

Потому многие покупатели просто становятся жертвами рекламного влияния, покупая те или иные технологии и оплачивая их в полной мере. Сегодня лучше отказаться от рекламы при выборе типа машины. Положитесь на собственные впечатления и ощущения, на решения, которые вам нравятся больше всего. В каждом типе двигателя и силовой установки есть свои преимущества и недостатки. Расскажите о главных преимуществах двигателя в вашем автомобиле.

Понравился этот контент? Подпишитесь на обновления!

 

Фирменные турбины бензиновых двигателей

Принцип работы карбюратора – главные проблемы и возможные неполадки

Принцип работы двигателя на дизельном топливе

Устройство топливных систем автомобилей: основные элементы и неполадки

Как заводить машину правильно в зависимости от типа двигателя?

К списку статей

Социальные комментарии Cackle

Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Автор Павел Белоусов На чтение 9 мин Просмотров 611
Обновлено

Содержание

  1. Принципиальные основы функционирования автомобильных  двигателей
  2. Как работает двигатель внутреннего сгорания
  3. Элементы и термины
  4. Рабочий цикл у стандартного четырехтактного бензинового ДВС
  5. 1. Впуск
  6. 2. Сжатие
  7. 3. Расширение
  8. 4. Выпуск
  9. Отличия в работе дизельного двигателя
  10. Особенности работы многоцилиндровых двигателей
  11. Из чего еще состоит мотор?
  12. Кривошипно-шатунный механизм
  13. Газораспределительный механизм (ГРМ)
  14. Охладительная система
  15. Система смазки
  16. Система питания
  17. Заключение
  18. Видео: Общее устройство бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания

Сегодня подавляющее большинство автомобилей оборудуется двигателями внутреннего сгорания. Это достаточно надежные и мощные агрегаты, которые способны длительное время обеспечивать работу всех типов автомобилей. Среди ДВС выделяют две большие группы – бензиновые моторы и дизельные. Несмотря на определенные различия в работе, некоторых конструктивных элементах и заправку разными видами топлива, работа и основные узлы в целом схожи.

Принципиальные основы функционирования автомобильных  двигателей

Бензиновый двигатель заправляется легким топливом — бензином, и превращают энергию его горения в механическую работу для обеспечения движения. В процессе бензин смешивается с воздухом и загорается от электрической свечи в специальной камере сгорания. В результате этого поршень приходит в движение, передавая усилие через коленчатый вал на трансмиссию.

Дизельные двигатели заправляются специальным дизельным топливом (соляркой). Основные принципы работы этих агрегатов схожи с бензиновыми ДВС, но смесь топлива и воздуха в цилиндре не поджигается электрической свечой, а воспламеняется самостоятельно при сжатии топливно-воздушной смеси поршнем.

В основе работы каждого из типов двигателей лежит свойство расширения любого газа при нагревании. Топливо, загораясь в цилиндре, нагревает воздух в нем, затем толкает поршень, который перемещается, через шатун вращая коленчатый вал, к которому присоединяется трансмиссия автомобиля.

К недостаткам как бензиновых, так и дизельных моторов относится сравнительно небольшой коэффициент полезного действия, в  среднем имеющий показатель 20 %. Это означает, что при сгорании 10 л топлива, только 2 л тратится на то, чтобы привести автомобиль в движение, а тепло от сгорания еще 8 литров, просто рассеивается в атмосфере. Тем не менее двигатель внутреннего сгорания — это наиболее эффективный и надежный тепловой двигатель из известных человечеству.

Как работает двигатель внутреннего сгорания

Чтобы разобраться, как функционирует бензиновый или дизельный мотор, лучше всего рассмотреть одноцилиндровую модель этого механизма, обладающую самой простой конструкцией.

Элементы и термины

Основными узлами двигателя являются цилиндр и расположенный в нем поршень, который перемещаются вверх и вниз. Крайнее верхнее положение поршня определяют как верхняя мертвая точка, сокращенно ВМТ, а крайнее нижнее положение называют крайней нижней мертвой точкой, или НМТ. Линейное расстояние между этими двумя точками называют ходом поршня. В работе мотора участвуют и  другие необходимые элементы, а процессы описываются такими терминами:

  1. Камера сгорания, по другому называется камера сжатия – это пространство, расположенное между головкой цилиндра и расположенным в цилиндре поршнем, когда он располагается в ВМТ. Именно здесь возгорается топливо.
  2. Рабочий объем цилиндра – объем в середине цилиндра между ВМТ и НМТ. Тогда, объем у многоцилиндрового двигателя – суммарный рабочий объем всех цилиндров, входящих в его состав, он указывается в технической документации. В автомобилях чаще всего встречаются 4-х цилиндровые двигатели, но бывают 6, 8 и 12-цилидровые ДВС. От объема напрямую зависит мощность мотора.
  3. Степень сжатия – это соотношение рабочего объема мотора и объема камеры сгорания.
  4. Такт двигателя – это периодический процесс, происходящий в двигателе за один ход поршня. Большинство двигателей – четырехтактные, то есть работают по 4 разным тактам.

 

Рабочий цикл у стандартного четырехтактного бензинового ДВС

Работа четырехтактного мотора подразделяется на 4 такта, во время которых происходят такие процессы:

1. Впуск

Поршень движется по цилиндру до НМТ, создавая разрежение. В этот момент в цилиндр проникает топливно-воздушная смесь.

2. Сжатие

Поршень движется до ВМТ, при этом клапаны перекрыты, за счет чего в камере сгорания увеличивается давление, а топливно-воздушная смесь нагревается и молекулы кислорода больше контактируют с молекулами топлива. В конце этого такта смесь воспламеняется, для чего в бензиновом двигателе предусмотрена свеча зажигания.

3. Расширение

Топливно-воздушная смесь загорается и нагревается, при этом она расширяется при закрытых клапанах, и обеспечивает рабочий ход поршня до НМТ. В результате полезная энергия вращает коленчатый вал, переходя из тепловой в механическую.

4. Выпуск

Поршень переходит из НМТ в ВМТ, выпускной клапан открывается, и отработанные газы идут в выпускной коллектор, а через него попадают в атмосферу.

Все такты  повторяются непрерывно, тем самым обеспечивая работу мотора и постоянное вращение коленчатого вала. 

Отличия в работе дизельного двигателя

Общая схема работы четырехтактного дизеля схожа с бензиновым ДВС, но имеются и некоторые отличия. В первом такте в цилиндр заходит чистый воздух, во втором – этот воздух сжимается, в результате чего в камере сгорания достигается температура более 600 °С и только в конце данного такта в цилиндр поступает топливо, которое воспламеняется в очень горячем воздухе. Третий и четвертый такты происходят так же, как у бензинового ДВС. Именно поэтому в дизеле не используются электрические свечи зажигания.

Особенности работы многоцилиндровых двигателей

В большинстве легковых машин устанавливаются четырехцилиндровые двигатели. Это сделано для того, чтобы работа была более ровной и плавной. Причина данного решения связана с тем, что в моторе полезная энергия выделяется только в третьем такте рабочего хода, в остальных тактах она затрачивается. Это означает, что если оборудовать автомобиль одноцилиндровым двигателем, при его работе будут чувствоваться сильные толчки при работе. Это приведет к появлению излишней вибрации и снизит ресурс двигателя.

Решить проблему удалось применением четырехцилиндровой компоновки двигателя. Его работа организована таким образом, что рабочий ход одного из поршней дает дополнительную энергию трем остальным поршням. Этим достигается плавность и снижается интенсивность вибраций при работе двигателя.

Из чего еще состоит мотор?

Для нормальной работы двигателей внутреннего сгорания на них применяются дополнительные системы и узлы, обеспечивающие их стабильную, надежную и длительную работу. К основным вспомогательным  механизмам относят:

  1. Кривошипно-шатунный механизм.
  2. Систему ГРМ (газораспределительную).
  3. Охлаждающую систему.
  4. Систему смазки.
  5. Систему закачки топлива.

Чтобы полностью разобраться в принципах работы ДВС, требуется понять, для чего нужен, и как работает каждый из этих узлов.

Кривошипно-шатунный механизм

Данный узел представляет механизм, через которых поступательное движение поршня трансформируется во вращательное движение коленчатого вала. Он включается в себя такие детали:

  • поршень, на который производится давление расширяющихся при сгорании газов, в результате чего он с силой давит на шатун. В поршне имеются канавки для установки поршневых колец, которые препятствуя выходу газов;
  • поршневой палец прочно, но подвижно соединяет поршень и шатун;
  • шатун состоит из стержня, а также верхней, нижней головки. Верхняя головка пальцем соединяется с поршнем. Нижняя головка имеет разборную конструкцию и с ее помощью шатун прикрепляется к коленвалу;
  • коленчатый вал имеет сложную форму с четырьмя шатунными шейками, к которым и прикрепляются нижние головки шатунов. На его переднем конце расположена шестерня, звездочка или шкив (в зависимости от типа газораспределительного механизма), привода распределительного вала. К задней части коленвала прикреплен маховик.

Газораспределительный механизм (ГРМ)

Газораспределительный механизм предназначается для регулировки впуска топливно-воздушной смеси в рабочий цилиндр и выпуска из него отработанных газов. В большинстве современных двигателей внутреннего сгорания ГРМ состоит из:

  • распределительные валы. Они с помощью расположенных на них кулачков открывают и закрывают клапаны в строго определенные моменты. Каждый из кулачков открывает и закрывает только один из клапанов;
  • клапан. Это деталь, состоящая из стержня и головки, внешне напоминая обычный гвоздь. Через впускные клапаны в цилиндр попадает топливно-воздушная смесь, а через выпускные выводятся отработанные газы. Они двигаются в направляющих втулках.

Работа механизма ГРМ обеспечивается вращением распределительных валов, при этом кулачки нажимают на гидрокомпенсаторы. На более старых двигателях они отсутствуют и нажатие происходит непосредственно на стержень клапана. В результате нажатия кулачков вала, клапана открываются в определенные моменты, а после соскальзывания кулачка закрываются под воздействием возвратной пружины. В результате обеспечивается своевременный впуск топлива, воздуха и вывод отработанных газов.

Охладительная система

При сгорании топлива приблизительно 80 % энергии тратится не на механическую работу, а на нагревание двигателя. Это означает, что он достигнет критической температуры и разрушится. Избежать такой ситуации поможет система охлаждения мотора. На подавляющем большинстве ДВС применяется жидкостный вариант этой системы, который состоит из:

  • рубашка охлаждения блока цилиндров с циркулирующим по рубашке антифризом, который отводит тепло от работающего двигателя;
  • охладительная рубашка головки блока цилиндров. Она предназначена для того же, но уже в ГБЦ;
  • насос или помпа обеспечивает циркуляцию антифриза по системе охлаждения двигателя;
  • радиатор. Набор трубок со специальными металлическими пластинами, где происходит охлаждение антифриза, поступающего из двигателя;
  • вентилятор. Предназначается для продувки радиатора, чтобы охлаждение происходило как можно быстрее;
  • термостат. Регулирует движение охлаждающей жидкости по большому и малому кругу системы охлаждения, обеспечивая быстрый набор рабочей температуры и её поддержание;
  • расширительный бачок. В него выводится лишняя охлаждающая жидкость после нагревания и расширения, через него можно добавить антифриз при его испарении. Бачок оснащен специальной завинчивающейся крышкой с клапаном для сброса лишнего давления и доливки.

Система смазки

Поскольку в любом ДВС есть движущиеся детали, между ними неизбежно возникает трение, приводящее к перегреву, снижению КПД и быстрому выходу механизмов из строя. Снизить трение до минимума помогает система смазки, в состав которой входят такие узлы и детали:

  • картерный поддон. Масло в неработающем двигателе стекает именно в эту емкость;
  • масляный насос. Качает масло из картера при работающем двигателе и направляет его по специальным каналом к трущимся деталям – коленчатому и распределительному валу, клапанам. Разбрызгиваясь на коленчатом валу, масло смазывает все остальные узлы мотора;
  • масляный фильтр. Включается в систему циркуляции масла и очищает его от нагара, твердых включений и других примесей. Меняется при каждой замене масла.

При эксплуатации двигателя следует периодически проверять уровень масла в двигателе, и при падении уровня его нужно долить в маслозаливную горловину.

Система питания

Топливная система нужна для закачивания топливно-воздушной смеси непосредственно в камеру сгорания. Бензиновые системы бывают карбюраторные и инжекторные.  Карбюраторные моторы уже выходят из употребления как устаревшие. Несмотря на сложную конструкцию, инжектор позволяет развивать большую мощность и достигать более стабильной работы, при этом уменьшается выхлоп вредных веществ в атмосферу. В инжекторную систему входят:

  • топливный бак, куда заливается бензин.
  • топливный насос, предназначающийся для подачи бензина к двигателю.
  • фильтр тонкой очистки позволяет удалить из бензина лишние включения.
  • Топливная рампа с форсунками и специальным датчиком давления, через которую бензин с воздухом попадает в цилиндры.
  • Датчики, передающие данные о работе системы в электронный блок управления (ЭБУ), что позволяет четко дозировать подачу топлива в конкретный цилиндр.

Важно, что такая система обеспечивает надежную работу двигателя, и позволяет добраться до места ремонта даже после отключения одного и даже двух цилиндров. В дизельных двигателях принцип работы схож, но у них предъявляются более высокие требования к установленному топливному насосу и форсункам, работающих под высоким давлением.

Заключение

Несмотря на сложность конструкции, производителям современных бензиновых и дизельных автомобильных моторов удалось добиться надежности, безопасности и долговечности их эксплуатации. При этом нужно понимать, что этого можно достигнуть только при обеспечении надлежащего сервисного обслуживания моторов, а также понимании основных принципов работы ДВС.

Видео: Общее устройство бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания

Печать

Двигатели внутреннего сгорания « KaiserScience

Одним из наиболее практических применений термодинамики является преобразование тепловой энергии в механическую.

Устройство, преобразующее тепло в механическую энергию, называется

двигателем .

Двумя наиболее важными типами являются двигатели внешнего сгорания

и двигатели внутреннего сгорания .

Оба зависят от химической реакции, называемой горением.

В чем разница между ними?

Двигатели внешнего сгорания – Сгорание происходит вне поршневого цилиндра. Сгоревшие газы используются для нагрева вторичного рабочего тела, такого как воздух или вода. Затем эта нагретая жидкость приводит в движение цилиндр.

Вот, например, двигатель Ньюкомена, предшественник парового двигателя. Обратите внимание на котел с подогревом снизу.

Это было первое практическое устройство, использующее пар для выполнения механической работы. Двигатели Ньюкомена использовались по всей Великобритании и Европе, в основном для откачки воды из шахт. Сотни были построены в 18 веке. (Википедия)

Изображение из атмосферного двигателя Ньюкомена, Википедия.

Двигатели внутреннего сгорания – Здесь сгорание топлива происходит только в цилиндре. Сгоревшие газы или продукты сгорания совершают работу над поршнем, производя работу. Продукты сгорания выходят через выпускные клапаны.

Это типичный 4-цилиндровый двигатель внутри автомобиля.

Они есть у всех современных автомобильных двигателей, поэтому давайте посмотрим:

4-тактные двигатели внутреннего сгорания

Этот тип двигателей приводит в действие ваш типичный автомобиль.

Этот раздел предоставлен STM, SpeedTech MotorSport, Performance Vehicle Specialists, Новая Зеландия.

Многие автомобильные двигатели имеют 4 цилиндра.

Каждый цилиндр имеет поршень, соединенный с коленчатым валом шатуном.

Коленчатый вал передает мощность двигателя на сцепление, коробку передач и, наконец, на колеса.

Посмотрим, как двигатель вырабатывает эту мощность.

Термины, используемые ниже, являются общепринятыми в технике.

https://stmtune.wordpress.com/2011/07/25/suck-squeeze-bang-blow/

всасывание – такт впуска. Поршень опускается в цилиндр и всасывает в двигатель свежую воздушно-топливную смесь.

сжатие – такт сжатия. Поршень поднимается вверх по цилиндру и плотно сжимает топливно-воздушную смесь. Чем плотнее сжата смесь, тем больше энергии можно извлечь из нее при ее воспламенении.

удар – рабочий ход. Свеча зажигания воспламеняет воздушно-топливную смесь. Взрыв представляет собой быстрое расширение газов, которые толкают поршень обратно в цилиндр. Это передает крутящий момент на коленчатый вал.

удар – такт выпуска. Сгоревшая воздушно-топливная смесь вытесняется через выпускные клапаны, когда поршень движется обратно вверх по цилиндру.

После того, как все четыре такта завершены, двигатель возвращается к старту и снова готов к работе. Все это происходит очень быстро: один цикл двигателя занимает всего 17 миллисекунд при 7000 об/мин!

Как работает автомобильный двигатель

Следующая инфографика была создана Джейкобом О’Нилом, графическим дизайнером.

Полный набор его инфографики см. в разделе «Автомобильные анимаграфы» или на сайте Animagraffs.com «Как работает автомобильный двигатель».

Проекты

Учащиеся могут построить модель двигателя внутреннего сгорания.

(A) Мы могли бы купить комплекты для сборки небольших настоящих двигателей внутреннего сгорания. Они сжигают бензин. Их нужно использовать либо на открытом воздухе, либо у открытого окна для безопасной вентиляции.

Hackaday: соберите двигатель внутреннего сгорания, используя только запчасти из строительного магазина.

(B) Мы могли бы построить набор-макет с движущимися частями, например, передовой научный набор Smithsonian Motor-Works.

Также Adam Savage’s One Day Builds: Комплект модели двигателя автомобиля

В любом случае, мы могли бы построить его, запустить его, и учащимся было бы предложено подумать о:

* Как энергия передается в эту систему

* сколько энергии используется для выполнения полезной работы (движение поршней, частей, с которыми они соединены, вплоть до того места, где она начнет встречаться с трансмиссией)

* сколько энергии теряется на трение и тепловыделение

Авиационные реактивные двигатели

Аналогичные принципы действуют в аэрокосмической промышленности. Сердечники реактивных двигателей Honeywell являются хорошим примером. Внутри ядра газотурбинного двигателя

Стандарты обучения

Структура учебной программы штата Массачусетс по науке и технологиям/инженерному делу, 2016 г.

HS-PS3-2. Разработайте и используйте модель, чтобы проиллюстрировать, что энергия в макроскопическом масштабе может быть  объяснена либо как движение частиц и объектов, либо как энергия, хранящаяся в полях.
Уточняющие заявления: примеры явлений в макроскопическом масштабе могут включать испарение и конденсацию, преобразование кинетической энергии в тепловую,

HS-PS3-4a. Приведите доказательства того, что, когда два объекта с разной температурой находятся в тепловом контакте в замкнутой системе, передача тепловой энергии от объектов с более высокой температурой к объектам с более низкой температурой приводит к тепловому равновесию или к более равномерному распределению энергии между объектами и к изменению температуры. необходимые для достижения теплового равновесия, зависят от удельной теплоемкости двух веществ. Изменения энергии следует описывать как количественно в одной фазе (Q = m·c·∆T), так и концептуально либо в одной фазе, либо во время фазового перехода.

Научные стандарты нового поколения

HS-PS3-4. Спланируйте и проведите исследование, чтобы получить доказательства того, что передача тепловой энергии при объединении двух компонентов с разной температурой в замкнутой системе приводит к более равномерному распределению энергии между компонентами в системе (второй закон термодинамики).

Влияние науки, техники и технологий на общество и мир природы: современная цивилизация зависит от основных технологических систем. Инженеры постоянно модифицируют эти технологические системы, применяя научные знания и методы инженерного проектирования, чтобы увеличить выгоды при одновременном снижении затрат и рисков. (ГС-ПС3-3)

Изменения энергии и материи в системе можно описать в терминах потоков энергии и материи в систему, из нее и внутри нее. (HS-PS3-3)

Энергия не может быть создана или уничтожена — только перемещается между одним местом и другим местом, между объектами и/или полями или между системами. (HS-PS3-2)

AP Physics

7.B.2.1: Студент способен качественно связать второй закон термодинамики с точки зрения функции состояния, называемой энтропией, и того, как она (энтропия) ведет себя в обратимых и необратимые процессы. [СП 7.1]
– AP Physics Course and Exam Description

Нравится:

Нравится Загрузка…

Список типов двигателей внутреннего сгорания [детали, работа, применение] PDF

В этой статье вы узнаете, что такое двигателей внутреннего сгорания его Части , принцип работы , Типы двигателей внутреннего сгорания. И разница между двигателем s team и двигателем IC.

А также загрузите файл PDF этой статьи в конце.

Двигатели внутреннего сгорания

Как следует из названия, двигатели внутреннего сгорания (сокращенно Двигатель внутреннего сгорания ) — это двигатели, в которых сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя.

Другими словами, двигатели внутреннего сгорания — это те двигатели, в которых сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя с помощью искры. Это бензиновые, дизельные и газовые двигатели.

Двигатель представляет собой устройство, которое, используя химическую энергию топлива, преобразует ее в тепловую энергию путем сгорания для производства механической работы. Мы видели в паровых машинах, что топливо подается в цилиндр. Он в виде пара. Который уже прогрет и готов к работе в цикле сгорания двигателя.

Читайте также: Полный список деталей кузова автомобиля [объяснение функций]

Детали двигателя внутреннего сгорания

Основные детали двигателя внутреннего сгорания показаны на рисунке.

  1. Цилиндр
  2. Головка цилиндра
  3. Клапаны
  4. Поршень
  5. Поршневое кольцо
  6. Шатун
  7. Коленчатый вал

    8. 90 188 Картер

  8. Маховик

Цилиндр №1

В двигателе внутреннего сгорания основной частью является цилиндр, в котором происходит сгорание. Цилиндр должен выдерживать высокую температуру и высокое давление. Обычно цилиндр изготавливается из чугуна или стального сплава.

Головка цилиндра #2

Это блок, устанавливаемый в качестве крышки на цилиндр. Головка блока цилиндров имеет возможность установки впускных и выпускных клапанов. Также предусмотрено отверстие для вкручивания свечи зажигания или форсунки.

Головка блока цилиндров обычно изготавливается из чугуна. Когда головка устанавливается на цилиндр, между цилиндром и головкой цилиндра устанавливается асбестовая прокладка.

Клапаны #3

Клапаны расположены в правильном положении в специальном для них месте в головке блока цилиндров. Предусмотрено два клапана. Через впускной клапан подается смесь воздуха и паров топлива.

Выпускной клапан предназначен для выпуска продуктов сгорания. Клапаны удерживаются на месте клапанными пружинами. Открытие и закрытие этих клапанов осуществляется с помощью кулачковых механизмов. Они изготовлены из хромоникелевой стали.

#4 Поршень

Поршень является основной активной частью двигателя, как показано на рисунке. Он плотно прилегает к цилиндру. Движение поршня изменяет объем цилиндра и обеспечивает пространство для сгорания.

Обычно поршни изготавливаются из алюминиевого сплава. Алюминиевый сплав является самым легким и обладает хорошими теплопроводными свойствами. В центре предусмотрено отверстие для вставки штифта для соединения малого конца шатуна. На поверхности поршня предусмотрены окружные канавки для размещения поршневых колец.

#5 Поршневые кольца

Поршневые кольца изготовлены из специальных стальных сплавов, сохраняющих эластичность при высоких температурах. Это круглые кольца, вставленные в окружные канавки поршня. Есть два комплекта колец.

Верхние кольца называются компрессионными и обеспечивают герметичность. Это предотвратит утечку продуктов сгорания в кожух. Нижние кольца называются маслосъемными кольцами. Они предназначены для удаления масляной пленки с цилиндра двигателя и предотвращения утечки масла в цилиндр.

№6 Шатун

Это соединительное звено между поршнем и коленчатым валом. Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

Верхний конец шатуна называется малым концом, который несет поршень с помощью плавающего пальца, называемого поршневым пальцем или поршневым пальцем. Нижний конец называется большим концом шатуна, который соединяет коленчатый вал через шатунную шейку. Это сделано из кованой стали, легированной стали.

#7 Коленчатый вал

Коленчатый вал изготовлен из специальных стальных сплавов. Коленчатый вал является основным элементом, от которого мы получаем мощность вращения. Этот вал состоит из одной или нескольких эксцентриковых частей, называемых кривошипом или кривошипом. Эти кривошипные ходы в основном отвечают за создание возвратно-поступательного движения поршня.

Картер №8

Это основной корпус в нижней части двигателя, обеспечивающий опору для подшипников цилиндра и коленчатого вала. Остальные детали двигателя правильно расположены на этом картере. Картер обеспечивает защиту деталей от грязи, а также действует как отстойник для смазки.

#9 Маховик

Маховик представляет собой цельное колесо большего размера, установленное на коленчатом валу. Это действует как резервуар энергии для хранения избыточной энергии во время рабочего такта и отдачи во время такта сжатия.

Читайте также: Как работает карданный вал? Детали, типы и прочее

Принцип работы двигателей внутреннего сгорания

В двигателях внутреннего сгорания (двигателях внутреннего сгорания) сгорание происходит внутри цилиндра, поэтому тепловая энергия топлива непосредственно преобразуется в механическую работу.

Двигатель внутреннего сгорания имеет более высокий тепловой КПД, чем тепловой КПД двигателей ЕС. В двигателях внутреннего сгорания, когда двигатель внутреннего сгорания работает непрерывно, можно рассматривать цикл, начинающийся с любых тактов.

Мы знаем, что когда двигатель возвращается к исходному такту, мы говорим, что один цикл завершен. Двигатель внутреннего сгорания имеет четыре шага для завершения одного цикла следующим образом:

Такт всасывания В этом такте пары топлива в правильной пропорции подаются в цилиндр двигателя.

Такт сжатия   В этом такте пары топлива сжимаются в цилиндре двигателя.

Рабочий ход   В этом такте сжигание паров топлива свечой зажигания обеспечивается в верхней части цилиндра двигателя. при сгорании топлива резко повышается давление из-за расширения продуктов сгорания в цилиндре двигателя. Повышение давления толкает поршень с большой силой и вращает коленчатый вал. Коленчатый вал, в свою очередь, приводит в движение соединенную с ним машину.

Такт выпуска В этом такте выхлопные газы выбрасываются из цилиндра двигателя, чтобы освободить место для свежих паров топлива.

Читайте также:

Типы двигателей

  1. Двигатели внешнего сгорания (EC)
  2. Двигатели внутреннего сгорания (IC)

Двигатели внешнего сгорания – Если сгорание топлива происходит вне цилиндра двигателя, это двигатель внешнего сгорания. Пример: паровая турбина, газовая турбина, паровая турбина и т. д.

Двигатели внутреннего сгорания – Если сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя, это двигатель внутреннего сгорания. Пример: бензиновый двигатель, дизельный двигатель.

Типы двигателей внутреннего сгорания

Ниже приводится список типов двигателей внутреннего сгорания (классифицированных по разным методам):

  1. Используемый рабочий цикл
    1. Двухтактный двигатель
    2. Четырехтактный двигатель
  2. Используемое топливо
    1. Бензин
    2. Дизель
    3. Газовый двигатель
  3. Тип используемого термодинамического цикла
    1. Цикл Отто
    2. Цикл дизеля
    3. Двойной цикл
  4. Способы охлаждения
    1. Воздушное охлаждение
    2. Водяное охлаждение
  5. Скорость двигателя
    1. Высокоскоростной двигатель
    2. Среднеоборотный двигатель 901 89
    3. Тихоходный двигатель
  6. Область применения
    1. Стационарный двигатель
    2. Автомобильный двигатель
    3. Портативный двигатель
    4. Авиационный двигатель
  7. Способ зажигания
    1. Двигатель с искровым зажиганием
    2. Двигатель с воспламенением от сжатия
  8. Расположение цилиндров двигателя
    1. Горизонтальный двигатель
    2. Вертикальный двигатель
    3. Радиальный двигатель
    4. V-образный двигатель

900 36 Принцип работы четырехтактного двигателя

В двигателе внутреннего сгорания возвратно-поступательное движение поршень внутри цилиндра преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

Движение поршня вниз обусловлено расширением продуктов сгорания при сгорании топлива в цилиндре двигателя. Когда двигатель работает, циклически происходят четыре события. Они бывают всасывающие, компрессионные, силовые (расширяющие) и вытяжные.

Работа четырехтактного бензинового двигателя

Бензиновый двигатель работает по принципу обратного цикла, также известного как цикл постоянного объема. Свеча зажигания, установленная в верхней части крышки, инициирует воспламенение бензина. В четырехтактном двигателе все процессы, т. е. всасывание, сжатие, мощность и выпуск, совершаются за два оборота коленчатого вала. Они следующие.

Ход всасывания

Ход начинается, когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ). Поршень движется вниз. Впускной клапан открывается. Смесь паров бензина и воздуха, пропорционально смешанная карбюратором, поступает в цилиндр и заполняет пространство в цилиндре. Поршень достигает своего нижнего положения, известного как нижняя мертвая точка (НМТ).

Такт сжатия

Поршень движется вверх после такта впуска. Впускной клапан закрывается, когда поршень движется вверх. Выпускной клапан также остается закрытым. Поршень сжимает топливно-воздушную смесь, выталкивая ее вверх в зазор в верхней части цилиндра. Давление и температура смеси увеличивались при сжатии.

Рабочий ход

Топливно-воздушная смесь при высоком давлении и температуре воспламеняется от искры. Искра воспламеняет топливно-воздушную смесь. Это горение еще больше увеличивает давление и температуру газов. Газы расширяются, создавая взрывную силу, толкающую поршень вниз.

Поршень движется вниз с большим ускорением. Поршень соединен с шатуном. Шатун крепится к коленчатому валу. Линейное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

Такт выпуска

Поршень достигает нижнего центра в конце рабочего хода. Выпускной клапан открывается, буровые газы выходят с большей скоростью. Поршень движется вверх от нижнего центра и выталкивает оставшиеся сгоревшие газы внутрь цилиндра. В конце такта выпуска выпускной клапан закрывается. Цикл повторяется. За каждые 4 хода поршня коленчатый вал делает один оборот.

Читайте также: Какова функция впускного и выпускного коллектора?

Работа четырехтактного дизельного двигателя

Основная конструкция четырехтактного дизельного двигателя такая же, как и у четырехтактного бензинового двигателя, за исключением того, что вместо свечи зажигания на ее месте на рис. Топливный насос подает топливо к форсунке под более высоким давлением. Он работает в дизельном цикле или цикле постоянного давления.

Такт всасывания

Такт всасывания является первым тактом. Поршень движется вниз. Впускной клапан открыт, воздух поступает в цилиндр и заполняет пространство. Поршень достигает нижнего центра и снова начинает двигаться вверх.

Такт сжатия

Поршень начинает движение вверх, впускной клапан закрыт. Воздух сжат. Давление и температура воздуха увеличиваются из-за сжатия. Непосредственно перед тем, как поршень достигает верхней мертвой точки, в цилиндр впрыскивается дизельное топливо.

Топливо распыляется с помощью форсунки Fuci. Топливо распыляется под очень высоким давлением, преодолевая давление сжатого воздуха, и смешивается с воздухом. Воздух содержит Кислород. Поскольку топливо представляет собой углеводород, температура сжатого воздуха достаточна для начала горения. Топливо сгорает.

Рабочий ход

Поршень движется от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Тепло, выделяющееся при сгорании, еще больше увеличивает давление и температуру воздуха. Максимальное давление и температура отработавших газов воздействуют на верхнюю часть поршня и заставляют поршень двигаться последним, ускоряя движение поршня вниз. Это силовой ход. Непосредственно перед тем, как поршень достигает нижней мертвой точки, открывается выпускной клапан.

Такт выпуска

Поршень достигает нижней мертвой точки и начинает движение вверх. Сгоревшие газы выталкиваются поршнем. Газы выходят через выпускной клапан. Прежде чем поршень достигнет верхней мертвой точки, впускной клапан открывается. Цикл повторяется.

Читайте также: Работа роторного двигателя Ванкеля

Принцип работы двухтактного двигателя

Работа двухтактного бензинового двигателя

Двухтактному двигателю требуется один оборот коленчатого вала или два хода поршня для завершения цикла событий (т. е. всасывание, сжатие, мощность и выхлоп).

Двухтактный бензиновый двигатель также работает по принципу обратного цикла. На рис. 4.4 показаны конструкция и работа двухтактного бензинового двигателя.

Первый ход

Предположим, что поршень находится в НМТ. Во время этого хода поршень перемещается вверх от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. Он закрывает передаточный порт и выпускной порт.

Находящаяся в цилиндре бензино-воздушная смесь сжимается. За счет движения поршня вверх в картере создается частичное разрежение, и свежий заряд всасывается в картер через открытое впускное отверстие. В конце этого хода поршень достигает положения ВМТ.

Второй такт

Сжатый заряд воспламеняется в камере сгорания с помощью электрической искры, создаваемой свечой зажигания, незадолго до завершения такта сжатия. За счет сгорания поршень перемещается вниз.

Во время этого хода впускная часть перекрывается поршнем, и свежий заряд сжимается в картере. Дальнейшее движение поршня вниз открывает выпускное отверстие, а затем перепускное отверстие.

Расширенные газы начинают выходить через выпускное отверстие, и в то же время свежий заряд, уже сжатый в картере двигателя, нагнетается в цилиндр через перепускное отверстие.

Заряд попадает в дефлектор, на головку поршня, поднимается к верхней части цилиндра и выталкивает большую часть выхлопных газов. Теперь поршень находится в положении нижней мертвой точки. Цилиндр полностью заполнен зарядом. Затем цикл событий повторяется.

Читайте также: Какова функция однодискового сцепления?

Двухтактный дизельный двигатель

Двухтактный дизельный двигатель работает так же, как и бензиновый двигатель, но он впрыскивает дизельное топливо в конце такта сжатия. Принцип работы приведен ниже:

Первый такт

По мере того, как поршень движется вниз на рабочем такте, он сначала открывает выпускное отверстие, и давление в цилиндре падает до атмосферного, поскольку продукты сгорания выходят из цилиндра.

Дальнейшее движение поршня вниз открывает перепускное отверстие, и слегка сжатый воздух поступает в цилиндр двигателя из картера. Благодаря дефлектору в верхней части поршня воздух будет двигаться вверх к верхней части цилиндра и вытеснять оставшиеся выхлопные газы через выпускное отверстие.

Второй ход

Во время движения поршня вверх сначала закрывается переходное отверстие, а затем выпускное отверстие. Как только выпускное отверстие закрывается, начинается сжатие воздуха. По мере движения поршня вверх давление в картере падает, поэтому свежий воздух поступает в картер через открытое впускное отверстие.

Непосредственно перед окончанием такта сжатия топливо нагнетается под давлением в виде мелкодисперсной струи в цилиндр двигателя через форсунку в этот горячий воздух в этот момент температура сжатого воздуха достаточно высока для воспламенения топлива .

Внезапно повышается давление и температура продуктов сгорания. Скорость впрыска топлива такова, чтобы поддерживать постоянное давление газа в течение периода сгорания. Из-за повышенного давления поршень давит вниз с большой силой.

Затем горячие продукты сгорания расширяются. При расширении часть произведенной тепловой энергии преобразуется в механическую работу. Когда поршень находится в нижней части хода, он открывает выпускное отверстие, которое позволяет газам выходить из цилиндра. На этом цикл завершается, и цилиндр двигателя снова готов всасывать воздух.

Читайте также: Типы турбокомпрессоров: их плюсы и минусы [PDF]

Разница между паровыми двигателями и двигателями внутреннего сгорания

Ниже приведены различия между паровым двигателем и двигателем внутреннего сгорания:

Читайте также: Какие различные типы теплообменников и их использование?

Разница между бензиновым двигателем и дизельным двигателем

Основное различие между бензиновым двигателем и дизельным двигателем заключается в том, что бензиновый двигатель всасывает смесь бензина и воздуха во время такта всасывания. А дизельный двигатель всасывает только воздух во время такта всасывания.

Бензиновый двигатель работает по циклу Отто. Его легко запустить, он легче и дешевле, у него высокие эксплуатационные расходы и низкие затраты на техническое обслуживание.

Дизельный двигатель работает по дизельному циклу. Его трудно запустить, он тяжелее и дороже, у него низкие эксплуатационные расходы и высокие затраты на техническое обслуживание.

Тепловой КПД бензиновых двигателей составляет около 26%. Это высокоскоростные двигатели, которые используются в легковых автомобилях. Где тепловой КПД дизельных двигателей составляет около 40%. Это тихоходные двигатели, которые используются в большегрузных автомобилях.

Применение двигателей внутреннего сгорания

Ниже приведены области применения двигателей внутреннего сгорания:

  1. Двигатели внутреннего сгорания используются в дорожных транспортных средствах, таких как скутеры, мотоциклы, автобусы и т.