Основные системы и механизмы двс: ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ • Большая российская энциклопедия |

Белорусский государственный университет транспорта — БелГУТ (БИИЖТ)

Двигатель внутреннего сгорания это — Самое интересное

Эволюция двигателя внутреннего сгорания

Проектирование и применение новых систем сгорания для двигателей внутреннего сгорания

События

Анонсы

Новости

БелГУТ на Доске почета

КУДА ПОСТУПАТЬ

Предложения

Видеотека

Фотогалерея

Что такое ДВС в автомобиле и как он работает

Кто и когда изобрел первый двигатель внутреннего сгорания

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Как работает двигатель внутреннего сгорания

Где используются двигатели внутреннего сгорания

Строение двигателя внутреннего сгорания: преимущества узла

1955

Впрыск топлива

1962

Турбокомпрессор

1964

Роторный двигатель

1981

Деактивация цилиндров

2012

Степень сжатия

Как поступить в БелГУТ

Ответы на частые

Содержание

Регистрация на юбилейную конференцию
«ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ ТРАНСПОРТНОГО И СТРОИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСОВ»

вопросы абитуриентов

Все события

Все анонсы

Объявлен прием в аспирантуру и докторантуру. ..
V ЮБИЛЕЙНАЯ Международная научно-практическая конф…
Поступающим в магистратуру
Курсы по творчеству
Списки зачисленных на условиях целевой подготовки …
Всебелорусская МИНУТА МОЛЧАНИЯ…
Заседание совета университета…
Вступительная кампания 2023
О графике работы университета в дни ЦТ…
Открытие выставки «Архитектурные концепции в дипло…

Университет

Абитуриентам

Студентам

Конференции

Приглашения

Объявлен прием в аспирантуру и докторантуру…

V ЮБИЛЕЙНАЯ Международная научно-практическая конф…

Поступающим в магистратуру

Курсы по творчеству

Университет

Международные связи

Спорт

ИВР

Жизнь студентов

Новости подразделений

Университет

Освящение погон — духовное напутствие молодым офицерам. ..
23 июня 2023

Воспитательная работа

А стройотряды уходят дальше…
23 июня 2023

Университет

Благодарность Президента – Татьяне Хохляковой…
23 июня 2023

Университет

Первый выпуск студентов специальности «Информационные системы и технол…
23 июня 2023

Университет

Лауреат XXIX Республиканского конкурса научных работ студентов …
22 июня 2023

Воспитательная работа

МИНУТА МОЛЧАНИЯ
22 июня 2023

Воспитательная работа

Тихим летним утром в 4 часа
22 июня 2023

Университет

День всенародной памяти жертв Великой Отечественной войны и геноцида б. ..
22 июня 2023

Университет

Стипендиаты Президента Республики Беларусь…
22 июня 2023

Другие новости

Звание Почетного профессора присвоено двум профессорам БелГУТа…
Семинар-совещание по профориентационной работе…
Выпускник Сергей Гончаров и проректор Степан Васильев на «Добрый вечер…
Выставка к юбилею ученого. Коврига Анатолий Николаевич…
Виртуальная выставка «По пути мира и созидания» …
Текущая информация о работе комиссии по противодействию коррупции…
Интеллектуальный квиз для студентов
Над местом слияния рек… Экскурсия в Лоев…
Зачислены наиболее мотивированные абитуриенты…
Выбран дизайн интерьера и экстерьера ресторана «Чараўница»…
Об экологической и биологической безопасности говорили в Ветковском ра…

Достижения университета

Все факультеты

Все предложения

Все видео

Все фото

Содержание

1 Что такое ДВС в автомобиле и как он работает
2 Кто и когда изобрел первый двигатель внутреннего сгорания
3 Устройство двигателя внутреннего сгорания
4 Как работает двигатель внутреннего сгорания
5 Где используются двигатели внутреннего сгорания
6 Строение двигателя внутреннего сгорания: преимущества узла

ДВС или двигатель внутреннего сгорания — это один из основных агрегатов в любом современном автомобиле. Благодаря этому узлу машина получает возможность перемещаться в пространстве: мотор преобразует движения поршня во вращение коленвала. Заметим, что силовой агрегат устанавливается не только в авто, но и мототехнике, судах, тепловозах, самолетах и многих других типах транспортных средств. Кроме того, мотором оснащаются различные инструменты и определенные виды оборудования.

Вопрос о том, кто придумал двигатель внутреннего сгорания, остается открытым. Причина в том, что в его текущем виде механизм появлялся постепенно. Наибольший вклад внесли такие изобретатели:

Джон Барбер — изобрел газовую турбину в 1791 году.
Этьен Ленуар — придумал газовый “двигатель Ленуара” в 1860 году. Это был первый ДВС, который выпускался серийно.
Николаус Отто — разработал двигатель с искровым зажиганием в 1861 году.
Джордж Брайтон — запатентовал в 1872 году двухтактный, двухцилиндровый ДВС.

Таким образом нельзя точно сказать, кто придумал ДВС, так как в проектировании и разработке этого механизма принимали участие множество изобретателей. Отдельного упоминания заслуживает Филипп Лебон. Он внес большой вклад в изобретение ДВС, когда открыл в 1799 году светильный газ и предложил использовать его в качестве топлива для двигателей. На то время идея так и не нашла практического применения, однако наработки Лебона использовали многие другие изобретатели в своих последующих работах.

Считается, что первым, кто изобрел ДВС, является Этьен Ленуар. Он сконструировал мотор мощностью всего 12 л.с., который работал на смеси воздуха со светильным газом. Коэффициент полезного действия (КПД) у механизма не превышал 4,65%, однако он все равно получил определенное распространение и применялся в качестве лодочного мотора.

Заметим, что устройство ДВС может отличаться, так как существует множество типов силовых агрегатов. Наиболее известной сегодня является поршневая разновидность. Именно такие механизмы устанавливаются в большинстве машин. Кроме того, встречаются и другие типы двигателей внутреннего сгорания — это менее распространенные газотурбинный и роторно-поршневой.

Для примера рассмотрим устройство поршневого мотора. Его основной частью является корпус. В него входят блок цилиндров и головка, а также два механизма:

Разобравшись, как устроен двигатель внутреннего сгорания, взглянем на основные системы узла:

Впускная — подает воздух внутрь мотора.
Выпускная — очищает и выводит выхлопные газы в атмосферу.
Топливная — подает горючее в силовую установку.
Впрыска — является частью топливной системы. Участвует в образовании горючей смеси.
Смазки — отвечает за своевременную обработку трущихся комплектующих моторным маслом.
Охлаждения — система двигателя внутреннего сгорания, которая способствует отведению тепла от наиболее горячих частей агрегата.
Зажигания — поджигает смесь, образующуюся внутри камеры сгорания.
Управления двигателем — отвечает за электронное руководство всеми процессами в силовой установке.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания заключается в эффекте термического расширения:

Внутри мотора сгорает топливо.
Происходит тепловое расширение, которое воздействует на поршень агрегата.
Этот компонент приходит в движение, за счет чего начинает вращаться коленчатый вал. Это обеспечивает работу всего узла.

За один цикл коленвал оборачивается два раза, а сам процесс включает несколько тактов. Чтобы понять, как работает ДВС, рассмотрим каждый из них:

Впуск — сначала во впускном коллекторе происходит смесеобразование. Затем вещество поступает в камеру сгорания через открывшиеся клапаны.
Сжатие — смесь сжимается в цилиндре.
Рабочий ход — происходит воспламенение, вследствие которого внутри агрегата образуется очень много газов. Они давят на поршень и перемещают его. За счет передачи механического усилия происходит вращательное движение коленвала.
Выпуск — отработавшие газы выводятся в атмосферу через клапаны. Предварительно они очищаются и охлаждаются в выпускной системе.

Учитывая принцип работы ДВС, КПД у моторов находится на уровне 40%. Это обусловлено тем, что когда один цилиндр выполняет рабочий ход, другие отвечают за оставшиеся такты. Это связано с особенностями конструкции узла: если бы рабочие циклы выполнялись одновременно, силовой агрегат не смог бы функционировать равномерно.

Узнав, как работает бензиновый двигатель внутреннего сгорания, специалисты начали применять его в качестве основного узла во всевозможных видах транспортных средств. Сегодня этот механизм применяется не только в легковых и грузовых автомобилях, но и в мопедах, квадроциклах, лодках, судах, теплоходах, вертолетах и многих других.

Заметим, что моторы также используются в различных бензоинструментах: бензопилах, газонокосилках, триммерах, угловых шлифмашинках и так далее. Отдельного упоминания заслуживает тот факт, что ДВС нашли широкое применение в автономных и передвижных электростанциях, генераторах, компрессорах и ином оборудовании.

Сегодня значительно расширился перечень того, какие есть виды двигателей внутреннего сгорания. Выделим наиболее распространенные и часто встречающиеся из них:

Поршневые — самые распространенные механизмы. Принцип их функционирования мы описали выше.
Карбюраторные — перед подачей в цилиндры горючая смесь образуется непосредственно в карбюраторе.
Инжекторные — горючее впрыскивается в коллектор через форсунки.
Дизельные — в отличие от бензиновых ДВС, смесь воспламеняется за счет высокой температуры. То есть в таких агрегатах не применяются свечи зажигания.
Роторные — энергия трансформируется за счет вращения ротора газами.
Газотурбинные — газовая турбина приводит в действие нагнетатель. Этот узел сжимает воздух непосредственно перед воспламенением смеси.

Если не рассматривать конструктивные особенности каждого силового агрегата отдельно, все механизмы характеризуются рядом преимуществ. Именно они определяют широчайшее применение этих узлов:

автономность;
сравнительно невысокая стоимость;
многотопливность — существуют механизмы, работающие на бензине, дизеле и газе;
высокая степень надежности узла;
неприхотливость в работе;
относительная простота обслуживания.

Наиболее важный вопрос — какая температура в двигателе внутреннего сгорания, так как любой мотор уязвим к перегреву. Из-за неправильного охлаждения узел не будет правильно функционировать, может в любой момент выйти из строя. Чтобы этого не произошло, нужно своевременно ремонтировать ДВС.

Если речь про автомобили, вы всегда можете записаться на обслуживание в наш автосервис: механики Oiler проверят двигатель и починят его, если это потребуется. Записаться на обслуживание можно на нашем сайте или по контактным телефонам.

Люди строят автомобили уже более века, и почти под каждым капотом стоит двигатель внутреннего сгорания. Вот уже 100 лет его принцип остается прежним: поступает воздух и топливо, в цилиндрах происходит взрыв, и сила толкает вас вперед. Но каждый год инженеры оттачивают двигатель внутреннего сгорания, чтобы он двигался быстрее и дальше, делая его более эффективным, чем прежде, и производя мощность, которую вы раньше видели только на суперкарах. Состояние двигателя внутреннего сгорания никогда бы не зашло так далеко без этих значительных скачков. Вот как мы дошли до этого момента.

До впрыска топлива подача бензина в камеру сгорания была неточным и привередливым процессом. Карбюраторы часто нуждались в очистке и ремонте, и на них влияли погодные условия, температура и высота над уровнем моря. Для сравнения, впрыск топлива был простым: он помогал двигателю работать более плавно, устойчиво на холостом ходу, работать более эффективно и устранял надоедливую рутинную регулировку воздушной заслонки каждый раз, когда вы ее запускали. Произведенный из самолетов военного времени, он впервые попал в автомобиль в 1955. В том же году Стирлинг Мосс и Денис Дженкинсон проехали на гоночном автомобиле Mercedes-Benz 300SLR изнурительную гонку Mille Miglia протяженностью 992 мили в Италии, выиграв рекорд, который так и не был побит: 10 часов, 7 минут и 48 секунд.

Британский автогонщик Стирлинг Мосс на пути к победе в итальянской гонке Mille Miglia и установлению нового рекорда.

Keystone//Getty Images

Дорожная версия Benz стала не только первым серийным автомобилем с системой впрыска топлива, разработанной Bosch, но и самым быстрым автомобилем в мире. Два года спустя Chevrolet поставила на Corvette двигатель «Fuelie» с системой впрыска топлива Rochester Ramjet, которая смогла разогнать 300SL. Тем не менее именно системы Bosch с электронным управлением использовались почти всеми автопроизводителями в Европе, и к 80-м годам система впрыска топлива завоевала мир.

Турбокомпрессор — одна из жемчужин усовершенствования двигателей. Турбина в форме улитки, нагнетающая больше воздуха в цилиндр, когда-то позволяла 12-цилиндровым истребителям времен Второй мировой войны взлетать выше, быстрее и дальше. Угадай, что? То же самое происходит и на земле. Когда в 1962 году дебютировал первый автомобиль с турбонаддувом, он не был найден под капотом легкого европейского малолитражного автомобиля, вашего BMW 2002 или Saab 99, а принадлежал мозговому тресту General Motors, полному денег и желающему опробовать новые технологии.

Предоставлено Hagerty

В то время для Oldsmobile Jetfire требовалось — почти при каждой заправке топливного бака — добавление «Turbo Rocket Fluid», причудливое название Jetsons для дистиллированной воды и метанола. GM отказалась от этой концепции в середине десятилетия. Но к концу 1970-х такие компании, как BMW, Saab и Porsche, взяли на себя мантию, доказали свою ценность в автоспорте, и теперь каждый автомобиль имеет турбокомпрессор. Почти.

Турбокомпрессор пошел от грязной ходовой уловки в вашем 930 Turbo для выполнения семейных обязанностей в вашей Mazda CX-9, чей 2,5-литровый двигатель был оснащен первой в своем роде системой Dynamic Pressure Turbo в 2016 году. Это принцип «большой палец над садовым шлангом» в действии: поток ускоряет выпуск выхлопных газов в турбину, улучшая реакцию на низких оборотах и уменьшая турбо-задержку. Кроме того, с более строгими стандартами выбросов и эффективности, это необходимый компонент для выжимания большой мощности из самых маленьких и легких двигателей. И крутящий момент! Вам больше не нужно сбивать какие-либо «мессершмитты», чтобы почувствовать себя запихнутым в кресло.

Единственным двигателем, по-настоящему сломавшим шаблон — единственным, который был запущен в производство, — было роторное чудо инженера Феликса Ванкеля, треугольник внутри овала, вращающийся как демон. По самой своей конструкции роторный двигатель легче, менее сложен и имеет более высокие обороты, чем обычная поршневая коробка. Mazda и несуществующий немецкий производитель автомобилей NSU были первыми, кто подписал контракт; в 1964 году NSU Spider стал первым серийным автомобилем с Ванкелем.

Mazda, однако, была единственной компанией, которая действительно работала с ним — первой Mazda с роторным двигателем был Cosmo 1967 года, предок длинной линейки спортивных автомобилей, седанов и даже пикапа, вплоть до последний RX-8 сошел с конвейера в 2012 году. Концепт RX-Vision 2016 года, представленный на Токийском автосалоне в 2015 году, подтвердил непристойный слух о том, что группа преданных своему делу инженеров, которым нечего терять, все еще разрабатывает следующий великий роторный двигатель. двигатель, где-то в скунсворке Хиросимы.

Вверху слева: Mazda Cosmo Sport 110S 1967 г. ; справа и слева внизу: роторный двигатель Mazda RENESIS

Предоставлено Mazda

Идея проста. Чем меньше цилиндров работает, тем лучше пробег. Как превратить V8 в четырехцилиндровый? Если бы вы были Cadillac примерно в 1981 году, вы представили двигатель с метким названием 8-6-4, в котором использовались соленоиды с электронным управлением для закрытия клапанов на двух или четырех цилиндрах. Это должно было повысить эффективность, скажем, при движении по шоссе. Но последовавшая за этим ненадежность и неуклюжесть были настолько печально известны, что никто не осмеливался повторить это в течение двадцати лет.

Теперь, у нескольких производителей, эта идея, наконец, работает — и она просочилась к двигателям меньшего размера.

Наука работает следующим образом: чем меньше в цилиндре двигателя вы можете сжать воздух и топливо, тем больше энергии вы получите, когда он взорвется. Объем, который может сжать поршень, и есть степень сжатия. Но производители не могут завышать степень сжатия слишком высоко, иначе смесь воспламенится сама по себе; последующий «стук» разорвет двигатель на части.

В самый разгар 1970-х годов, задыхаясь от норм смога и вынужденных бороться с неэтилированным бензином, производители построили массивные V8, которые хрипели. Этих больших парней сдерживала мучительно низкая степень сжатия — свинец, который когда-то был в бензине, предотвращал детонацию. Благодаря электронному управлению подачей топлива и лучшему пониманию контроля выбросов двигатели стали производить больше мощности при уменьшении рабочего объема.

Двигатель Mazda SKYACTIV-G 2018 года с отключением цилиндров развивает мощность 187 лошадиных сил и крутящий момент 186 Нм.

Предоставлено Mazda

В 2012 году в производство был запущен двигатель Mazda SKYACTIV-G с самой высокой степенью сжатия для серийного двигателя, поразительной 14:1 (в Америке 13:1), позволяющей извлекать энергию практически из любой капля бензина без кучи смогового оборудования. Следующее новшество Mazda подняло высокую степень сжатия на новый уровень. SKYACTIV-X использует искровое воспламенение от сжатия (SPCCI) для воспламенения воздушно-топливных смесей с минимальным количеством бензина, сочетая крутящий момент дизельного двигателя с высокими оборотами бензинового двигателя.

Даже спустя столетие, даже с альтернативными видами топлива и методами движения, двигатель внутреннего сгорания остается самой большой игрой в городе. Спустя столько времени основы не изменились. Но всегда найдется автомобильная компания, которая захочет представить что-то новое, и это постоянное совершенствование является ключом к сохранению актуальности двигателей внутреннего сгорания в ближайшие годы.

1
Дата :
2023-06-01

14
Дата :
2023-06-14

15
Дата :
2023-06-15

21
Дата :
2023-06-21

22
Дата :
2023-06-22

В двигателях внутреннего сгорания конструкция системы сгорания сильно влияет на поток в цилиндре, взаимодействие стенок брызг, смешивание топлива и воздуха, сгорание и, в конечном счете, на характеристики двигателя и характеристики выбросов. Таким образом, система сгорания двигателя, включая конструкцию головки блока цилиндров, параметры топливной форсунки, конфигурацию форкамеры и форму камеры сгорания поршня, должна быть оптимизирована, чтобы максимизировать эффективность и минимизировать выбросы загрязняющих веществ.
Разработка и оптимизация систем сгорания основывается на моделировании на уровне системы для установления граничных условий; он включает в себя как моделирование вычислительной гидродинамики (CFD), так и тестирование двигателя. Для заданного набора конструктивных параметров системы сгорания и заданных условий эксплуатации CFD-моделирование прогнозирует аспекты рабочего цикла, такие как эффективность или выбросы загрязняющих веществ. Все более мощные компьютерные кластеры и даже суперкомпьютеры могут оценивать множество комбинаций проектных параметров в любом количестве рабочих условий. Методы оптимизации включают, помимо прочего, планирование экспериментов, генетические алгоритмы и общие методы машинного обучения. Наиболее перспективные конструкции дорабатываются с помощью экспериментов с двигателями для реализации ожидаемого потенциала эффективности.

В то время как моделирование CFD является бесценным инструментом и успешно способствовало разработке экологически чистых и эффективных двигателей, неясно, как продолжение существующих методов может привести к дальнейшему совершенствованию конструкции системы сгорания. Например, несколько аспектов конструкции системы сгорания могут влиять на поток в цилиндре, и часто оптимум достигается без понимания того, были ли геометрия или другие конструктивные особенности ответственны за положительное улучшение потока. В более широком смысле, физические механизмы, которые отличают удачный набор геометрических параметров от неудачного набора, недостаточно хорошо изучены, и очень большое количество результатов моделирования CFD редко используется для обеспечения этого понимания. Кроме того, передовые стратегии сгорания, такие как воспламенение от сжатия бензина и форкамерное сгорание, продемонстрировали потенциал для чистого и эффективного сгорания. Разработка геометрии поршня для таких концепций двигателей находится в зачаточном состоянии, поэтому потенциал для улучшения может быть относительно большим. Текущая тема исследования сосредоточена на усовершенствованных конструкциях систем сгорания и новых подходах к их разработке и оптимизации для снижения расхода топлива и выбросов загрязняющих веществ для различных концепций сгорания двигателей.

Вклад в эту тему исследования включает рукописи, описывающие достижения в проектировании систем сгорания как для обычных, так и для усовершенствованных режимов сгорания как на обычных, так и на альтернативных двигателях. К ним относятся:
• Новые подходы или алгоритмы к проектированию и оптимизации геометрии портов, параметров сопла топливной форсунки, конфигураций форкамеры и формы камеры сгорания
• Экспериментальные и/или численные исследования новых конструкций систем сгорания и их влияние на эффективность и выбросы.