Какой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания

Перышкин Физика ГДЗ § 22. – Рамблер/класс

Хай, там же в параграфе все написано, как вы читаете? или ленитесь?
§ 22. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
1. Двигатель внутреннего сгорания - это тепловой двигатель, топливо в котором сгорает прямо в цилиндре внутри самого двигателя.
2. Простейший двигатель внутреннего сгорания состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединенный внизу шатуном с коленчатым валом. Два клапана в верхней части цилиндра открываются и закрываются автоматически в нужные моменты. Один клапан служит для подачи в цилиндр горючей смеси, воспламеняющейся от свечи, другой клапан выпускает отработавшие газы.
3. При сгорании горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания сначала значительно повышается температура до 1600°C-l800°C и давление на поршень возрастает, газы, расширяясь, толкают поршень и коленчатый вал, совершая механическую работу. Газы при этом охлаждаются, так как часть их внутренней энергии превращается в механическую энергию.
4. Рабочий цикл двигателя происходит за четыре хода (такта) поршня, при этом коленчатый вал делает два оборота.
5. Такты поршня имеют названия в соответствии с происходящими в них процессами: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Впуск - поршень движется вниз, в цилиндре создается разряжение, открывается клапан и в цилиндр поступает горючая смесь, клапан закрывается, коленчатый вал совершает пол-оборота. Сжатие - коленчатый вал продолжает поворот, поршень движется вверх и сжимает горючую смесь, она воспламеняется от искры и быстро сгорает. Рабочий ход - поршень под давлением газов опускается вниз, передавая толчок шатуну и коленчатому валу с маховиком при закрытых клапанах. В конце третьего такта открывается другой клапан для выпуска продуктов сгорания в атмосферу. Выпуск - поршень движется вверх, продукты сгорания выходят через клапан, в конце такта клапан закрывается.
6. Маховик, обладая значительной инерционностью, необходим для передачи движения поршню в следующих тактах.

Двигатель внутреннего сгорания — урок. Физика, 8 класс.

Обрати внимание!

Двигатель внутреннего сгорания — распространённый вид теплового двигателя, который работает на жидком топливе (бензин, керосин, нефть) или горючем газе.

Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень \( 3\), соединённый при помощи шатуна \(4\) с коленчатым валом \(5\).

Два клапана, впускной \(1\) и выпускной \(2\), при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты.

клапан для подачи горючей смеси;
клапан для удаления отработанных газов;
цилиндр;
шатун;
коленчатый вал;
свеча для воспламенения горючих газов в цилиндре 3.

Рис. \(1\). Устройство двигателя

Ход поршня — расстояние между мёртвыми точками, крайними положениями поршня в цилиндре.

Такие двигатели называют четырёхтактными, т.к. рабочий цикл происходит за четыре хода или такта: впуск (а), сжатие (б), рабочий ход (в) и выпуск (г).

Рис. \(2\). Процесс работы двигателя

1 такт (впуск) — поршень «всасывает» горючую смесь.

2 такт (сжатие) — при сжатии температура смеси и давление повышаются.

3 такт (рабочий ход) — рабочая смесь воспламеняется от электрической искры свечи зажигания (поршень под действием этого давления начинает перемещаться к нижней мёртвой точке, создавая крутящий момент).

4 такт (выпуск) — выброс отработанных газов.

После такта выпуска начинается новый рабочий цикл, всё повторяется.

Для того чтобы вращение вала было более равномерным, двигатель обычно делают многоцилиндровым: 2-, 3-, 4-, 6-, 8-цилиндровым и т.д.

Источники:

Рис. 1. Устройство двигателя. © ЯКласс.
Рис. 2. Процесс работы двигателя. © ЯКласс.
http://usauto.ucoz.ru/news/bilet_6/2011-04-26-4

http://autooboz.info/wp-content/uploads/2007/09/dvigatel-vnutrennego-sgoraniya2.jpg

http://dvigyn.com/wpcontent/images_18/princip_raboti_dvigatelya_vnutrennego_sgoraniya_v_4_takta-2.jpg

http://dvigyn.com/wpcontent/images_18/princip_raboti_dvigatelya_vnutrennego_sgoraniya_v_4_takta-3.jpg

Двигатель внутреннего сгорания - Технарь

Двигатель внутреннего сгорания — распространенней вид теплового двигателя, в нем топливо сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Отсюда и происходит название этого двигателя.

Двигатели внутреннего сгорания работают на жидком топливе (бензин, керосин, нефть) или на горючем газе.

Такой тип теплового Двигателя обычно устанавливают на большинстве автомобилей. На рисунке 204 показан разрез простейшего двигателя внутреннего сгорания. Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень 3, соединенный при помощи шатуна 4 с коленчатым валом 5. На валу укреплен тяжелый маховик 6, предназначенный для уменьшения неравномерности вращения вала.

В верхней части цилиндра имеются два клапана 1 и 2, которые при работе, двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через клапан 1 в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи 7, а через клапан 2 выпускаются отработавшие газы.

В цилиндре такого двигателя периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха. Температура газообразных продуктов сгорания достигает 1600-1800°С. Давление на поршень при этом резко возрастает. Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним и коленчатый вал, совершая механическую работу. При этом они охлаждаются, так как часть их внутренней энергии превращается в механическую энергию.

Рассмотрим более подробно, схему работы такого двигателя. Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называют ходом поршня.

Один рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня, или, как говорят, за четыре такта. Поэтому такие двигатели называют четырехтактными. Один ход поршня, или один такт двигателя, совершается за пол-оборота коленчатого вала.

При повороте вала двигателя в начале первого такта поршень движется вниз (рис. 205, а). Объем над поршнем увеличивается. Вследствие этого в цилиндре создается разрежение. В это время открывается клапан 1 ив цилиндр входит горючая смесь. К концу первого такта цилиндр заполняется горючей смесью, а клапан 1 закрывается.

При дальнейшем повороте вала поршень движется вверх (второй такт) и сжимает горючую смесь (рис. 205, б). В конце второго такта, когда поршень дойдет до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь воспламеняется (от электрической искры) и быстро сгорает.

Образующиеся при сгорании газы давят на поршень и толкают его вниз (рис. 205, в). Под действием расширяющихся горячих газов (третий такт) двигатель совершает работу, поэтому этот такт называют рабочим ходом. Движение поршня передается шатуну, а через него коленчатому валу с маховиком. Получив сильный толчок, маховик затем продолжает вращаться по инерции и перемещает скрепленный с ним поршень при последующих тактах.

В конце третьего такта открывается клапан 2, и через него продукты сгорания выходят из цилиндра в, атмосферу. Выпуск продуктов сгорания продолжается и в течение четвертого такта, когда поршень движется вверх (рис. 205, г). В конце четвертого такта клапан 2 закрывается.

Затем циклы работы двигателя повторяются.

Итак, цикл двигателя состоит из следующих четырех процессов (тактов): впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска. В автомобильных двигателях пуск двигателя обычно осуществляется вспомогательным электрическим двигателем — стартером.

В автомобилях используют чаще всего четырехцилиндровые двигатели внутреннего сгорания, На рисунке 206 изображен разрез такого двигателя. Работа цилиндров согласуется так, что в каждом из них поочередно происходит рабочий ход, и коленчатый вал все время получает энергию от одного из поршней.

Имеются и восьмицилиндровые автомобильные двигатели. Многоцилиндровые двигатели в лучшей степени обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность.

Необходимой частью всякого двигателя внутреннего сгорания является система охлаждения, так как возможны и преждевременные вспышки горючей смеси и даже ее взрыв. Охлаждение цилиндров производится проточной водой или воздухом, поэтому двигатели внутреннего сгорания бывают с жидкостным или воздушным охлаждением.

Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвычайно разнообразно. Они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских судах.

Вопросы.

1. Какой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания? 2. Из каких основных частей состоит простейший двигатель внутреннего сгорания? 3. Какие физические явления происходят при сгорании горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания? 4. За сколько ходов, или тактов, происходит один рабочий цикл двигателя? Сколько оборотов делает при этом вал двигателя? 5. Какие процессы происходят в двигателе в течение каждого из четырех тактов? Как называют эти такты? 6. Какую роль играет маховик в двигателе внутреннего сгорания? 7. Какие двигатели внутреннего сгорания чаще всего применяют в автомобилях? 8. Где ещё, кроме автомобилей, применяют двигатели внутреннего сгорания?

устройство, принцип работы и классификация

Что такое ДВС?

ДВС (двигатель внутреннего сгорания) – один из самых популярных видов моторов. Это тепловой двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно внутри него самого – во внутренней камере. Дополнительные внешние носители не требуются.

ДВС работает благодаря физическому эффекту теплового расширения газов. Горючая смесь в момент воспламенения смеси увеличивается в объёме, и освобождается энергия.

Вне зависимости от того, о каком из ДВС идёт речь – о ДВС с искровым зажиганием – двигателе Отто (это, прежде всего, инжекторный и карбюраторный бензиновые двигатели) или о ДВС с воспламенением от сжатия (дизельный мотор, дизель) сила давления газов воздействует на поршень ДВС. Без поршня сложно представить большинство современных ДВС. В том числе, он есть даже у комбинированного ДВС. Только в последнем, кроме поршня, мотору работать помогает ещё и лопаточное оборудование (компрессоры, турбины).

Бензиновые, дизельные поршневые ДВС – это двигатели, с которыми мы активно встречаемся на любом транспорте, в том числе легковом, а ДВС, работающие не только за счёт поршня, но и за счёт компрессора, турбины – это решения, без которых сложно представить современные суда, тепловозы, автотракторную технику, самосвалы высокой грузоподъёмности, т.е. транспорт, где нужны двигатели средней (> 5 кВт) или высокой мощности (> 100 кВт).

Без двигателя внутреннего сгорания невозможно представить движение практически любого транспорта (кроме электрического) – автомобилей, мотоциклов, самолётов.

Несмотря на то, что технологии, в том числе, в транспортной сфере, развиваются семимильными шагами, ДВС на авто человечество будет устанавливать еще долго. Даже концерн Volkswagen, который, как известно, готовит масштабную программу электрификации модельного ряда своих двигателей, пока не спешит отказываться от ДВС. Открытой является информация, что автомобили с ДВС будут выпускаться не только в ближайшие 5, но и 30 лет. Да, время разработок новых ДВС у концерна уже подходит к финальной стадии, но производство никто сворачивать не будет. Нынешние актуальные разработки будут использоваться и впредь. Некоторые же концерны по производству авто и вовсе не спешат переходить на электромоторы. Это можно обосновать и экономически, и технически. Именно ДВС из всех моторов одни из наиболее надежных и при этом дешёвых, а постоянное совершенствование моделей ДВС позволяет говорить об уверенном прогрессе инженеров, улучшении эксплуатационных характеристик двигателей внутреннего сгорания и минимизации их негативного влияния на атмосферу.
Современные дизельные двигатели внутреннего сгорания позволяют снизить расход топлива на 25-30 %. Лучше всего такое уменьшение расхода топлива смогли достигнуть производители дизельных ДВС. Но и производители бензиновых двигателей внутреннего сгорания активно удивляют. Ещё в 2012-м году назад американский концерн Transonic Combustion (разработчик так называемых сверхкритических систем впрыска топлива) впечатлил решением TSCiTM. Благодаря новому подходу к конструкции топливного насоса и инжекторам, бензиновый двигатель стал существенно экономичней.
Большие ставки на ДВС делает и концерн Mazda. Он акцентирует внимание на изменении конструкции выпускной системы. Благодаря ей улучшена продувка газов, повышена степень их сжатия, а, вместе с тем, снижены и обороты (причём сразу на 15%). А это и экономия расхода топлива, и уменьшение вредных выбросов – несмотря на то, что речь идёт о бензиновом двигателе, а не о дизеле.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

При разнообразии конструктивных решений устройство у всех ДВС схоже. Двигатель внутреннего сгорания образован следующими компонентами:

Блок цилиндров. Блоки цилиндров – цельнолитые детали. Более того, единое целое они составляют с картером (полой частью). Именно на картер ставят коленчатый вал). Производители запчастей постоянно работают над формой блока цилиндров, его объемом. Конструкция блока цилиндров ДВС должна чётко учитывать все нюансы от механических потерь до теплового баланса.
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) – узел, состоящий из шатуна, цилиндра, маховика, колена, коленвала, шатунного и коренного подшипников. Именно в этом узле прямолинейное движение поршня преобразуется непосредственно во вращательное. Для большинства традиционных ДВС КШМ – незаменимый механизм. Хотя ряд инженеров пытаются найти замену и ему. В качестве альтернативы КШМ может рассматриваться, например, система кинематической схемы отбора мощности (уникальная российская технология, разработка научных сотрудников из «Сколково», направленная на погашение инерции, снижение частоты вращения, увеличение крутящего момента и КПД).

Газораспределительный механизм (ГРМ). Присутствует у четырехтактных двигателей (что это такое, ещё будет пояснено в блоке, посвященном принципу работы ДВС). Именно от ГРМ зависит, насколько синхронно с оборотами коленчатого вала работает вся система, как организован впрыск топливной смеси непосредственно в камеру, под контролем ли выход из нее продуктов сгорания.
Основным материалом для производства ГРМ выступает кордшнуровая или кордтканевая резина. Современное производство постоянно стремится улучшить состав сырья для оптимизации эксплуатационных качеств и повышения износостойкости механизма. Самые авторитетные производители ГРМ на рынке – Bosch, Lemforder, Contitech (все – Германия), Gates (Бельгия) и Dayco (США).
Замену ГРМ проводят через каждые 60000 - 90 000 км пробега. Всё зависит от конкретной модели авто (и регламента на неё) и особенностей эксплуатации машины.
Привод газораспределения нуждается в систематическом контроле и обслуживании. Если пренебрегать такими процедурами, ДВС может быстро выйти из строя.
Система питания. В этом узле осуществляется подготовка топливно-воздушной смеси: хранение топлива, его очистка, подача в двигатель.
Система смазки. Главные компоненты системы – трубки, маслоприемник, редукционный клапан, масляный поддон и фильтр. Для контроля системы современные решения также оснащаются датчиками указателя давления масла и датчиком сигнальной лампы аварийного давления. Главная функция системы – охлаждение узла, уменьшение силы трения между подвижными деталями. Кроме того, система смазки выполняет очищающую функцию, освобождает двигатель от нагара, продуктов, образованных в ходе износа мотора.
Система охлаждения. Важна для оптимизации рабочей температуры. Включает рубашку охлаждения, теплообменник (радиатор охлаждения), водяной насос, термостат и теплоноситель.
Выхлопная система. Служит для отвода от мотора продуктов сгорания.
Включает:
- выпускной коллектор (приёмник отработанных газов),
- газоотвод (приёмная труба, в народе- «штаны»),
- резонатор для разделения выхлопных газов и уменьшения их скорости,
- катализатор (очиститель) выхлопных газов,
- глушитель (корректирует направление потока газов, гасит шум).
Система зажигания. Входит в состав только бензодвигателей. Неотъемлемые компоненты системы – свечи и катушки зажигания. Самый популярный вариант конструкции – «катушка на свече». У двигателей внутреннего сгорания старого поколения также были высоковольтные провода и трамблер (распределитель). Но современные производители моторов, прежде всего, благодаря появлению конструкции «катушка на свече», могут себе позволить не включать в систему эти компоненты.
Система впрыска. Позволяет организовать дозированную подачу топлива.

В LMS ELECTUDE системе и времени впрыска уделяется особое внимание. Любой автомеханик должен понимать, что именно от исправности системы впрыска, времени впрыска зависит способность оперативно изменять скорость движения авто. А это одна из важнейших характеристик любого мотора.

Тонкий нюанс! При изучении устройства нельзя проигнорировать и такой элемент, как датчик положения дроссельной заслонки. Датчик не является частью ДВС, но устанавливается на многих авто непосредственно рядом с ДВС.

Датчик эффективно решает такую задачу, как передача электронному блоку управления данных о положении пропускного клапана в определенный интервал времени. Это позволяет держать под контролем поступающее в систему топливо. Датчик измеряет вращение и, следовательно, степень открытия дроссельной заслонки.

А изучить устройство мотора основательно помогает дистанционный курс для самообучения "Базовое устройство двигателя внутреннего сгорания автомобиля", на платформе ELECTUDE. Принципиально важно, что каждый может пошагово продвинуться от теории, связанной с ДВС и его составными частями, до оттачивания сервисных операций по регулировке. Этому помогает встроенный LMS виртуальный симулятор.

Принцип работы двигателя

Принцип работы классических двигателей внутреннего сгорания основан на преобразовании энергии вспышки топлива - тепловой энергии, освобождённой от сгорания топлива, в механическую.

При этом сам процесс преобразования энергии может отличаться.

Самый распространённый вариант такой:

Поршень в цилиндре движется вниз.
Открывается впускной клапан.
В цилиндр поступает воздух или топливно-воздушная смесь. (под воздействием поршня или системы поршня и турбонаддува).
Поршень поднимается.
Выпускной клапан закрывается.
Поршень сжимает воздух.
Поршень доходит до верхней мертвой точки.
Срабатывает свеча зажигания.
Открывается выпускной клапан.
Поршень начинает двигаться вверх.
Выхлопные газы выдавливаются в выпускной коллектор.

Важно! Если используется дизельное топливо, то искра не принимает участие в запуске двигателя, дизельное топливо зажигается при сжатии само.

При этом для понимания принципа работы важно не просто учитывать физическую последовательность, а держать под контролем всю систему управления. Наглядно понять её помогает схема учебного модуля ELECTUDE.

Обратите внимание, в дистанционных курсах обучения на платформе ELECTUDE при изучении системы управления дизельным двигателем она сознательно разбирается обособленно от системы регулирования впрыска топлива. Очень грамотный подход. Многим учащимся действительно сложно сразу разобраться и с системой управления, и с системой впрыска. И для того, чтобы хорошо усвоить материал, грамотно двигаться именно пошагово.

Но вернёмся к работе самого двигателя. Рассмотренный принцип работы актуален для большинства ДВС, и он надёжен для любого транспорта, включая грузовые автомобили.

Фактически у устройств, работающих по такому принципу, работа строится на 4 тактах (поэтому большинство моторов называют четырёхтактными):

Такт выпуска.
Такт сжатия воздуха.
Непосредственно рабочий такт – тот самый момент, когда энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую (для запуска коленвала).
Такт открытия выпускного клапана – необходим для того, чтобы отработанные газы вышли из цилиндра и освободили место новой порции смеси топлива и воздуха

4 такта образуют рабочий цикл.

При этом три такта – вспомогательные и один – непосредственно дающий импульс движению. Визуально работа четырёхтактной модели представлена на схеме.

Но работа может основываться и на другом принципе – двухтактном. Что происходит в этом случае?

Поршень двигается снизу-вверх.
В камеру сгорания поступает топливо.
Поршень сжимает топливно-воздушную смесь.
Возникает компрессия. (давление).
Возникает искра.
Топливо загорается.
Поршень продвигается вниз.
Открывается доступ к выпускному коллектору.
Из цилиндра выходят продукты сгорания.

То есть первый такт в этом процессе – одновременный впуск и сжатие, второй - опускание поршня под давлением топлива и выход продуктов сгорания из коллектора.

Двухтактный принцип работы – распространённое явление для мототехники, бензопил. Это легко объяснить тем, что при высокой удельной мощности такие устройства можно сделать очень лёгкими и компактными.

Важно! Кроме количества тактов есть отличия в механизме газообмена.

В моделей, которые поддерживают 4 такта, газораспределительный механизм открывает и закрывает в нужный момент цикла клапаны впуска и выпуска.

У решений, которые поддерживают два такта, заполнение и очистка цилиндра осуществляются синхронно с тактами сжатия и расширения (то есть непосредственно в момент нахождения поршня вблизи нижней мертвой точки).

Классификация двигателей

Двигатели разделяют по нескольким параметрам: рабочему циклу, типу конструкции, типу подачи воздуха.

Классификация двигателей в зависимости от рабочего цикла

В зависимости от цикла, описывающего термодинамический (рабочий процесс), выделяют два типа моторов:

Ориентированные на цикл Отто. Сжатая смесь у них воспламеняется от постороннего источника энергии. Такой цикл присущ всем бензиновым двигателям.
Ориентированные на цикл Дизеля. Топливо в данном случае воспламеняется не от искры, а непосредственно от разогретого рабочего тела. Такой цикл лежит в основе работы дизельных двигателей.

Чтобы работать с современными дизельными моторами, важно уметь хорошо разбираться в системе управлениям дизелями EDC (именно от неё зависит стабильное функционирование предпускового подогрева, системы рециркуляции отработанных газов, турбонаддува), особенностях системы впрыска Common Rail (CRD), механических форсунках, лямбда-зонда, обладать навыками взаимодействия с ними.

А для работы с агрегатами, работающими по циклу Отто, не обойтись без комплексного изучения свечей зажигания, системы многоточечного впрыска. Важно отличное знание принципов работы датчиков, каталитических нейтрализаторов.

И изучение дизелей, и бензодвигателей должно быть целенаправленным и последовательным. Рациональный вариант – изучать дизельные ДВС в виде модулей.

Классификация двигателей в зависимости от конструкции

Поршневой. Классический двигатель с поршнями, цилиндрами и коленвалом. При работе принципа ДВС рассматривалась как раз такая конструкция. Ведь именно поршневые ДВС стоят на большинстве современных автомобилей.
Роторные (двигатели Ванкеля). Вместо поршня установлен трехгранный ротор (или несколько роторов), а камера сгорания имеет овальную форму. У них достаточно высокая мощность при малых габаритах, отлично гасятся вибрации. Но производителям невыгодно выпускать такие моторы. Производство двигателей Ванкеля дорогостоящее, сложно подстроиться под регламенты выбросов СО2, обеспечить агрегату большой срок службы. Поэтому современные мастера СТО при ремонте и обслуживании с такими автомобилями встречаются крайне редко. Но знать о таких двигателях также очень важно. Может возникнуть ситуация, что на сервис привезут автомобили Mazda RX-8. RX-8 (2003 по 2012 годов выпуска) либо ВАЗ-4132, ВАЗ-411М. И у них стоят именно роторные двигатели внутреннего сгорания.

Классификация двигателей по принципу подачи воздуха

Подача воздуха также разделяет ДВС на два класса:

Атмосферные. При движении поршня мотор затягивает порцию воздуха. Для вращения турбины и вдувания сжатого воздуха у турбокомпрессорных двигателей внутреннего сгорания используются непосредственно выхлопные газы.
Турбокомпрессорные. Организована дополнительная подкачка воздуха в камеру сгорания.

Для вращения турбины и вдувания сжатого воздуха у турбокомпрессорных двигателей внутреннего сгорания используются непосредственно выхлопные газы.

Атмосферные системы активно встречаются как среди дизельных, так и бензиновых моделей. Турбокомпрессорные ДВС – в большинстве своём, дизельные двигатели. Это связано с тем, что монтаж турбонаддува предполагает достаточно сложную конструкцию самого ДВС. И на такой шаг готовы пойти чаще всего производители авто премиум-класса, спорткаров. У них установка турбокомпрессора себя оправдывает. Да, такие решения более дорогие, но выигрыш есть в весе, компактности, показателе крутящего момента, уровни токсичности. Более того! Выигрыш есть и в расходе топлива. Его требуется существенно меньше.

Очень часто решения с турбокомпрессором выбирают автовладельцы, которые предпочитают агрессивный стиль езды, высокую скорость.

Преимущества ДВС

Удобство. Достаточно иметь АЗС по дороге или канистру бензина в багажнике – и проблема заправки двигателя легко решаема. Если же на машине установлен электромотор, зарядка доступна пока ещё не во всех местах.
Высокая скорость заправки двигателя топливом.
Длительный ресурс работы. Современные двигатели внутреннего сгорания легко работают в заявленный производителем период (в среднем 100-150 тыс. км. пробега), а некоторые и 300-350 тыс. км пробега. Впрочем, мировой рекордсмен – пробег и вовсе ~4 800 000 км. И здесь нет лишних нулей. Такой рекорд установлен на двигателе Volvo" P1800. Единственное, за время работы двигатель два раза проходил капремонт.
Компактность. Двигатели внутреннего сгорания существенно компактнее, нежели двигатели внешнего сгорания.

Недостатки ДВС

При использовании двигателя внутреннего сгорания нельзя организовать работу оборудования по замкнутому циклу, а, значит, организовать работу в условиях, когда давление существенно превышает атмосферное.

Большинство ДВС работает за счёт использования невозобновляемых ресурсов (бензина, газа). И исключение – машины, работающие на биогазе, этиловом спирте (на практике встречается редко, так как при использовании такого топлива невозможно добиться высоких мощностей и скоростей).

Существует тесная зависимость работы ДВС от качества топлива. Оно должно обладать определённым определенным цетановым и октановым числами (характеристиками воспламеняемости дизельного топлива, определяющими период задержки горения рабочей смеси и детонационной стойкости топлива), плотностью, испаряемостью.

Автомеханики называют ДВС сердцем авто, инженеры модернизируют ГРМ, а производители бензина не беспокояться о том, что все перейдут на электротранспорт.

Принцип работы и рабочие циклы двигателя автомобиля (ДВС)

На автомобилях устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра. В основу положено свойство газов расширяться при нагревании. Рассмотрим принцип работы двигателя и его рабочие циклы.

Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным. Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.

Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ).

Принцип работы ДВС - схематично

1. Впуск

По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.

2. Сжатие

После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.

3. Расширение или рабочий ход

В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал.

При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 - 0.75 МПа, а температура до 950 - 1200^оС.

4. Выпуск

При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

В отличие от бензинового двигателя, при такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600^оС. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Впуск

При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздушного фильтра в цилиндр через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 - 0.095 МПа, а температура 40 - 60°С.

Сжатие

Поршень движется от НМТ к ВМТ; впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.

Расширение или рабочий ход

Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 - 9 МПа, а температура 1800 - 2000°С. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ - происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 - 0.5 МПа, а температура до 700 - 900^оС.

Выпуск

Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 - 0.12 МПа, а температура до 500-700^оС. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Принцип работы многоцилиндровых двигателей

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).
Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Значит после рабочего хода в первом цилиндре следующий происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

Диаграмма работы двигателя по схеме 1-2-4-3

Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

Урок по физике на тему " Двигатель внутреннего сгорания" (8 класс)

Урок 20. Тема урока: Двигатель внутреннего сгорания. Паровая турбина.

Цель: Познакомить учащихся с устройством тепловых машин: ДВС и паровой турбиной.

Задачи:

образовательные: познакомить учащихся с устройством и схемой работы двигателя внутреннего сгорания и паровой турбиной.

развивающие: способствовать формированию у учащихся научно-технического мышления;

воспитательные: обратить внимание учащихся на значение охраны окружающей среды в связи с использованием тепловых машин.

Структура урока:

1. Организационный момент

2. Проверка домашнего задания. Актуализация знаний.

3. Изучение нового материала

4. Закрепление нового материала. Тест.

6. Подведение итогов урока.

7. Рефлексия.

8. Домашнее задание.

Ход урока:

1. Организационный момент. Приветствие. Выявление отсутствующих. Проверка готовности учащихся к уроку.

2. Проверка домашнего задания. Актуализация знаний.

Что значит использовать запасы внутренней энергии, содержащейся в топливе? (совершить за счет нее полезную работу, например, поднять груз и т.п., т.е. внутреннюю энергию топлива превратить в механическую).

Опишите опыт нагревания пробирки с водой, плотно закрытой пробкой.

Какие двигатели называют тепловыми? (Машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию).

Какие переходы и превращения энергии происходят в них? (энергия топлива сначала переходит в энергию газа (или пара). Газ, расширяясь совершает работу и при этом охлаждается. Часть его внутренней энергии превращается в механическую энергию).

Какие виды тепловых двигателей вам известны? (паровая машина, паровая и газовая турбины, ДВС, реактивный двигатель)

3. Изучение нового материала.

Сегодня мы с Вами на уроке рассмотрим устройство и принцип действия двух видов тепловых двигателей, это ДВС и паровая турбина. Почему их так назвали? Как они устроены? Какие физические явления происходят при сгорании топлива в этих двигателях? Где их применяют? На эти и другие вопросы нам предстоит найти ответ. (Запись темы урока на доске и в тетрадях учащихся). ( слайд 1).

Мы свами вспомнили что называется тепловыми машинами и как они работают ( слайды 2,3). А также знаем несколько видов тепловых двигателей.( слайд 4).

Рассмотрим ДВС.

Создание нового типа тепловой машины – ДВС, - явилось логическим продолжением развития новых, более совершенных типов машин.

Перед нами модель простейшего двигателя внутреннего сгорания в разрезе. Топливо в нем сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Отсюда и название его. ( слайд 5).

Устройство теплового двигателя. ДВС представляет собой цилиндр, в котором перемещается поршень (3), соединенный с помощью шатуна (4) с коленчатым валом (5) и маховиком (6). Именно с помощью массивного махового колеса, которое насажено на вал двигателя, поршень выводится из двух крайних точек, которые называются «мертвыми точками». В верхней части имеются 2 клапана, автоматически открывающиеся и закрывающиеся в нужные моменты. Через 1 клапан(1) в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи(7) и через 2 клапан(2) выпускаются отработавшие газы.

Предлагается опорный конспект ОК: Состав ДВС (слайд 5) (с записью в тетрадях)

1. Цилиндр (сгорание горючей смеси – пары бензина и воздуха)

2. Поршень → шатун → коленчатый вал → маховик

3. Два клапана (периодически открываются и закрываются)

4. Горючая смесь через 1 клапан → в цилиндр → воспламеняется с помощью свечи → через 2 клапан → выпуск отработанных газов

Рассмотрим подробно схему работы такого двигателя.

Рассказ сопровождается показом на модели простейшего ДВС, а затем в анимации .

ОК: Цикл работы ДВС (слайд 6): (с записью в тетрадях)

1 такт – впуск (цилиндр заполняется горючей смесью)

2 такт – сжатие (сжатие, воспламенение и сгорание горючей смеси)

3 такт – рабочий ход (нагретые газы расширяются → движение поршня)

4 такт – выпуск (выход продуктов сгорания в атмосферу)

Применение: В автомобилях (4х-цилиндровые) – анимация №2. Бывают и 8-цилиндровые ДВС.

Многоцилиндровые двигатели в лучшей степени обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность.

Они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные ДВС устанавливают на речных и морских судах. Тепловые двигатели - паровые турбины - устанавливают также на всех АЭС для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели: на автомобильном - поршневые двигатели внутреннего сгорания; на водном - ДВС и паровые турбины; на ж/д – тепловозы с дизельными установками; в авиации - поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели. Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима.

Рассмотрим принцип действия паровых турбин. ( слайд 8)

Схема устройства:

1 – сопла

2 – лопатки

3 – струи пара из котла

4 – диск

5 – вал

Принцип действия: Струи пара (из сопел) → давление на лопатки → диск турбины вращается

Применение: Тепловых электростанциях и на кораблях.

4. Закрепление материала.

Выслушиваем доклады учащихся по теме: Какие экологические проблемы породили тепловые двигатели? Каковы пути их решения?

Предлагается тест для закрепления материала по теме Тепловые двигатели в презентации уроке 19 с Слайда 9. И в Приложении 1

5. Подведение итогов. Выставление оценок.

6. рефлексия.

7. Домашнее задание. Параграфы 22-23, вопросы в конце параграфа.

Приложение 1.

1.Тепловыми двигателями называют машины, в которых…

А. …кинетическая энергия превращается в потенциальную

Б. …механическая энергия превращается во внутреннюю энергию

В. …внутренняя энергия превращается в механическую энергию.

2. Наличие каких составных частей обязательно для работы теплового двигателя?

А. Рабочего тела – пара или газа.

Б. Камеры сгорания топлива или парового котла с топкой.

В. Отвода отработанного пара или газа.

Г. Нагревателя, рабочего тела, холодильника.

3. Какой тепловой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?

А. Который имеет внутреннюю камеру сгорания топлива.

Б. У которого топливо сгорает внутри рабочего цилиндра двигателя.

В. Для которого используется жидкое топливо, вводимое непосредственно в двигатель.

4. Из последовательности каких 4-х тактов состоит каждый цикл работы двигателя внутреннего сгорания?

А. Сжатия, выпуска, рабочего хода, впуска

Б. Рабочего хода, впуска, сжатия, выпуска.

В. Впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска.

5. Зачем для работы двигателя внутреннего сгорания нужен маховик на его валу?

А. Чтобы, получив энергию во время рабочего хода и вращаясь затем по инерции, маховик поворачивал вал двигателя для осуществления других тактов цикла его работы.

Б. Чтобы маховик вращал вал двигателя в интервалах времени между рабочими ходами.

В. Чтобы маховик во время рабочего хода запасал энергию, нужную для работы двигателя внутреннего сгорания?

Ответ: 1 В; 2 Г; 3 Б; 4 В; 5 А.

Тест по теме: Тепловые двигатели

1.Тепловыми двигателями называют машины, в которых…

А. …кинетическая энергия превращается в потенциальную

Б. …механическая энергия превращается во внутреннюю энергию

В. …внутренняя энергия превращается в механическую энергию.

2. Наличие каких составных частей обязательно для работы теплового двигателя?

А. Рабочего тела – пара или газа.

Б. Камеры сгорания топлива или парового котла с топкой.

В. Отвода отработанного пара или газа.

Г. Нагревателя, рабочего тела, холодильника.

3. Какой тепловой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?

А. Который имеет внутреннюю камеру сгорания топлива.

Б. У которого топливо сгорает внутри рабочего цилиндра двигателя.

В. Для которого используется жидкое топливо, вводимое непосредственно в двигатель.

4. Из последовательности каких 4-х тактов состоит каждый цикл работы двигателя внутреннего сгорания?

А. Сжатия, выпуска, рабочего хода, впуска

Б. Рабочего хода, впуска, сжатия, выпуска.

В. Впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска.

5. Зачем для работы двигателя внутреннего сгорания нужен маховик на его валу?

Б. Чтобы маховик вращал вал двигателя в интервалах времени между рабочими ходами.

В. Чтобы маховик во время рабочего хода запасал энергию, нужную для работы двигателя внутреннего сгорания?

Тест по теме: Тепловые двигатели

1.Тепловыми двигателями называют машины, в которых…

А. …кинетическая энергия превращается в потенциальную

Б. …механическая энергия превращается во внутреннюю энергию

В. …внутренняя энергия превращается в механическую энергию.

2. Наличие каких составных частей обязательно для работы теплового двигателя?

А. Рабочего тела – пара или газа.

Б. Камеры сгорания топлива или парового котла с топкой.

В. Отвода отработанного пара или газа.

Г. Нагревателя, рабочего тела, холодильника.

3. Какой тепловой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?

А. Который имеет внутреннюю камеру сгорания топлива.

Б. У которого топливо сгорает внутри рабочего цилиндра двигателя.

В. Для которого используется жидкое топливо, вводимое непосредственно в двигатель.

4. Из последовательности каких 4-х тактов состоит каждый цикл работы двигателя внутреннего сгорания?

А. Сжатия, выпуска, рабочего хода, впуска

Б. Рабочего хода, впуска, сжатия, выпуска.

В. Впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска.

5. Зачем для работы двигателя внутреннего сгорания нужен маховик на его валу?

Б. Чтобы маховик вращал вал двигателя в интервалах времени между рабочими ходами.

В. Чтобы маховик во время рабочего хода запасал энергию, нужную для работы двигателя внутреннего сгорания?

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

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).

Первый 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.

Второй 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? Дело 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.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Двигатель внутреннего сгорания - Изобретения и открытия 9000 1
Двигатель, в котором топливо сгорает внутри, что дает тепловую энергию. Затем она преобразуется в механическую энергию.

Первый такой двигатель (к тому же экологический, потому что он сжигает смесь водорода и кислорода и выделяет чистую воду в качестве выхлопных газов ! ) появился благодаря Бракенбургу еще в 1836 году, однако безопасность его изобретения не повлияла. вызывают доверие у потенциальных покупателей, и идея немецкого изобретателя быстро забывается.

В 1860 году был создан прародитель двигателя внутреннего сгорания. Это был двухтактный одноцилиндровый двигатель с искровым зажиганием, работающий на смеси природного газа и воздуха, мощностью 8,8 кВт; он работал аналогично паровой машине двойного действия, то есть сгорание смеси происходило в его цилиндре как под поршнем, так и над ним, благодаря системе двух впускных и выпускных каналов, поочередно подающих и выпускающих смесь и выхлопной газ. С другой стороны, не произошло сжатия топлива, только расширение, вызванное его взрывом, и поршень вернулся в исходное положение.
Его проектировщиком был французский инженер бельгийского происхождения Этьен Ленуар.
Конечно, ему пришла в голову идея поместить его в легкий вагон и превратить в автомобиль - однако несколько неудачных попыток отбили у него охоту к дальнейшим экспериментам. Двигатель был не очень эффективным, потреблял много газа и смазки, работал с перебоями и часто останавливался.

Спустя несколько лет его соотечественник Пьер Равель построил автомобиль с двигателем, работающим на керосине. К сожалению, франко-прусская война помешала испытанию готовой машины - она была похоронена вместе с навесом, в котором она была построена.

Только в 1876 году немецкий изобретатель-самоучка Николаус Отто разработал первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, положивший начало автомобильной эре. Также благодаря этому изобретению человек впервые смог подняться в воздух на самолете. С тех пор наблюдается быстрое развитие различных типов двигателей.

В 1878-79 Карл Бенц разработал первый двухтактный бензиновый двигатель, а в 1893 году Рудольф Дизель запатентовал первый двигатель с воспламенением от сжатия.

В 1883 году Вильгельм Майбах и Готлиб Даймлер создают свой первый бензиновый двигатель, который еще не подходит для мобильного использования. 12 февраля 1884 года Эдуард Деламар-Дебуттевиль получает патент на свой автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, в котором, однако, вместо бензина ... сжигается легкий газ. И игра с газом (особенно хранящимся в кожаных мешках для воды) - не шутка: запатентованная машина Делемара взлетает в воздух с первой поездки.

Стальной бензиновый трехколесный велосипед Mannheim от Карла Фридриха Бенца прибыл на рынок в следующем году. Мощность его двигателя составляет всего 2/3 лошадиных сил, он мог перевозить одного водителя и одного пассажира со скоростью 12 км / ч.

Как работает двигатель внутреннего сгорания?
В поршневых двигателях внутреннего сгорания движение поршня вызывается быстрым сгоранием топливовоздушной смеси внутри цилиндров. Возгорание горючей смеси приводит к отталкиванию поршней и, таким образом, к вращению коленчатого вала

Из-за разной конструкции и принципа действия поршневые двигатели внутреннего сгорания можно разделить на: .

Двигатели внутреннего сгорания - как именно они работают?

Двигатель внутреннего сгорания положил начало золотому веку автомобильной и транспортной отрасли. Создателем бензинового двигателя внутреннего сгорания был Карл Фридрих Бенц , а варианта самовоспламенения - Рудольф Дизель. Принцип работы ДВС с тех пор существенно не изменился, но эти агрегаты стали намного эффективнее и надежнее. Как именно работает такой двигатель?

Принцип действия четырехтактного двигателя внутреннего сгорания

Большинство автомобилей сегодня имеют четырехтактных двигателей с искровым зажиганием .Они отличаются тем, что поршень в них совершает четыре движения и эта работа называется циклом Отто .

Первый цикл - это дросселирование, и теперь поршень перемещается, позволяя всасывать смесь воздуха и топлива. Следующим этапом является сжатие, благодаря которому топливо «сжимается», а топливно-воздушная смесь взрывается с помощью свечи зажигания.

Это создает рабочее явление, когда поршень снова толкается назад, и результирующая энергия перемещает коленчатый вал .После этого вал начинает вращаться, что приводит в движение трансмиссию.

Заключительный этап работ - удаление выхлопных газов. На этом этапе открывается выпускной клапан , и выхлопной газ выходит из цилиндра двигателя внутреннего сгорания. Затем цикл ДВС запускается заново.

Принцип работы двухтактных двигателей

Рабочий цикл двухтактных двигателей, известных, например, из польских Trabant или Syrena, немного отличается, хотя аналогичные агрегаты также устанавливались в моделях Saab или Suzuki в 1970-х годах.ХХ века.

В таком агрегате, когда поршень движется вниз из-за увеличения давления, выхлопной газ вытесняется за счет нагнетания топливной смеси. Поршень снова движется вверх, затем сжимается и готовится к воспламенению.

Циклы двигателя Ванкеля

Двигатель внутреннего сгорания также является двигателем Ванкеля, которым славится модель Mazda RX-7. В таком узле также имеется четыре цикла с вращающимся поршнем.Вращательное движение двигателя означает, что в его корпусе нет проблем с вибрациями, хотя, помимо прочего, по потере тепла, высокому расходу топлива и с большим количеством выхлопных газов обычно не используется в автомобилях.

Если вы ищете профессионалов, занимающихся лечением двигателей внутреннего сгорания, обращайтесь в нашу компанию. Мы выполняем такие работы, как регенерация двигателей , шлифовка коленчатых валов и другие услуги, связанные с восстановлением этого типа узлов до их великолепия.Если вы заинтересованы в такой помощи, свяжитесь с нами.
.
Двигатель внутреннего сгорания, устройство и принцип действия - Термодинамические процессы

1. Общие сведения о двигателе внутреннего сгорания

Двигатель - это энергетическое устройство, используемое для преобразования другого вида энергии в механическую работу. Для сравнения, какой вид энергии мы учитываем при переходе на работу, мы различаем тепловые, электрические, водяные и другие двигатели. Работа посвящена одной из тепловых машин. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания заключается в преобразовании химической энергии топлива внутри цилиндра в механическую работу.Это делается, как описано: тепло, выделяемое при сгорании топлива, является результатом огромного повышения давления в цилиндре, расширяющийся выхлопной газ смещает поршень, что заставляет коленчатый вал двигателя вращаться с помощью шатуна. Эти действия выполняются поршнями без остановки.

Огромная группа двигателей внутреннего сгорания представлена поршневыми двигателями. В эту группу входят в основном двигатели с традиционным поршнем, но также и с циркуляционным поршнем (двигатель Ванкеля).

Каждый из нас, кто владеет автомобилем, знает, сколько у него цилиндров.Небольшая группа людей знает, что такое смещение на самом деле и откуда оно взялось. В поршневом двигателе во время каждого полного хода поршня поршень дважды находится в своем конечном положении. Положение, в котором поршень находится дальше всего от коленчатого вала, называется верхней мертвой точкой, а момент, когда он приближается к коленчатому валу, называется нижней мертвой точкой. Движение между этими двумя положениями называется ходом поршня, а движение - ходом.Полный рабочий объем цилиндра - это когда поршень находится в нижней мертвой точке, а камера сжатия - когда цилиндр находится в верхней мертвой точке. Объем цилиндра - это разница между общим объемом цилиндра и объемом камеры сжатия. Приведенные ранее термины будут использоваться нами для правильной интерпретации работы двигателя.

2. Конструкция обсуждаемых двигателей

Все двигатели внутреннего сгорания выполнены из одних и тех же элементов, адаптированных только под конкретную задачу.Основным элементом двигателя является фюзеляж, на котором размещены цилиндры с поршнями, где химическая энергия преобразуется в механическую. Кроме того, для эффективной работы двигателя используются различные типы систем, отвечающих за конкретные задачи. Мы различаем:
кривошипно-шатунную систему
- ее функция заключается в преобразовании возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала;

система газораспределения - маневрирует процессом наполнения цилиндров свежей топливно-воздушной смесью или только воздухом и опорожнения цилиндров от выхлопных газов;

топливная система - благодаря ей в цилиндр подается смесь топлива и воздуха или отдельно топливо и воздух

система смазки - пополняет масло между взаимодействующими частями двигателя, чтобы уменьшить сопротивление и трение;

система охлаждения - благодаря ей поддерживается наилучшая температура двигателя, что дает возможность экономичной работы;

система зажигания (применяется только в двигателях с искровым зажиганием) - вызывает воспламенение смеси, построена из машины, вызывающей искру зажигания;
Система запуска
- используется для запуска двигателя, очень часто это электростартер.

3. Типы двигателей внутреннего сгорания

Эти двигатели классифицируются в соответствии с их различными характеристиками, которые принципиально отличают один двигатель от другого. Сначала разделим двигатели по степени сжатия смеси в цилиндре. Разбивка следующая:

низкого давления,

дизель.

В двигателях низкого давления степень сжатия находится в пределах 6,5-11, а в дизельных двигателях 14-22. Фактически на принадлежность к той или иной группе влияет способ воспламенения смеси.В двигателях с принудительным зажиганием в качестве топлива используется бензин или смесь бензинов. Топливно-воздушная смесь засасывается в двигатель из карбюратора, а затем под действием искры сгорает. Двигатели с низкой степенью сжатия также могут называться (взаимозаменяемо): бензиновые, карбюраторные или искровые. На дизельных двигателях зажигание происходит автоматически. Это делается таким образом, что в цилиндр засасывается чистый воздух, который под действием сжатия нагревается до такой степени, что топливо автоматически воспламеняется.Двигатели, работающие по такому принципу, называются дизельными двигателями.

Следующая классификация зависит от вида работы. Мы различаем следующие двигатели:

двухтактные двигатели - в них рабочий ход соответствует каждому обороту коленчатого вала,

четырехтактные двигатели - рабочий ход соответствует двум оборотам коленчатого вала.

Следующая классификация - это количество цилиндров. Мы различаем:

одноцилиндровый,

многоцилиндровый.

Однако по способу охлаждения мы делим двигатели на:

с воздушным охлаждением,

с жидкостным (обычно водяным) охлаждением.

Однако, в зависимости от расположения клапанов, мы различаем:

нижний клапан,

верхний клапан.

4. Принцип работы двигателя с воспламенением от сжатия (дизельный двигатель).

Четырехтактные или двухтактные двигатели с воспламенением от сжатия, также известные как дизельные двигатели, характеризуются почти на 30% меньшим расходом топлива, более дешевым использованием и высокой долговечностью. Их главная особенность в том, что в них нет свечи, дающей искру. Воспламенение топливной смеси происходит автоматически под действием высокого давления.Принцип работы такого двигателя разделен на четыре такта и следующий:

1-й такт впуска - когда поршень перемещается из верхнего максимального положения к коленчатому валу, очищенный воздух всасывается в цилиндр через открытый впускной клапан

2-й такт сжатия - когда поршень находится в нижнем максимальном положении, он меняет свое направление. При этом впускной клапан воздуха закрыт. Воздух сжимается до давления 3-4,5 МПа и, следовательно, нагревается до температуры 530-730 ° С.В конце этого хода, когда воздух полностью сжат, впрыскивается распыленное топливо, которое затем смешивается с воздухом, быстро испаряется и автоматически воспламеняется.

3. Рабочий ход - При сгорании температура и давление повышаются почти в три раза. Под таким высоким давлением поршень перемещается из верхнего максимального положения в нижнее максимальное положение. После этого работа выполняется, и двигатель может продолжать работать.Во время этого хода газы расширяются по всему цилиндру.

4. Такт выпуска - Заключительный этап работы двигателя - это открытие выпускного клапана, через который выхлопные газы выпускаются за пределы двигателя. За это время поршень перемещается из нижнего положения в верхнее максимальное. Когда поршень находится в верхнем положении, процесс повторяется, и происходит еще один такт впуска.

5. Четырехтактные двигатели низкой степени сжатия.

В четырехтактном карбюраторном двигателе смесь, полученная в отдельном резервуаре, карбюраторе, всасывается в цилиндр во время такта впуска.Он состоит из пара и крошечных капель топлива, смешанного с воздухом. При следующем такте эта смесь сжимается, ее давление и температура повышаются. В конце такта сжатия между электродами свечи зажигания проскакивает электрическая искра, воспламеняя смесь. Пламя быстро распространяется по камере сгорания, давление газа повышается до 30-50 кг / см2, а температура находится в диапазоне 1800-25000С.

Мощность и ход выпуска в карбюраторном двигателе осуществляется так же, как и в дизельном двигателе.

Нагрузка на карбюраторный двигатель нормируется количеством топливовоздушной смеси, подаваемой в цилиндр. Состав смеси, то есть соотношение количества топлива и воздуха, практически постоянный, что необходимо для воспламенения смеси от искры свечи.

6. Принцип работы двухтактного двигателя с искровым зажиганием.

Двухтактный двигатель с искровым зажиганием обычно используется в мотоциклах. Иногда он также используется для управления сельскохозяйственной техникой с малым энергопотреблением.В двухтактном двигателе полный рабочий цикл выполняется за два хода поршня, то есть в пределах одного оборота коленчатого вала. Это возможно при использовании картера двигателя для предварительного сжатия топливовоздушной смеси.

Принцип работы двигателя показан на рисунке.

1. Когда поршень двигателя перемещается из НМТ в ВМТ, в герметичном картере создается разрежение. Когда поршень обнажает поршень на окне впускного окна, соединенном с впускным коллектором, воздушно-топливная смесь, производимая в карбюраторе, всасывается в картер.

2-й цилиндр в это время сжимает нагрузку, втянутую во время предыдущего рабочего цикла. Это ход сжатия. Незадолго до того, как поршень достигает ВМТ, смесь воспламеняется и начинается рабочий ход. Поршень, перемещаясь из ВМТ в НМТ, закрывает окно впускного канала и вызывает предварительное сжатие смеси в картере.

В конце такта расширения поршень сначала открывает окно выпускного окна, позволяя выхлопному газу выходить из цилиндра, а затем окно канала, соединяющее цилиндр с картером.Смесь, предварительно сжатая в картере, проходит через сквозной канал, который занимает цилиндр двигателя и выталкивает остальной выхлопной газ в выхлопной канал. Называлась так называемая промывка цилиндра. Он заканчивается, в тот момент, когда поршень снова поднимется и закроет вначале проходное окно, а затем и окно вытяжного канала. В этот момент смесь сжимается в цилиндре. Затем в картере создается разрежение. При следующем движении поршня до ВМТ его нижняя кромка открывает окно впускного канала, и смесь перетекает в картер, необходимую для следующего цикла работы.

7. Принцип работы двигателей с циркуляционным поршнем.

Циркуляционный поршневой двигатель был построен Феликсом Ванкелем в 1960 году и назван в честь его фамилии. Двигатель получил название двигателя Ванкеля. Он имеет совершенно иную конструкцию, чем другие приводы, и его большим преимуществом является уменьшение веса системы кривошипа, что делает двигатель намного легче. Треугольный поршень совершает планетарное движение по отношению к корпусу двигателя и может быть разделен на три рабочие камеры.

За один полный оборот поршня в каждой рабочей камере производятся четыре изменения объема, соответствующие четырем тактам четырехтактного двигателя.

Каждое из рабочих пространств поочередно связано с впускным каналом, обеспечивая процесс всасывания смеси. По мере того как поршень продолжает двигаться, объем камеры уменьшается, сжимая смесь. В конце сжатия смесь воспламеняется от электрической искры. Сжатые газы давят на поршень, заставляя его вращаться.Объем камеры последовательно увеличивается, и когда поршень открывает окно выхлопного окна, сжатые газы выходят в атмосферу. После открытия входного канала свежая смесь поступает в камеру и цикл повторяется заново.

8. Сравнение двигателей внутреннего сгорания, их применение

Дизельные двигатели более экономичны, чем двигатели низкого давления. Единовременный расход топлива в двигателях с низкой степенью сжатия составляет примерно 250 г / км · ч, в то время как в дизельных двигателях используется только прибл.200 г / км / ч. Что касается наших условий, мы также должны учитывать разницу в ценах на топливо. К недостаткам характеристик дизельного двигателя относятся затрудненный запуск, необходимость использования точного и очень дорогого оборудования для впрыска, более прочная и тяжелая конструкция и меньшая мощность, которую двигатель может получить при том же рабочем объеме. Все это способствовало тому, что двигатели с воспламенением от сжатия все шире и чаще используются в сельскохозяйственных тракторах и тяжелых автомобилях, с насосами, компрессорами, комбайнами и везде, где расход топлива оказывает огромное влияние на стоимость использования.Четырехтактные карбюраторные двигатели в настоящее время используются для привода легковых автомобилей, грузовиков, электрогенераторов и т. Д. Двухтактные двигатели, к сожалению, менее экономичны, чем четырехтактные, и это приводит к тому, что на 1 км / час расходуется 400 г топлива. Бензиновые двухтактные карбюраторные двигатели с картерной нагрузкой используются в мопедах, мотоциклах, популярных автомобилях, а также для запуска больших дизельных двигателей из-за их малой мощности и низкого расхода топлива в час.Самыми большими преимуществами двухтактных двигателей низкого давления являются, прежде всего, невысокая цена и несложная эксплуатация.

9. Детали двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания, кроме основных частей, имеет также дополнительные системы, обеспечивающие его правильную работу. Общее описание этих систем приведено в п. 2.

Блок двигателя - это структурный элемент, составляющий сердечник, основание, соединяющий остальные части вместе и воспринимающий нагрузки, действующие на детали машины.

Головка блока цилиндров - это часть двигателя внутреннего сгорания, которая закрывает внутреннюю часть одного или нескольких цилиндров сверху и соединяется с блоком цилиндров шпильками. Головки блока цилиндров изготавливаются отливкой из чугуна или из алюминиевых сплавов. Детали конструкции головки блока цилиндров зависят от типа двигателя, метода охлаждения, системы газораспределения и привода, формы камер сгорания и многих других факторов.

Коленчатый вал - это вращающаяся часть поршневого двигателя, к которой прикреплены шатуны, передающие энергию возвратно-поступательного движения поршней.Кривошипы валов с числом цилиндров (рядное и оппозитное), половинным числом цилиндров (V-образное расположение) или числом рядов цилиндров (звездообразное расположение) смещены параллельно оси вала на расстояние, равное половина хода поршня. Крутящий момент передается от коленчатого вала для вращения колес автомобиля, воздушного винта и т. Д.

Система газораспределения - это набор устройств, используемых для управления наполнением и опорожнением цилиндров сгорания. В двигателях внутреннего сгорания используются тайминги двигателя: поршневые (в двухтактных двигателях), скользящие (когда-то популярные, теперь почти полностью устаревшие) и фазы газораспределения (очень часто).Тайминги клапанов двигателя можно разделить на: нижний клапан, верхний клапан и смешанный (очень редко применяется, впускные клапаны расположены в головке, выпускные клапаны в блоке цилиндров). Очень распространенный верхний механизм газораспределения состоит из распределительного вала, приводимого в движение от коленчатого вала двигателя цепью или зубчатым ремнем, клапанов и толкателей, толкателей и рычагов, обеспечивающих передачу движения от кулачков к клапанам. В настоящее время ведутся работы по использованию электромагнитного срабатывания клапана.

Карбюратор, иначе известный как карбюратор, представляет собой совокупность машин и механизмов в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием, основная задача которых состоит в том, чтобы производить, регулировать состав и дозировать определенную топливно-воздушную смесь в зависимости от нагрузка и обороты двигателя.

По направлению воздушного потока мы различаем карбюраторы:

1) осадки (всасывание снизу), очень часто, поток воздуха сверху вниз,

2) верхнее всасывание, поток воздуха снизу вверх,

3) горизонтальный (с боковым всасыванием), поток воздуха горизонтальный.

В последнее время часто можно встретить так называемые инжекторные карбюраторы, которые представляют собой промежуточное решение между карбюратором и впрыском топлива.

Впрыск топлива - это система подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, которая подает определенную порцию жидкого топлива под строгим давлением непосредственно в цилиндр (прямой впрыск), во всасывающий канал каждого цилиндра (многоточечный непрямой впрыск) или во впускной коллектор. (одноточечный непрямой впрыск). Незаменим в дизельных и газотурбинных двигателях, очень часто используется при искровом зажигании.
.
Автомобильный двигатель - устройство и работа 9000 1
Двигатель - сердце каждого автомобиля. Благодаря его работе машина движется по бездорожью. Правильный уход за двигателем и узлами гарантирует правильную работу и долгий срок его службы.

ФИЛЬТРЫ

В состав фильтровальной системы автомобиля входят:

Масляный фильтр - обеспечивает смазывающие свойства масла, циркулирующего в двигателе. Его задача - обеспечивать чистоту масла, тем самым продлевая срок службы отдельных компонентов двигателя.Основные задачи и масляный фильтр:

Удаляет частицы трения из циркулирующего в двигателе масла, образующиеся при нормальной работе двигателя и возникающие в результате износа его отдельных компонентов.

Участвует в процессе охлаждения двигателя.

Останавливает подачу масла при остановке двигателя.

Воздушный фильтр - предназначен для удаления частиц пыли из всасываемого двигателем воздуха.

Очистка воздуха, подаваемого в двигатель.

Влияние на улучшение характеристик автомобиля и снижение расхода топлива.

Удаление твердых частиц, которые при попадании в двигатель могут поцарапать кольца.

Топливный фильтр - выполняет две задачи: удаляет примеси из топлива, а в дизельных автомобилях дополнительно удаляет воду из дизельного топлива.

Пыльцевый фильтр - это не элемент, который работает с двигателем, но его задача очень важна.Основные задачи пыльцевого фильтра:

Очистка воздуха, поступающего в салон автомобиля снаружи.

Удаление твердых частиц, пыльцы и других загрязняющих веществ, тем самым повышая эффективность кондиционирования воздуха.

Свечи

Свечи делятся на:

Свечи зажигания (свечи зажигания) - используются в бензиновых двигателях, задачей которых является создание искры, которая используется для воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе.

Свечи накаливания - используются в дизельных двигателях. Их задача - правильно прогреть камеру сгорания, в которой дизельное топливо самовоспламеняется.

Сроки

ГРМ - это механическая система, которая управляет работой двигателя. Состоит из:

Распредвал - это вал с кулачками, расположенными над отдельными клапанами. Вращение распределительного вала заставляет клапаны регулярно подталкиваться к цилиндру, что аналогично открытию и закрытию клапанов.

коленчатый вал - преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращательное за счет поворота маховика двигателя и распределительного вала.

Ремень привода ГРМ - обеспечение вращения распределительного вала за счет зубцов, ведущих шкив. Ремень ГРМ, в свою очередь, приводится в движение коленчатым валом, расположенным в нижней части двигателя.

Натяжные ролики - для правильного движения ремня ГРМ.

Натяжной ролик - задачей которого является правильное натяжение ремня на всех оборотах двигателя.

Охлаждение

Когда двигатель работает, при сгорании выделяется большое количество тепла. Поэтому в каждой машине есть система охлаждения двигателя. Двигатель может охлаждаться как жидкостью, так и воздухом. В настоящее время большинство автомобилей оснащено системой жидкостного охлаждения, в состав которой входят:

Радиатор - основной элемент системы охлаждения, в котором охлаждается охлаждающая жидкость двигателя.

Вентилятор радиатора - поддерживает процесс охлаждения, особенно при высоких температурах на улице или когда автомобиль припаркован с работающим двигателем.

Водяные насосы - Отвечает за подачу охлаждающей жидкости в соответствующие места в двигателе.

Охлаждающая жидкость - задача отводить тепло от работающего двигателя и выводить его наружу. Кроме того, задача охлаждающей жидкости - защитить двигатель от замерзания зимой и от коррозии системы охлаждения.

Сцепление

Задача сцепления - плавное включение или выключение привода между двигателем и коробкой передач. Это позволяет переключать передачи и регулировать скорость автомобиля. Сцепление состоит из диска сцепления, нажимного и упорного подшипников.
.
Контроллер двигателя своими руками: метод плотности скорости при контроле дозы топлива в двигателях внутреннего сгорания

Похоже, что построить собственный контроллер ДВС - сложная задача. Как это на самом деле? Давай проверим.

Большинство из нас, вероятно, более или менее знает, как работает двигатель внутреннего сгорания. Смесь воздуха и топлива поступает в камеру сгорания (цилиндр), где воспламеняется от искры свечи зажигания или воспламеняется автоматически (дизельное топливо).Воспламенение смеси вызывает повышение давления в цилиндре, что создает крутящий момент на коленчатом валу и, в конечном итоге, приводит в движение двигатель. Легкий.

Если мы ограничим группу двигателей только теми, которые работают на бензине, естественно возникнут следующие вопросы:

Как узнать, сколько топлива мне нужно доставить в двигатель?

В какой момент загорается смесь?

Эта статья - попытка ответить на первый вопрос.

Подавляющее большинство современных автомобилей имеют систему впрыска топлива.Контроллер двигателя отвечает за передачу необходимых сигналов на форсунки. Он определяет правильные моменты открытия форсунок, в основном на основе измерения количества воздуха, поступающего в камеру сгорания. Существуют две популярные системы измерения расхода воздуха:

Массовый расход воздуха - метод, основанный непосредственно на датчике массы проходящего воздуха, установленном перед впускным коллектором (датчик массового расхода воздуха). Изначально это были заслонки расходомеров.В настоящее время наиболее популярным решением является использование нагретой платиновой проволоки, температура которой поддерживается на постоянном уровне около 120 градусов Цельсия. Ток, необходимый для поддержания заданной температуры, с учетом множителей, определенных экспериментально, напрямую переводится в массу проходящего воздуха.

Плотность оборотов - косвенный метод, предполагающий использование датчика давления и температуры воздуха, расположенного во впускном коллекторе.Он широко используется во многих контроллерах двигателей вторичного рынка.

Немного теории

Метод плотности скорости основан на уравнении идеального газа, известном из уроков физики и химии:

Дело кажется простым. Массу воздуха легко определить, зная давление (датчик) и температуру (датчик). Другие значения, такие как объем и молярная масса, конечно же, постоянные.

К сожалению, как всегда, теория прекрасна своей простотой; в то время как измерения, имеющиеся в нашем распоряжении, не позволяют нам использовать его напрямую, потому что:

Датчик давления показывает давление в коллекторе, а не в самом баллоне.

Мы также предполагаем, что цилиндр полностью заполнен свежим воздухом, не осталось выхлопных газов от предыдущего цикла сгорания

Измеренная температура воздуха на самом деле является близким приближением к фактической температуре смеси в цилиндре
.

Чтобы решить проблему расхождения между теорией и реальностью, алгоритм плотности скорости вводит концепцию, называемую объемной эффективностью (VE).Этот подход в основном решает проблемы, представленные в пунктах 1 и 2.

VE - коэффициент, определяющий эффективность наполнения цилиндра как отношение объема воздуха, фактически присутствующего в камере сгорания, к теоретическому объему, определяемому путем измерения давления и температуры из уравнения идеального газа. Его значение выражается в процентах и зависит от давления, скорости вращения и конструкции самого двигателя.

Карта VE как функции давления и скорости двигателя является ключевым компонентом метода плотности скорости.Пример карты показан на рисунке 1.

Карта VE имеет дело с факторами p и v, температура остается. Плотность воздуха также зависит от температуры - чем она выше, тем меньше масса воздуха в данном объеме. Поэтому нужна другая карта - карта относительной плотности воздуха в зависимости от температуры.

Принимая во внимание вышеизложенные соображения и принимая во внимание определение выходного значения, интересного с точки зрения контроллера двигателя (т.е. времени открытия форсунки), исходная формула выражается следующим образом.

Объясните появление постоянной Req _{топлива} . Ну, этот параметр выражает время открытия форсунки, указанное для данного двигателя, чтобы получить стехиометрическую смесь при давлении 100 кПа, температуре и 100% объемном КПД. Это зависит от мощности двигателя и форсунок.

Strengths Плотность скорости:

Датчик давления не ограничивает поток воздуха, в отличие от датчика массового расхода воздуха

Датчики давления (МАР) очень быстро реагируют на изменения нагрузки двигателя (давления)

Используемые датчики надежные

Слабые стороны Плотность скорости:

Соответствующее сопоставление VE может занять много времени

Модификации двигателя обычно изменяют объемный КПД и требуют коррекции карты VE

Есть распределительные валы, которые не создают нужный вакуум или сильно пульсируют на холостом ходу, что является большой проблемой

Рисунок 1.Примерная карта VE

Определение коэффициента Треб _{топливо}

Предположим, это двухлитровый четырехцилиндровый бензиновый двигатель. Инжекторы имеют производительность 200 см ³ / мин при давлении 4 бара, и это давление также присутствует на рейке инжектора. Плотность бензина 750 г / 1000 см 90 102 3 90 103.

Определяем массу воздуха в баллоне (температура 20 ° С, давление 100кПа):

90 110

После преобразований единиц и несложных вычислений получаем:

Отношение воздушной массы к массе топлива AFR (соотношение воздух-топливо) в стехиометрической смеси, то есть той, в которой продукты полностью сгорают, для бензина составляет 14,7.Итак:

С учетом КПД форсунок и плотности бензина получаем:

Пример расчета времени открытия форсунки

С помощью параметра Req _fuel мы можем определить время впрыска топлива для любых условий работы двигателя. Предположим, датчик MAP показывает давление 40 кПа, а частота вращения двигателя составляет 2000 об / мин. Используя карту VE с рисунка 1, мы можем легко вычислить: (предположим, что параметр Air _{плотность} (T) = 1 )

Дополнительные поправочные коэффициенты

Исходная формула времени открытия форсунок должна быть дополнена дополнительными поправочными коэффициентами.В холодном двигателе наблюдается явление конденсации и конденсации паров топлива на стенках впускного коллектора и цилиндра. В результате состав смеси обедняется. Чтобы противодействовать этому, следует ввести фактор, увеличивающий дозу топлива в зависимости от температуры двигателя. При достижении рабочей температуры коэффициент не учитывается, он равен 1. Еще одна поправка - это компенсация значения атмосферного давления. В связи с тем, что параметр Req _{топливо} определяется на основе нормированного давления 100 кПа, это значение необходимо пересчитать на текущее давление, значение которого уменьшается с увеличением высоты.Эту поправку часто упускают из виду, поскольку она требует наличия внешнего датчика давления или использования датчика, встроенного во впускной коллектор, перед запуском автомобиля.

Самым важным фактором является коррекция от лямбда-зонда, т.е. датчика, расположенного в выпускном коллекторе. Задача датчика - обеспечить обратную связь о фактическом составе смеси (богатая или бедная).

Еще одним параметром, влияющим на длительность импульса, является время открытия форсунки.Это зависит от напряжения, приложенного к катушке форсунки. Чем он выше, тем короче время открытия.

Наконец, с учетом вышеуказанных исправлений, формула выглядит так:

Сводка

На основе анализа алгоритма Speed Density мы узнали ответ на вопрос, как контроллер двигателя определяет время открытия форсунок. Математическая сторона метода не сложна, и самая большая проблема - это правильный подбор карт и исправлений.В то же время мы узнали о ряде датчиков, которые необходимы для реализации этого алгоритма. Представленный метод определения дозы топлива используется во многих автономных контроллерах. Зная теоретические основы, мы можем сделать собственный контроллер двигателя.

Рисунок 2. Плата драйвера

Рисунок 3. Плата драйвера
.
Двигатели внутреннего сгорания в строительных машинах

Благодаря современным строительным машинам работа с ними может быть эффективной, удобной и безопасной. В зависимости от назначения оборудования в них монтируются разные типы приводов. Однако чаще всего преобладают двигатели внутреннего сгорания, так как они характеризуются большой мощностью и полной мобильностью. Пользователи могут выбирать между легкими и простыми бензиновыми двигателями и прочными и мощными дизельными двигателями. Причем оба двигателя доступны в двух- и четырехтактном вариантах.В чем разница между ними? У всех двигателей много общего, но между ними есть много различий.

Бензиновый двигатель - простой и легкий

Первый двигатель с искровым зажиганием - так следует называть бензиновый двигатель - был построен в 1878-79 годах. Принцип его действия очень прост. Топливо сгорает за счет электрической искры, генерируемой свечой зажигания. Следовательно, для правильной работы бензинового двигателя требуются электричество и подходящий тип легковоспламеняющегося топлива.В настоящее время наиболее распространенным является неэтилированный бензин.

Самым большим преимуществом бензинового двигателя является его простая конструкция и небольшой вес. Вот почему этот тип привода в основном используется в небольших и портативных инструментах, таких как ручные резаки . Эксплуатационные расходы бензиновых двигателей относительно низкие, а тип используемого топлива означает, что они без проблем работают даже при чрезвычайно низких температурах.Кроме того, они намного быстрее достигают своей рабочей температуры, поэтому они быстрее готовы к работе на высокой скорости.

Недостатком бензиновых двигателей , безусловно, является расход топлива, который примерно на 30% выше, чем у дизельных двигателей. Часто их срок службы намного короче. Также существует риск неконтролируемого возгорания топлива при заправке, хранении и транспортировке. Следовательно, эксплуатация оборудования с бензиновыми двигателями требует неукоснительного соблюдения элементарных правил безопасности.

Резак Husqvarna K770 VAC

Дизельный двигатель - прочный и долговечный

Дизельный двигатель , или фактически двигатель с самовоспламенением, был создан немного позже, чем бензиновый двигатель. В отличие от бензинового двигателя, топливно-воздушная смесь воспламеняется автоматически из-за высокого давления и температуры в камере сгорания. Таким образом, нет необходимости использовать свечи зажигания, а на их место устанавливаются специальные свечи накаливания.Они активируются автоматически незадолго до запуска двигателя, чтобы повысить температуру в камере сгорания и тем самым облегчить воспламенение топлива. Дизельное топливо - наиболее часто используемое топливо в дизельных двигателях.

Дизельный двигатель имеет ряд огромных преимуществ, которые, к сожалению, уравновешиваются столь же значительными недостатками. Во-первых, двигатели с воспламенением от сжатия создают гораздо более высокий крутящий момент, поэтому они могут работать при гораздо большей нагрузке. Кроме того, преимуществом дизельного двигателя является более низкий расход топлива по сравнению с бензиновым двигателем.Кроме того, эти двигатели отличаются большей долговечностью.

К сожалению, несмотря на такие хорошие характеристики и долговечность, дизельные двигатели имеют свои недостатки . Во-первых, это большой вес, который ограничивает использование дизельного двигателя в небольших и портативных устройствах. Из-за более высоких производственных затрат машины с дизельными двигателями определенно дороже своих бензиновых аналогов. Эти двигатели также более шумные и более чувствительны к качеству используемого масла.Несовершенство дизеля особенно заметно зимой. Время его нагрева до рабочей температуры больше, а сам запуск при экстремально низких температурах может быть значительно затруднен, а иногда даже невозможен.

Двухтактный и четырехтактный двигатель - различия

Бензиновые и дизельные двигатели доступны в двух- и четырехтактном исполнении. Разница, как следует из названия, заключается в количестве циклов, которые происходят в одном рабочем цикле двигателя. В двухтактном двигателе работа ограничена двумя циклами: компрессионным и рабочим.Благодаря этому двухтактные двигатели легко запускаются и характеризуются высокой мощностью и крутящим моментом на высоких оборотах. Достоинством этих моторов также является возможность работать в любом положении. По этой причине их часто устанавливают, среди прочего, на цепных пилах . Однако их недостатком является сильное сгорание, необходимость смазки снаружи маслом, высокие выбросы выхлопных газов и шумная работа.

В четырехтактного двигателя на полный цикл работы двигателя приходится 4 такта: впуск, сжатие, рабочий и выпускной.В результате сгорание становится намного чище, что напрямую влияет на количество и качество выхлопных газов. Четырехтактный двигатель также означает меньший расход топлива и более плавную работу на холостом ходу. К сожалению, у них более сложная система питания, поэтому они должны работать на максимально ровной поверхности. В зависимости от типа оборудования производители допускают работу с ним на уклонах до 20-30 °.

Двигатели внутреннего сгорания в строительной технике
Двигатели внутреннего сгорания мощностью
Вт оснащены всеми генераторами энергии .Для небольших моделей используются бензиновые двигатели. Небольшой вес позволяет транспортировать эту технику, а подача бензина - беспроблемный запуск при низких температурах. Более крупные и стационарные агрегаты оснащены дизельными двигателями. Следовательно, они могут генерировать больше энергии из того же количества топлива, что и бензиновые двигатели. Они также более прочные, но в то же время соответственно более дорогие.

Также грунтовые катки в основном оснащены двигателями внутреннего сгорания.Как в односторонних, так и в двусторонних компакторах используются бензиновые и дизельные двигатели. Для катков из сплава модель с бензиновым двигателем является идеальным решением. Такое оборудование отлично подходит для работы в небольших помещениях, где важна высокая маневренность. Существуют также соответственно более тяжелые и более дорогие дизельные вибротрамбовки для средних площадей. Аналогичная ситуация и с обратимыми уплотнителями.В случае с более крупными однозначно лучше выбрать дизельный привод.

Двигатели внутреннего сгорания устанавливаются на многие виды строительной техники. Независимо от их предполагаемого использования свойства бензиновых и дизельных двигателей остаются неизменными. Об этом стоит помнить при покупке и эксплуатации такого оборудования.
.
Важнейшие узлы и системы поршневого двигателя внутреннего сгорания

Корпус

Вместе с масляным поддоном и головкой блока цилиндров фюзеляж придает двигателю форму и очертания. Это также важная часть его массы. В фюзеляже размещены или установлены снаружи другие компоненты двигателя. В верхней части корпуса двигателя находится головка блока цилиндров, в которой находятся ГРМ, свечи или форсунки.

Шатуны

Система кривошипа двигателя состоит из коленчатого вала, маховика, поршней и шатуна.Его задача - преобразовать возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала
.
Сроки

В четырехтактном двигателе синхронизатор регулирует расход топливной смеси и выпуск выхлопных газов. Он состоит из распредвала, приводной шестерни, толкателей, клапанов и пружин. Он может располагаться в головке или в головке и блоке цилиндров.

Энергосистема

Задача системы подачи топлива - создать топливную смесь и подать ее в цилиндры двигателя.В силовых агрегатах с искровым зажиганием топливная смесь готовится в карбюраторе или в системе впрыска. В двигателях с воспламенением от сжатия топливная смесь готовится в системе впрыска. В двигателе первого типа основными компонентами системы подачи топлива, описанной выше, являются карбюратор или система впрыска, которая подает топливо во впускные трубы. Во втором типе двигателей основными элементами системы питания являются: ТНВД, форсунки и воздушные фильтры.

Система смазки

Система смазки, реже называемая системой смазки, отвечает за подачу масла к отдельным частям двигателя. Самая важная его составляющая - масляный насос. Он всасывает масло из поддона и нагнетает его к соответствующим компонентам привода. Масляные фильтры также играют важную роль в этой системе.

Система охлаждения

Функция системы охлаждения заключается в поддержании правильной рабочей температуры цилиндра, головки двигателя, поршней и клапанов.Двигатели с жидкостным охлаждением оснащены специальными каналами, по которым движется охлаждающая жидкость. В приводах с воздушным охлаждением цилиндры и головки имеют специальные ребра, увеличивающие поверхность рассеивания тепла.

Поршневые двигатели внутреннего сгорания могут быть - в зависимости от их предполагаемого использования - оснащены дополнительными системами или устройствами, такими как, например, система зажигания, система запуска или турбонагнетатель.
.
Смотрите также

Проверка автомобиля на запрет регистрационных действий

Laferrari aperta

Почему горит лампочка подушки безопасности

Воск для пластика в салоне автомобиля

Ремонт подвесного подшипника карданного вала

Как убрать царапины на черном пластике бампера автомобиля своими руками

Покрытие антидождь для авто

Тнвд насос

Что означает ш на машине

Желтая прерывистая линия разметки на обочине означает

Внесение изменений в регистрационные данные транспортного средства

Какой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания

Перышкин Физика ГДЗ § 22. – Рамблер/класс

Двигатель внутреннего сгорания — урок. Физика, 8 класс.

Двигатель внутреннего сгорания - Технарь

устройство, принцип работы и классификация

Что такое ДВС?

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Принцип работы двигателя

Классификация двигателей

Классификация двигателей в зависимости от рабочего цикла

Классификация двигателей в зависимости от конструкции

Классификация двигателей по принципу подачи воздуха

Преимущества ДВС

Недостатки ДВС

Принцип работы и рабочие циклы двигателя автомобиля (ДВС)

Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

Принцип работы ДВС - схематично

1. Впуск

2. Сжатие

3. Расширение или рабочий ход

4. Выпуск

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

Впуск

Сжатие

Расширение или рабочий ход

Выпуск

Принцип работы многоцилиндровых двигателей

Урок по физике на тему " Двигатель внутреннего сгорания" (8 класс)

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Первый такт - такт впуска

Второй такт - такт сжатия

Третий такт - рабочий ход

Четвертый такт - такт выпуска

Двигатели внутреннего сгорания - как именно они работают?

Принцип действия четырехтактного двигателя внутреннего сгорания

Принцип работы двухтактных двигателей

Циклы двигателя Ванкеля

Двигатель внутреннего сгорания, устройство и принцип действия - Термодинамические процессы

ФИЛЬТРЫ

Свечи

Сроки

Охлаждение

Сцепление

Контроллер двигателя своими руками: метод плотности скорости при контроле дозы топлива в двигателях внутреннего сгорания

Немного теории

Определение коэффициента Треб топливо

Пример расчета времени открытия форсунки

Дополнительные поправочные коэффициенты

Сводка

Двигатели внутреннего сгорания в строительных машинах

Бензиновый двигатель - простой и легкий

Дизельный двигатель - прочный и долговечный

Двухтактный и четырехтактный двигатель - различия

Двигатели внутреннего сгорания в строительной технике

Важнейшие узлы и системы поршневого двигателя внутреннего сгорания

Корпус

Шатуны

Сроки

Энергосистема

Система смазки

Система охлаждения

Смотрите также

Определение коэффициента Треб _{топливо}