Принцип действия двс: Устройство современного двигателя внутреннего сгорания

Содержание

Принцип действия двигателей: судовой двигатель

Двигателем внутреннего сгорания (ДВС) называется тепловая машина, в цилиндре которой химическая энергия топлива превращается в тепловую энергию газов, которая, в свою очередь, преобразуется в механическую работу.

Принципиальное устройство двигателя показано на рисунке. На фундаментной раме 1 установлена станина 2, на которой расположен цилиндр 3, закрытый цилиндровой крышкой 4. Объем цилиндра представляет пространство, ограниченное цилиндровой крышкой, стенками цилиндра и поршнем 8. На крышке цилиндра располагаются впускной клапан 7, форсунка 6 и выпускной клапан 5.

При сгорании топлива в цилиндре выделяются газы, обладающие высоким давлением и температурой, т.е. значительной тепловой энергией. За счет этого поршень перемещается вниз. При перемещении поршня давление и температура, как и тепловая энергия газов, уменьшаются (газы расширяются), в результате чего совершается механическая работа. Поступательное движение поршня через шатун 9 передается на кривошип 10 коленчатого вала, который начинает вращаться.

Судовой двигатель внутреннего сгорания состоит из узлов, систем и устройств, основными из которых являются: остов двигателя, кривошипно-шатунный механизм (КШМ), механизм газораспределения, топливная и масляная системы, системы охлаждения, впуска и выпуска, пост управления, пусковое и реверсивное устройства, средства контроля и защиты.

Похожие статьи

Метки: Принцип действия двигателей, ДВС, Станина, Фундаментная рама, Цилиндр, Цилиндровая крышка, Поршень, Впускной клапан, Форсунка, Выпускной клапан, Шатун, Кривошипно-шатунный механизм, Топливная система, Масляная система, Судовой двигатель

Для того, чтобы оставить комментарий, войдите или зарегистрируйтесь.

Принцип действия двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания — это тепловая машина, в которой химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию и в механическую работу непосредственно в рабочем цилиндре. Преобразование тепловой энергии в механическую происходит путем расширения продуктов сгорания. Рассмотрим принцип работы ДВС на примере карбюраторного двигателя, схема которого нада на рис. 1.

Рис. 1 Схема работы 4-тактного карбюраторного двигателя

Радиус кривошипа здесь обозначен буквой R, ход поршня – S (S = 2R). Рабочий цикл двигателя осуществляется за 2 оборота коленчатого вала или на 4 полных хода поршня (4 такта). Поэтому двигатель – 4-тактный. Справа на рисунке приведена диаграмма работы двигателя в осях “давление p – ход поршня S” (или объем V, описываемый поршнем при движении). Рассмотрим последовательность тактов, начиная с точки «o» диаграммы цикла, когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ), всасывающий клапан открыт, давление в цилиндре равно давлению окружающей среды po:

Последовательность тактов

  • Впуск (линия oa) — поршень движется от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), впускной клапан открыт, выпускной клапан — закрыт. В цилиндр поступает горючая смесь (воздух и пары бензина), получаемая в смесителе-карбюраторе, расположенном на всасывающем патрубке двигателя. В конце такта (в НМТ) впускной клапан закрывается.
  • Сжатие (линия ac) — поршень движется от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты, давление и температура рабочего тела в цилиндре по ходу поршня возрастает.
  • Рабочий ход (линия zb) — в конце хода сжатия у ВМТ горючая смесь воспламеняется с помощью электрической свечи, происходит процесс быстрого горения при постоянном объеме (линия cz и затем — расширение газов (zb) с совершением поршнем полезной работы при его перемещении от ВМТ к НМТ. Оба клапана закрыты.
  • Выпуск (линия bao) — в конце рабочего хода у НМТ открывается выпускной клапан. В этот момент давление газа в цилиндре больше давления окружающего воздуха po. Поэтому продукты сгорания выходят с большой скоростью в атмосферу, давление в цилиндре резко падает (линия ba). Оставшиеся в цилиндре продукты сгорания выталкиваются при движении поршня от НМТ к ВМТ через открытый выпускной клапан. У ВМТ выпускной клапан закрывается, открывается впускной клапан. Цикл повторяется сначала.

В 4-х тактном дизеле последовательность тактов — та же, что и в карбюраторном двигателе. Однако в период впуска в цилиндр поступает не горючая смесь, а свежий заряд воздуха. Топливо подается в цилиндр в мелкораспыленном виде в конце такта сжатия (у ВМТ вблизи точки c цикла), конец подачи – в районе точки z цикла. Топливный насос высокого давления подает топливо в цилиндр через распылитель форсунки в мелкораспыленном виде. Топливо самовоспламеняется в объеме камеры сжатия Vc. Часть топлива, поданного в цилиндр до самовоспламенения, горит при практически постоянном объеме (линия cz1). Поскольку топливо продолжает подаваться в цилиндр после начала воспламенения – оно сгорает при примерно постоянном давлении в начальный период рабочего хода (линия z1z). Теоретическая диаграмма работы такого 4-тактного дизеля дана на рис. 2.

Рис. 2 Диаграмма работы 4-тактного двигателя

В остальном цикл аналогичен циклу карбюраторного двигателя.

Рекомендуется к прочтению: Режимы обкатки судовых ДВС

В 2-тактном двигателе рабочий цикл осуществляется за 1 оборот коленчатого вала (2 хода поршня). Рассмотрим принцип его действия на примере 2-тактного крейцкопфного дизеля с контурной продувкой цилиндра (рис. 3).

Рис. 3 Схема 2-тактного крейцкопфного дизеля

В нижней части втулки цилиндра имеются продувочные А и выпускные В окна. Примем, что выпускные окна несколько выше продувочных. Открытием и закрытием окон управляет поршень рабочего цилиндра. В конце рабочего хода поршень своей верхней кромкой открывает выпускные окна В, давление в цилиндре в этот момент выше атмосферного. Поэтому под действием разности давления продукты сгорания выбрасываются из цилиндра в атмосферу (линия ba на теоретической диаграмме работы 2-тактного дизеля, рис. 4). Эта фаза рабочего цикла называется “свободным выпуском“.

Рис. 4 Диаграмма работы 2-тактного дизеля

Продувочные окна А открываются при дальнейшем нисходящем ходе поршня к НМТ. В этот момент давление в цилиндре станет примерно равным давлению в продувочном ресивере. Предварительно сжатый воздух из продувочного ресивера через окна А поступает в цилиндр и выталкивает из него оставшиеся продукты сгорания через окна В. Эта фаза очистки называется “принужденным выпуском”.

Одновременно с выталкиванием продуктов сгорания свежий воздух заполняет объем цилиндра и частично выходит вместе с отработавшими газами в атмосферу. Эту фазу называют “продувкой” рабочего цилиндра. Принужденный выпуск и продувка протекают одновременно от момента открытия продувочных окон при движении поршня к НМТ до их полного закрытия при движении поршня от НМТ к ВМТ (линия аоа на диаграмме).

Читайте также: Испытания судовых ДВС

Процесс очистки цилиндра от продуктов сгорания и наполнения его свежим зарядом носит название “газообмен”. Как видно, в 2-тактном дизеле газообмен осуществляется лишь на части хода поршня, при его нахождении в районе НМТ.

После закрытия продувочных и выпускных окон в 2-тактном двигателе начинается процесс сжатия и далее — как у 4-тактного двигателя.

Индикаторная работа Li – это полезная работа газов в цилиндре за цикл, определяемая в масштабе mF площадью Facz1zb диаграммы acz1zb на рисунках 2-4:

Li = mF Facz1zb.           Форм. 1

Рабочий объем цилиндра Vs – это объем, описываемый поршнем диаметром D при ходе S:

Vs = πD2/4·S.           Форм. 2

Среднее индикаторное давление pmi – это отношение индикаторной работы Li к рабочему объему цилиндра Vs:

pmi = Li/Vs.           Форм. 3

Иначе: среднее индикаторное давление – это условное давление, постоянное на всем ходе поршня которое совершает ту же работу, что и переменное давление газов в цилиндре.

Полный объем цилиндра Vn – объем цилиндра при положении поршня в НМТ:

Vn = Vc+Vs,          Форм. 4

где:

  • Vc – объем камеры сжатия.

Степень сжатия ε – отношение объемов в точках a и c цикла (рис. 2):

ε = Va/Vc.          Форм. 5

Степень предварительного расширения ρ – отношение объемов в точках z и c:

ρ = Vz/Vc.          Форм. 6

Степень последующего расширения δ – отношение объемов в точках b(a) и z:

δ = Va/Vz = ε/ρ.         Форм. 7

Степень повышения давления λ – отношение давлений в точках z и c:

λ = Pz/Pc.          Форм. 8

Эти понятия используются при анализе циклов как 2-тактных, так и 4-тактных ДВС.

Сноски

Sea-Man

Февраль, 13, 2015 3110 0

5 / 5 ( 7 голосов )

Принцип действия поршневого двигателя внутреннего сгорания

Категория:

   Устройство и работа двигателя

Публикация:

   Принцип действия поршневого двигателя внутреннего сгорания

Читать далее:



Принцип действия поршневого двигателя внутреннего сгорания

В двигателе внутреннего сгорания преобразование тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в механическую работу происходит внутри цилиндра двигателя.

В двигателе с внешним смесеобразованием в замкнутое пространство, образованное стенками цилиндра, его головкой и днищем поршня, через впускной клапан при перемещении поршня вниз всасывается горючая смесь, состоящая из жидкого топлива или горючего газа, смешанного в Определенной пропорции с воздухом. При перемещении поршня вверх смесь сжимается и воспламеняется от постороннего источника тепла. При сгорании смеси выделяется большое количество тепла, вследствие чего газы, получившиеся при сгорании, нагреваются и давление их сильно возрастает. Под действием давления газов поршень перемещается в цилиндре вниз и посредством шатуна вращает коленчатый вал, совершая при этом полезную работу. При обратном ходе поршня вверх отработавшие газы удаляются из цилиндра через выпускной клапан.

Рассмотренный процесс непрерывно повторяется, чем обеспечивается работа двигателя и получение на коленчатом валу необходимого для движения автомобиля усилия.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

При вращении коленчатого вала его шатунная шейка вместе с нижней головкой шатуна описывает окружность (рис. 1). Верхняя головка шатуна вместе с поршнем при этом перемещается в цилиндре прямолинейно вверх и вниз (возвратно-поступательно). При одном обороте колена (кривошипа) вала поршень делает один ход вниз и один ход вверх.

Изменение направления движения поршня происходит в нижней и верхней мертвых точках.

Верхней мертвой точкой (в. м. т.) называют самое верхнее положение поршня и кривошипа (рис. 1, а).

Нижней мертвой точкой (н. м. т.) называют самое нижнее положение поршня и кривошипа (рис. 1, б).

При положении поршня в мертвых точках давление газов на поршень не может вызвать поворота коленчатого вала, так как шатун и кривошип коленчатого вала располагаются в одну линию.

Ходом поршня называется расстояние между крайними положениями поршня (от в. м. т. до н. м. т.). По величине ход поршня равен двум радиусам кривошипа.

Двигатели, у которых длина хода поршня меньше диаметра цилиндра, называются короткоходными. Такие двигатели получают все большее распространение, так как при больших числах оборотов коленчатого вала скорость поршня получается невысокой, что обеспечивает большую износостойкость двигателя.

При повороте кривошипа от мертвых точек на одинаковые углы поршень проходит различные расстояния. Это означает, что при равномерном вращении коленчатого вала поршень в цилиндре двигается неравномерно с ускорениями и замедлениями, вследствие чего в работающем двигателе появляются силы инерции.

Тактом называют процесс, происходящий в цилиндре при движении поршня от одной мертвой точки к другой.

Рис. 1. Основные положения кривопшпно-шатунного механизма

При перемещении поршня вниз от в. м. т. до п. м. т. (рис. 16, б) объем внутренней полости цилиндра над поршнем изменяется от минимального значения (объем камеры сгорания) до максимального (полный объем цилиндра).

Камерой сгорания называется пространство в цилиндре над поршнем при положении его в в. м. т.

Рабочим объемом цилиндра называется объем цилиндра, заключенный между верхней и нижней мертвыми точками.

Рабочим объемом, или литражом двигателя, называется рабочий объем всех цилиндров двигателя, выраженный в литрах.

Полным объемом цилиндра называется сумма его рабочего объема и объема камеры сгорания.

Степенью сжатия двигателя называется отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается поступившая в цилиндр смесь (заряд) при перемещении поршня из н. м. т. в в. м. т. Чем выше степень сжатия двигателя, тем большую экономичность по расходу топлива имеет двигатель.

Рекламные предложения:


Читать далее: Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя автомобиля

Категория: — Устройство и работа двигателя

Главная → Справочник → Статьи → Форум


План урока на тему «Принцип работы двигателя внутреннего сгорания»

1 этап

Класс: 8
Профиль: общий
Количество человек: 15
Цель урока: формирование понимания принципа работы двигателя внутреннего сгорания
Тип урока: урок формирования нового знания
План изучения приборов

:
1. Название прибора
2. Какое явление или закон положен в основу действия прибора
3.Принципиальная схема устройства прибора (основные части, их назначение)
4. Действие прибора
5.Правила эксплуатации прибора

2 этап

Цель:формирование понимания принципа работы двигателя внутреннего сгорания
Задачи:
1. Обозначить название прибора
2. научить определять явления, которые положены в основу действия двигателя внутреннего сгорания
3.Научить изображать принципиальную схему устройства прибора (основные части, их назначение)
4. Научить описывать принцип действия двигателя внутреннего сгорания
5. Разъяснить правила эксплуатации двигателя внутреннего сгорания

3 этап

4 этап

Нарисовать таблицу «знаю-узнал новое-хочу узнать»

(Индивидуальная работа )

Ученики рисуют таблицу «ЗУХ» и заполняют ее в соответствии со своими знаниями. После этого начинается обсуждение таблиц. Учитель заполняет левую колонку такой же таблицы на доске со слов учеников.

Знаю

Узнал сегодня

хочу узнать

Составление ментальных карт поможет учителю понять, на каком уровне знаний находятся ученики и необходимо ли скорректировать материал.

Оценивание:

1 балл — дан ответ для записи на доске

  1. Ученик заполняет левую колонку таблицы в соответствии со своими знаниями

2. научить определять явления, которые положены в основу действия двигателя внутреннего сгорания

Анализ текста

(Индивидуальная работа)

1.Ученики анализируют текст учебника п.22 и одновременно с этим делают в тексте пометки (изображены на доске):

«V» — знаю

«-» — противоречит моим первоначальным знаниям

«?» — хочу узнать

«+» — это для меня новое

  1. После прочтения ученики самостоятельно заполняют оставшиеся колонки таблицы «ЗУХ». Помогают учителю заполнить таблицу на доске.

  2. Анализ третьего столбика таблицы — ученики предлагают варианты, где можно найти недостающую информацию

1 балл — ученик ориентируется в тексте параграфа и осознанно делает пометки

1 балл — ученик даёт ответ для записи на доске

1 балл — ученик предлагает способ получения интересующей информации

  1. Работа с текстом не вызывает затруднений.

  2. Заполнение таблицы происходит на основе текста и пометок.

  3. Ученик в ходе обсуждения понимает, откуда ему брать информацию далее

3. Научить изображать принципиальную схему устройства прибора (основные части, их назначение)

Заполнение пропусков на схеме ДВС

(Работа в парах)

Ученики заполняют пропуски на схеме ДВС согласно прочитанному тексту, в парах проверяют правильность заполнения.

(Приложение 1)

2 балла — схема заполнена правильно

1 балл — схема заполнена частично

0 баллов — схема не заполнена вообще, либо заполнена менее чем на половину

Ученик проверяет, насколько он понял текст учебника на основе работы с выданным материалом

4. Научить описывать принцип действия двигателя внутреннего сгорания

Создание схемы этапов работы ДВС

(Работа в парах)

Ученики изображают схему этапов работы ДВС согласно тексту учебника. Обмениваются работами и проверяют работы на основании пояснения этапов на модели учителем

2 балла — схема выполнена без ошибок

1 балл — есть неточности

0 баллов — схема выполнена менее, чем на половину

Ученики проверяют степень понимания текста учебника на основе создания новой единицы информации

Создание карточки правил работы с ДВС

(Индивидуальная работа)

Ученики придумывают правила работы с ДВС, учитель записывает лучшие варианты на доске

1 балл — дан ответ, который записан на доске

Ученик способен придумать правила предосторожности при работе с ДВС на основе знаний, которые он приобрёл на

Сопоставление пометок в тексте учебника и таблицы «ЗУХ»

(Индивидуальная работа)

.Ученики сопоставляют пометки в учебнике и данные таблицы, особенно обращая внимание на противоречия, новое и неизвестное по итогам урока. Делают запись, если что-то осталось непонятым.

три линии оценки:

Три линии оценки:

Приложение 1

Система электрического пуска двигателя внутреннего сгорания: устройство и принцип работы

Система запуска двигателя автомобиля осуществляет первичное вращение коленчатого вала ДВС, в результате чего происходит воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндрах и силовой агрегат начинает работать самостоятельно.

Главной задачей системы пуска становится проворачивание коленвала, что позволяет поршню выполнить необходимое для воспламенения заряда сжатие смеси в цилиндрах. Затем горючее воспламеняется (от внешнего источника в бензиновых двигателях, от сильного сжатия и нагрева в дизельных).

Далее коленчатый вал начинает вращаться самостоятельно, то есть  двигатель запускается, обороты коленвала увеличиваются, вращение вала становится возможным благодаря преобразованию тепловой энергии сгорания топлива в механическую работу. Как только обороты коленвала достигают определенной частоты, происходит автоматическое отключение системы запуска.

В этой статье мы рассмотрим, как работает электрическая система пуска двигателя, из каких какие основных элементов она состоит, а также поговорим о том, какие еще бывают системы запуска ДВС, кроме электрических решений.

Содержание статьи

Система пуска двигателя: конструктивные особенности и принцип действия электрического запуска ДВС

Начнем с того, что на раннем этапе двигатели автомобиля запускались вручную. Для этого использовалась особая заводная рукоятка, которая вставлялась в специальное отверстие, после чего водитель самостоятельно проворачивал коленчатый вал.

В дальнейшем появилась система электрического пуска, которая в самом начале была не совсем надежной. По этой причине на многих моделях электрический пуск комбинировали с возможностью ручного запуска, что давало возможность запустить двигатель в случае возникновения проблем с электрозапуском. Затем от такой схемы полностью отказались, так как общая надежность электрических систем значительно возросла.

Итак, система запуска (часто называется стартерная система пуска двигателя) состоит из механических и электрических узлов и агрегатов. Как уже было сказано, главной задачей является проворачивание двигателя для запуска.

Основными элементами в схеме электрического пуска двигателя выступают:

  • стартерная цепь;
  • стартер;
  • аккумулятор;

В двух словах, стартерная цепь фактически является электроцепью, по которой электрический ток подается от АКБ к стартеру. В такую цепь входит провод, который соединяет аккумулятор и стартер, «масса» на кузов автомобиля, а также различные клеммы и соединения, по которым идет пусковой ток.

Что касается аккумулятора, основной задачей является обеспечение необходимого напряжения для работы стартера. Важно, чтобы АКБ имела нужную емкость и уровень заряда не ниже 70%, что позволяет стартеру прокручивать коленвал ДВС с необходимой для запуска частотой.

Стартер представляет собой электромотор. На валу стартера установлена шестерня, которая после подачи напряжения на стартер входит в зацепление с зубчатым венцом на маховике двигателя. Так реализована передача крутящего момента от стартера на коленвал двигателя.

Еще отметим, что стартер потребляет большой пусковой ток. При этом для включения и выключения стартера используется слаботочный переключатель, более известный как  замок зажигания. Данный элемент осуществляет управление специальным реле, а также блокировочными выключателями стартера (при наличии).

Вернемся к общему устройству элементов системы. Как уже говорилось, стартер с тяговым реле представляет собой электродвигатель постоянного тока. Стартер состоит из статора, который является корпусом, ротора (якорь), а также щеток со щеткодержателем, тягового реле и механизма привода.

Тяговое реле обеспечивает питание обмоток стартера, а также позволяет работать механизму привода. Указанное тяговое реле включает в себя обмотку, якорь, контактную пластину. Электрический ток подается на тяговое реле через специальные контактные болты.

Механизм привода нужен для передачи крутящего момента от стартера на коленвал. Основными элементами конструкции является рычаг привода или вилка, которая имеет поводковую муфту,  демпферная пружина, а также обгонная муфта и ведущая шестерня. Указанная шестерня входит в зацепление с зубчатым венцом маховика, который установлен на коленвалу. Замок зажигания после поворота ключа в положение «старт» отвечает за подачу постоянного тока от АКБ на тяговое реле стартера.

Принцип работы системы электрического запуска ДВС

Система  электрического запуска стоит на различных типах двигателей (двухтактные и четырехтактные, бензиновые, дизельные, роторно-поршневые, газовые и т.д.)

Общий принцип работы заключается в следующем:

После того, как водитель поворачивает ключ в замке зажигания, электрический ток от АКБ подается на контакты тягового реле (на втягивающее стартера). В то время, когда ток начинает проходить по обмоткам тягового реле, осуществляется втягивание якоря. Указанный якорь перемещает рычаг механизма привода, в результате осуществляется зацепление ведущей шестерни и зубчатого венца маховика.

Параллельно якорь замыкает контакты реле, благодаря чему реализуется питание электрическим током обмоток статора и якоря. Это позволяет стартеру вращаться, передавая крутящий момент на коленчатый вал.

После запуска двигателя обороты коленвала увеличиваются. В этот момент срабатывает обгонная муфта, отсоединяющая стартер от двигателя, при этом стартер еще продолжает свое вращение. Затем при помощи возвратной пружины тягового реле происходит обратное перемещение якоря. Это позволяет вернуть механизм привода в обратное положение.

Кстати, если говорить о различных штатных блокировках стартера при запуске двигателя, такие решения встречаются, однако не на всех моделях авто. Основной задачей является повышение комфорта эксплуатации и безопасности. Если просто, стартер не будет работать, пока водитель не выжмет сцепление или не включит нейтральную передачу перед запуском двигателя.

Наличие  такой блокировки позволяет избежать рывков и случайного перемещения ТС, что часто случается,  когда водитель начинает заводить двигатель от стартера с включенной передачей.

Система воздушного пуска двигателя

Система воздушного пуска является еще одним решением, которое позволяет прокручивать коленчатый вал ДВС.  Для запуска мотора используется сжатый воздух. При этом такое пневматическое оборудование, как правило, на автомобилях и другой технике не используется, однако пусковые системы данного типа можно встретить на стационарных двигателях внутреннего сгорания.

Если говорить о конструкции, устройство системы воздушного пуска двигателя предполагает наличие следующих элементов:

  • воздушный баллон;
  • электроклапаны;
  • маслоотстойник;
  • обратный клапан;
  • воздухораспределитель;
  • пусковые клапаны;
  • трубопроводы;

Принцип работы системы воздушного запуска ДВС основан на том, что сжатый в воздушном баллоне воздух под давлением подается в коробку-распределитель, далее проходит через фильтры в редуктор и поступает к электропневмоклапану.

Далее необходимо нажать кнопку «пуск», после чего клапан открывается, затем воздух из воздухораспределителя проходит через пусковые клапаны и попадает в цилиндры двигателя, создавая давление и раскручивая коленвал. Когда обороты достигают нужной частоты, двигатель запускается.

Добавим, что такие силовые установки дополнительно оснащены электрической системой пуска от стартера, что позволяет завести агрегат в том случае, если с воздушным пуском, который является основным способом, имеются какие-либо проблемы или произошла поломка.

Советы и рекомендации

Необходимо учитывать, что  электрическая система пуска двигателей обычно предполагает то, что мощность АКБ и стартера будут практически одинаковыми. Это значит, что напряжение аккумулятора в значительной степени меняется с учетом того тока, который потребляет стартер.

Простыми словами, на эффективность и легкость запуска ДВС сильно влияет общее состояние АКБ, температура аккумулятора, уровень заряда, а также исправность стартера и стартерной цепи. Диагностировать некоторые проблемы на раннем этапе позволяют такие признаки, как явное затухание габаритов и подсветки панели приборов в момент пуска двигателя.

Как известно, яркость ламп зависит от напряжения в бортовой сети. При этом нормально работающая система пуска не должна сильно «просаживать» напряжение. Отметим, что в норме допускается снижение яркости приборной панели и, в ряде случаев, перезапуск магнитолы, однако яркость не должна сильно понижаться.

Еще отметим, что в случае проблем с запуском, которые связаны со стартером, некоторые водители привыкли стучать по данному устройству. Дело в том, что такие постукивания на старых моделях стартеров (например, на «классике» ВАЗ) в некоторых случаях позволяли сместить щетки стартера, ротора и т.д. В результате удавалось на короткое время восстановить работоспособность устройства.

При этом важно понимать, что современные стартеры в своем устройстве имеют постоянные магниты. Указанный магниты весьма хрупкие, то есть после удара по стартеру происходит их раскалывание.

В конечном итоге цельный магнит разрушается. Более того, такие магниты на некоторых моделях стартеров могут быть просто приклеены к корпусу.  Соответственно, если ударять по корпусу сильно, отколовшиеся части магнита попадают на ротор или в область установки подшипников, полностью выводя стартер из строя.

Читайте также

Классификация, общее устройство и принцип действия поршневых ДВС

Лекция №1. Классификация, общее устройство и
принцип действия поршневых ДВС.
1.1. Классификация поршневых ДВС.
1.2.
Рабочий
цикл
четырехтактного
двигателя с принудительным воспламенением.
1.3. Рабочий цикл четырехтактного дизеля.
1.4. Рабочий цикл двухтактного двигателя.
1.5 Сравнение дизельных и бензиновых
двигателей.
1.6.
Работа
многоцилиндрового
четырехтактного двигателя.
1.1 Классификация поршневых ДВС
Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируют по
следующим основным признакам.
1. По способу воспламенения горючей смеси — двигатели с
воспламенением от сжатия (дизели) и двигатели с принудительным
воспламенением от электрической искры (карбюраторные, инжекторные и
газовые).
2. По способу смесеобразования — двигатели с внешним (карбюраторные,
инжекторные и газовые) и с внутренним смесеобразованием (дизели).
3. По способу осуществления рабочего процесса — четырехтактные и
двухтактные.
4. По виду применяемого топлива — двигатели жидкого топлива,
работающие на бензине и дизельном топливе, и двигатели газообразного
топлива (на сжатом и сжиженном газах).
5. По числу цилиндров — одноцилиндровые и многоцилиндровые (двух,
трех, четырех, шестицилиндровые и т.д.).
6. По расположению цилиндров – рядные, V – образные с углом развала
60, 90 и 120 градусов, оппозитные с углом развала 180 градусов.
Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих
механизмов: кривошипно-шатунного, газораспределения и регулирования, а
также систем — питания, охлаждения, смазки, зажигания и пуска.
Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования
прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во
вращательное движение коленчатого вала.
Его образуют цилиндр 13 поршень 15 с кольцами, поршневой
палец 16, шатун 17, коленчатый вал 19 и маховик 18. Сверху
цилиндр закрыт головкой 12.
Механизм газораспределения предназначен для впуска в
цилиндр горючей смеси или воздуха и выпуска из цилиндра
отработавших газов в определенные промежутки времени.
Он состоит из распределительного вала 2, шестерен 1 привода
распределительного вала, толкателей 3, клапанов 8 и 11, пружин 4.
Система питания служит для приготовления горючей смеси и
подвода ее к цилиндру (карбюраторные и газовые двигатели) или
подачи топлива в цилиндр и наполнения его воздухом (дизели).
Механизм регулирования (регулятор) используется для
изменения количества подаваемой в цилиндр горючей смеси или
топлива в зависимости от нагрузки двигателя.
Система смазки предназначена для подвода смазки к трущимся
деталям с целью уменьшения трения между ними.
Система охлаждения необходима для отвода теплоты от нагретых деталей в
атмосферу.
Она может быть жидкостной или воздушной.
Если система охлаждения жидкостная (водяная), то она имеет водяную
рубашку 14.
Система зажигания предназначена для принудительного воспламенения
горючей смеси от электрической искры.
У дизеля система зажигания отсутствует.
Система пуска служит для пуска двигателя.
Положение поршня в цилиндре, при котором расстояние его от оси
коленчатого вала двигателя наибольшее, называется верхней мертвой точкой
(в.м.т.).
Положение поршня в цилиндре, при котором расстояние его от оси
коленчатого вала двигателя наименьшее, называется нижней мертвой точкой
(н.м.т.)
Расстояние по оси цилиндра между мертвыми точками — это ход поршня,
обозначаемый буквой S.
При каждом ходе поршня коленчатый вал поворачивается на половину
оборота, то есть на 180°.
Ход поршня центрального кривошипно-шатунного механизма равен двум
радиусам кривошипа коленчатого вала.
Работу двигателя за один цикл определяют по индикаторной диаграмме графику зависимости давления газа в цилиндре от объема, изменяющегося при
перемещении поршня (координаты р-V).
Индикаторную диаграмму снимают на работающем двигателе при помощи
специального прибора — индикатора.
1.2 Рабочий цикл четырехтактного двигателя с
принудительным воспламенением
Рабочий цикл одноцилиндрового
четырехтактного
карбюраторного двигателя:
а — такт впуска; 1 — цилиндр;
2 — выпускная труба;
3 — выпускной клапан;
4 — поршень; 5 — свеча зажигания;
6 — впускной клапан; 7 — впускная
труба; 5 — карбюратор; 9 — шатун;
10 — коленчатый вал
1. Такт впуска. Поршень 4 движется от в.м.т. к н.м.т.,
создавая разрежение в полости цилиндра над собой.
Впускной клапан 6 при этом открыт, цилиндр через
впускную трубу 7 и карбюратор 8 сообщается с
атмосферой.
Под
влиянием
разности
давлений
воздух
устремляется в цилиндр.
Проходя через карбюратор, воздух распыливает
топливо и, смешиваясь с ним, образует горючую смесь,
которая поступает в цилиндр. Заполнение цилиндра /
горючей смесью продолжается до прихода поршня в
н.м.т.
К этому времени впускной клапан закрывается.
В начале такта впуска, когда поршень был в в.м.т.,
над поршнем в объеме пространства сжатия имелись
остаточные отработавшие газы от предыдущего цикла.
Горючая
смесь,
заполняя
цилиндр,
перемешивается с остаточными газами и образует
рабочую смесь.
Давление в конце такта впуска равно 0,07…0,09
МПа, а температура рабочей смеси 340…370 К.
2. Такт сжатия. При дальнейшем
повороте коленчатого вала 10 поршень
движется от н.м.т. к в.м.т.
В это время впускной 6 и выпускной 3
клапаны закрыты, поэтому поршень при
своем движении сжимает находящуюся в
цилиндре рабочую смесь.
В такте сжатия составные части
рабочей смеси хорошо перемешиваются и
нагреваются.
Давление в конце такта сжатия
увеличивается
до
0,7…1,2
МПа,
а
температура — до 570…670 К.
В
конце
такта
сжатия
между
электродами
свечи
5
возникает
электрическая искра, от которой рабочая
смесь воспламеняется.
В
процессе
сгорания
топлива
выделяется большое количество теплоты,
давление повышается до 3,0…4,5 МПа, а
температура газов (продуктов сгорания) до 2650 К.
3. Такт расширения. Оба клапана закрыты.
Под давлением расширяющихся газов поршень движется от в.м.т. к н.м.т. и при
помощи шатуна 9 вращает коленчатый вал, совершая полезную работу.
К концу такта расширения давление уменьшается до 0,3… 0,4 МПа, а
температура до 1300…1500 К.
4. Такт выпуска. Когда поршень подходит к н.м.т., открывается выпускной
клапан 3 и отработавшие газы под действием избыточного давления начинают
выходить из цилиндра в атмосферу через выпускную трубу 2.
Далее поршень движется от н.м.т. к в.м.т. и выталкивает из цилиндра
отработавшие газы.
К концу такта выпуска давление в цилиндре составляет 0,11…0,12 МПа, а
температура 770…1100 К.
Далее рабочий цикл повторяется.
1.3 Рабочий цикл четырехтактного дизеля
Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизеля:
а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт расширения; г — такт выпуска
В отличие от карбюраторного двигателя в цилиндр дизеля воздух и топливо
вводятся раздельно.
1. Такт впуска. Поршень движется от в.м.т. к н.м.т., впускной клапан открыт, в
цилиндр поступает воздух.
Давление в конце такта впуска 0,08…0,09 МПа, а температура воздуха
320…340 К.
2. Такт сжатия. Оба клапана закрыты.
Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. и сжимает воздух.
Вследствие большой степени сжатия (порядка 14…18) давление воздуха в
конце этого такта достигает 3,5…4,0 МПа, а температура (780…900 К) становится
выше температуры самовоспламенения топлива.
В конце такта сжатия при положении поршня, близком к в.м.т., в цилиндр через
форсунку начинается впрыск жидкого топлива.
Устройство форсунки обеспечивает тонкое распыливание топлива в сжатом
воздухе.
Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом и
остаточными газами, образуется рабочая смесь.
Большая часть топлива воспламеняется и сгорает.
Давление газов повышается до 5,5…9,0 МПа, а температура до 1990…2200 К.
3. Такт расширения. Оба клапана закрыты.
Поршень движется от в.м.т. к н.м.т. В начале такта расширения сгорает
остальная часть топлива.
К концу такта расширения давление газов уменьшается до 0,3…0,4 МПа, а
температура — до 900…1200 К.
4. Такт выпуска. Выпускной клапан открывается.
Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. и через открытый клапан
выталкивает отработавшие газы в атмосферу.
Давление газов при этом 0,11…0,12 МПа.
Температура газов к концу такта выпуска составляет 700…900 К.
Далее рабочий цикл повторяется.
У двигателей обоих описанных типов в течение рабочего цикла только
в такте расширения поршень перемещается под давлением газов и
посредством шатуна приводит коленчатый вал во вращательное
движение.
При выполнении остальных тактов — выпуске, впуске и сжатии — нужно
перемещать поршень, вращая коленчатый вал.
Эти такты являются подготовительными и осуществляются за счет
механической (кинетической) энергии, накопленной маховиком в такте
расширения.
Маховик, обладающий значительной массой, закрепляется на конце
коленчатого вала.
1.4 Рабочий цикл двухтактного двигателя
Двухтактные двигатели могут быть карбюраторными и дизелями.
Общим процессом для всех типов двухтактных двигателей является
использование потока свежей смеси или воздуха для удаления отработавших газов
из цилиндра — так называемая продувка, которая осуществляется различными
способами.
Схема устройства и работы двухтактного карбюраторного двигателя:
1 — канал, идущий из кривошипной камеры; 2 — продувочное окно;
3 — поршень; 4 — цилиндр; 5 — свеча; 6 — выпускное окно; 7 — впускное
окно; 8 — карбюратор; 9 — кривошипная камера
У двигателей этого типа в стенке цилиндра 4 сделаны три окна: впускное 7,
продувочное 2 и выпускное 6.
Картер (кривошипная камера) 9 двигателя непосредственного сообщения с
атмосферой не имеет.
К впускному окну 7 присоединен карбюратор 8.
Продувочное окно 2 сообщается каналом 1 с кривошипной камерой 9
двигателя.
Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя происходит следующим
образом.
Поршень 3 движется от н.м.т. к в.м.т., перекрывая в начале хода продувочное
окно 2, а затем выпускное 6.
После этого в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей
смеси.
В то же время в кривошипной камере 9 создается разрежение, и, как только
нижняя кромка юбки поршня откроет впускное окно 7, через него из карбюратора 8
в кривошипную камеру будет засасываться горючая смесь.
При положении поршня, близком к в.м.т., сжатая рабочая смесь
воспламеняется электрической искрой от свечи 5.
При сгорании смеси давление газов резко возрастает. Под давлением газов
поршень перемещается к н.м.т.
Как только он закроет впускное окно 7, в кривошипной камере 9 начнется
сжатие ранее поступившей сюда горючей смеси.
В конце хода поршень открывает выпускное окно 6, а затем и продувочное
окно 2.
Через открытое выпускное окно отработавшие газы с большой скоростью
выходят в атмосферу.
Давление в цилиндре быстро понижается.
К моменту открытия продувочного окна давление сжатой горючей смеси в
кривошипной камере становится выше, чем давление отработавших газов в
цилиндре.
Поэтому горючая смесь из кривошипной камеры по каналу 1 поступает в
цилиндр и, заполняя его, выталкивает остатки отработавших газов через
выпускное окно наружу.
В дальнейшем все процессы повторяются в такой же последовательности.
Рабочий цикл двухтактного дизеля протекает аналогично рабочему циклу
двухтактного карбюраторного двигателя и отличается только тем, что у дизеля в
цилиндр поступает не горючая смесь, а чистый воздух и в конце процесса сжатия
впрыскивается топливо, которое воспламеняется от соприкосновения с нагретым
воздухом.
1.5 Сравнение дизельных и бензиновых двигателей
Дизель по сравнению с карбюраторным двигателем имеет следующие
основные преимущества.
1. На единицу произведенной работы расходует в среднем на 20…25% (по
массе) меньше топлива.
2. Работает на более дешевом топливе, которое не так опасно в пожарном
отношении.
Недостатки дизеля:
1. Более высокое давление газов в цилиндре требует повышенной прочности
отдельных деталей, а это приводит к увеличению размеров и массы дизеля.
2. Пуск его труднее, особенно в зимнее время.
Хорошие экономические показатели дизелей обеспечили им широкое
применение в качестве двигателей для тракторов, а также автомобилей большой
грузоподъемности.
Большинство применяемых в сельском хозяйстве двигателей четырехтактные,
потому что двухтактные двигатели менее экономичны, так как у них цилиндр хуже
очищается от продуктов сгорания.
Особенно неэкономичны двухтактные карбюраторные двигатели, в которых
продувка цилиндра осуществляется горючей смесью.
1.6 Работа многоцилиндрового четырехтактного двигателя
Несмотря на наличие маховика, коленчатый вал одноцилиндрового двигателя
вращается неравномерно: ускоренно во время такта расширения и замедленно в
других тактах.
Сгорание заряда горючей смеси, необходимого для получения нужной
мощности, создает резкую, ударную нагрузку на детали кривошипно-шатунного
механизма, что увеличивает износ этих деталей и вызывает колебания всего
двигателя.
У одноцилиндрового двигателя при движении поршня, шатуна и коленчатого
вала возникают значительные силы инерции, уравновесить которые весьма
сложно.
Кроме того, для такого двигателя характерна плохая приемистость способность быстро увеличивать частоту вращения коленчатого вала.
Чтобы устранить эти недостатки одноцилиндровых двигателей, на тракторах,
автомобилях и стационарных машинах, как правило, устанавливают
многоцилиндровые двигатели, то есть такие, в которых несколько
одноцилиндровых двигателей объединены в один.
У многоцилиндрового двигателя более частое повторение тактов расширения
обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала.
Поэтому с увеличением числа цилиндров двигателя размеры его маховика
уменьшают.
Расположение цилиндров многоцилиндровых двигателей может быть
однорядным или двухрядным.
У большинства однорядных двигателей цилиндры размещают вертикально
(рис., а), а у двухрядных — под некоторым углом друг к другу.
Если в двухрядном двигателе угол между цилиндрами меньше 180°, его
называют V-образным (рис., б).
Схемы расположения цилиндров двигателя: а — однорядное; б — V-образное
Отечественные многоцилиндровые двигатели имеют различное (обычно
четное) число цилиндров — от двух до восьми.
Для двигателей с однорядным расположением цилиндров характерны
большие габариты и масса, нежели для V-образных.
Последовательность чередования тактов расширения в цилиндрах называется
порядком работы цилиндров двигателя.
Порядок работы двигателя зависит от расположения цилиндров, взаимного
положения кривошипов коленчатого вала и последовательности открытия и
закрытия клапанов механизма газораспределения.
Четырехцилиндровый однорядный двигатель можно представить как
соединенные вместе четыре одноцилиндровых двигателя с одним общим
коленчатым валом, кривошипы (колена) которого расположены в одной плоскости.
Два крайних колена направлены в одну сторону, а два средних — в
противоположную (под углом 180°).
Поршни в этом случае движутся в цилиндрах попарно. Когда поршни в первом
и четвертом цилиндрах опускаются, во втором и третьем цилиндрах поршни
поднимаются (и наоборот).
При таком расположении колен
возможен порядок работы 1—3— 4—2
(двигатель
Д-245)
или
1—2—4—3
(двигатели ЗМЗ-451 и ЗМЗ-24Д).
Работа четырехцилиндрового
четырехтактного двигателя
(порядок работы 1—3—4—2)
Чередование тактов в четырехцилиндровом
четырехтактном двигателе с порядком работы 1—3—4—2
Чередование тактов в шестицилиндровом четырехтактном
двигателе с порядком работы 1—5—3—6—2—4
В шестицилиндровых однорядных четырехтактных двигателях колена вала
расположены под углом 120° друг к другу и симметрично относительно середины
вала, благодаря чему достигается равномерное чередование тактов расширения и
хорошая уравновешенность двигателя.
Порядок работы таких двигателей (ГАЗ-52) 1—5—3—6—2—4.
В восьмицилиндровых V-образных четырехтактных двигателях угол между
осями цилиндров левой и правой группы равен 90° и оси пересекаются с осью
коленчатого вала, который имеет четыре кривошипа.
Для равномерного чередования тактов колена вала расположены попарно в
двух взаимно перпендикулярных плоскостях и в каждой паре под углом 180°.
Порядок работы цилиндров этих двигателей (ЗИЛ-130 и ГАЗ-53) 1—5—4—2—
6—3—7—8.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания двухтактного типа

Двигатель внутреннего сгорания (сокращенно — ДВС) был изобретен еще в середине 19 века. С тех пор очень многое поменялось. В настоящее время он используется абсолютно во всех серийных автомобилях. Этот механизм был усовершенствован не один раз, но принцип работы двигателя внутреннего сгорания как таковой остался прежним.

Существуют четырехтактные и двухтактные двигатели. В последних все циклы (непосредственно впрыск топлива, выталкивание отработанных газов и продувка) происходят в два такта за один рабочий оборот коленчатого вала. В строении подобных механизмов отсутствуют дополнительные клапаны. С их функцией справляется непосредственно поршень, так как во время движения он поочередно закрывает собой впускные, выпускные и продувные отверстия. Поэтому принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания достаточно прост.

В теории мощность двухтактного изделия в два раза больше, нежели у четырехтактного (за счет увеличенного количества рабочих ходов). Однако на практике это не совсем так. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания состоит в том, что из-за неполного хода поршня, менее интенсивного высвобождения остаточного отработанного газа и некоторых иных факторов на выходе наблюдается увеличение мощности не более, чем на 60 – 70 процентов.

Работа двигателя осуществляется в два такта. Во время первого такта поршень стремительно перемещается от нижней к верхней позиции. По ходу своего движения он перекрывает выпускные и продувные окна. В этот момент происходит сильное сжатие поступившей ранее топливной жидкости. После этого наступает второй такт. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания состоит в том, что сжатое топливо воспламеняется от свечи. Под действием силы расширения газов поршень смещается в сторону нижней «мертвой» позиции. В этом случае совершается полезная работа. Как только поршень спускается настолько, чтобы открыть выпускное отверстие, отработанные газы отправляются в атмосферу. Давление в цилиндре стремительно снижается, а поршень по инерции по-прежнему опускается вниз. В нижней позиции открывается продувочное отверстие и поступает новая порция свежей горючей смеси из так называемой кривошипной камеры, в которой она находится под давлением.

Двухтактный силовой агрегат – это достаточно удобный механизм. Однако, учитывая принцип работы двигателя внутреннего сгорания, у него есть свои преимущества. В сравнении с четырехтактным он является менее громоздким, гораздо проще в изготовлении, не требует объемных систем смазки и распределения газов. Это все значительно уменьшает стоимость образца и затраты на его обслуживание.

Данный тип двигателя имеет и достаточно весомые недостатки, которые делают его не самым эффективным агрегатом. Подобного рода приспособления достаточно шумные и работают намного громче, чем четырехтактные аналоги. Четырехтактные же изделия работают с меньшей вибрацией, так как принцип действия двигателя внутреннего сгорания двухтактного типа заставляет создавать большее количество колебательных движений. Расход топлива в пересчете на одну лошадиную силу составляет 300 граммов. Для сравнения — четырехтактным моделям необходимо всего лишь 200 граммов горючего.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ IC

Тепловой двигатель — это машина, которая преобразует тепловую энергию в механическую.
при сжигании топлива, такого как уголь, бензин, дизельное топливо, выделяется тепло. Это тепло подается на
рабочее вещество при высокой температуре. Путем расширения этого вещества подходит
машин, тепловая энергия превращается в полезную работу. Тепловые двигатели можно разделить на
два типа:
(i) Внешнее сгорание и
(ii) Внутреннее сгорание.
В паровом двигателе сгорание топлива происходит вне двигателя, а пар
сформированный таким образом используется для запуска двигателя. Таким образом, он известен как двигатель внешнего сгорания. В
В случае двигателя внутреннего сгорания сгорание топлива происходит внутри двигателя
сам цилиндр.
Двигатель внутреннего сгорания может быть дополнительно классифицирован как: (i) стационарный или мобильный, (ii) горизонтальный или вертикальный
и (iii) низкая, средняя или высокая скорость. Два различных типа двигателей IC, используемых для
мобильные или стационарные операции: (i) дизельное топливо и (ii) карбюратор.

Искровое зажигание (карбюраторного типа) Двигатель IC

В этом двигателе жидкое топливо распыляется, испаряется и смешивается с воздухом в правильной пропорции
перед подачей в цилиндр двигателя через впускные коллекторы. Воспламенение смеси
вызывается электрической искрой и называется искровым зажиганием.
Компрессионное зажигание (дизельный) Двигатель IC

В этом случае в цилиндр впрыскивается только жидкое топливо под высоким давлением.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ IC:

Поперечное сечение двигателя внутреннего сгорания показано на рис.1. Краткое описание этих частей
приведено ниже.

Цилиндр:

Цилиндр двигателя внутреннего сгорания составляет основную и поддерживающую часть блока
мощности двигателя. Его основная функция заключается в обеспечении пространства, в котором поршень может работать, всасывая смесь топлива
или воздуха (в зависимости от искрового зажигания или воспламенения от сжатия), сжимая его, позволяя ему
расширяться и, таким образом, вырабатывать мощность. Цилиндр обычно изготавливается из высококачественного чугуна. В некоторых случаях в
для придания большей прочности и износостойкости при меньшем весе в чугун добавляют хром, никель
и молибден.

Поршень:

Поршень двигателя — это первая деталь, которая начинает движение и передает мощность на коленчатый вал
в результате давления и энергии, генерируемых при сгорании топлива. Поршень
закрыт с одного конца и открыт с другого конца, чтобы обеспечить прямое присоединение шатуна
и его свободное действие.


Поршни изготовлены из серого чугуна, литой стали и алюминиевого сплава. Однако
современная тенденция — использовать в двигателе трактора только поршни из алюминиевого сплава.

Поршневые кольца:

Они изготовлены из чугуна, так как обладают способностью сохранять подшипниковые качества и эластичность
на неопределенный срок. Основная функция поршневых колец — сохранять сжатие и в то же время на
уменьшить до минимума площадь контакта стенки цилиндра и стенки поршня, тем самым снижая потери на трение и чрезмерный износ на
. Другими важными функциями поршневых колец
являются управление смазочным маслом, смазка цилиндра и передача тепла от поршня
и стенок цилиндра.Поршневые кольца классифицируются как компрессионные кольца и масляные кольца
в зависимости от их функции и расположения на поршне.

Компрессионные кольца обычно представляют собой простые неразъемные кольца и всегда размещаются в канавках
, ближайших к головке поршня. Масляные кольца имеют канавки или прорези и расположены либо в самой нижней канавке
над поршневым пальцем, либо в канавке рядом с юбкой поршня. Их функция — контролировать
распределение смазочного масла по цилиндру и поверхности поршня, чтобы предотвратить ненужный или чрезмерный расход масла
.

Поршневой палец:

Шатун соединен с поршнем через поршневой палец. Он изготовлен из закаленной легированной стали case
с прецизионной обработкой. Существует три различных метода соединения поршня
с шатуном.

Шатун:

Это соединение между поршнем и коленчатым валом. Конец, соединяющий поршень,
известен как малый конец, а другой конец известен как большой конец. Большой конец имеет две половинки подшипника
, скрепленные вместе болтами.Шатун изготовлен из штампованной стали, сечение
двутаврового типа.

Коленчатый вал:

Он соединен с поршнем через шатун и преобразует линейное движение поршня
во вращательное движение маховика. Шапки коленчатого вала
опираются на коренные подшипники, размещенные в картере. Противовесы и маховик
, прикрепленный болтами к коленчатому валу, способствуют плавной работе двигателя.

Подшипники двигателя:

Коленчатый и распределительный валы опираются на подшипники качения.Эти подшипники должны быть
, способными выдерживать высокие скорости, большие нагрузки и высокие температуры. Обычно на стальную основу наносят покрытие из кадмия, серебра
или медного свинца для придания вышеуказанных характеристик. Для одноцилиндровых вертикальных / горизонтальных двигателей
современная тенденция заключается в использовании шариковых подшипников вместо основных подшипников
с тонким корпусом.

Клапаны:

Чтобы воздух попадал в цилиндр или выхлоп, а газы выходили из цилиндра, предусмотрены клапаны
, известные как впускной и выпускной клапаны соответственно.Клапаны
устанавливаются либо на головку блока цилиндров, либо на блок цилиндров.

Распредвал:

Клапаны приводятся в действие за счет действия распределительного вала, который имеет отдельные кулачки для впускного,
и выпускного клапанов. Кулачок поднимает клапан против давления пружины, и как только он
меняет положение, пружина закрывает клапан. Кулачок получает привод через шестерню или звездочку
и цепную систему от коленчатого вала. Он вращается на половину скорости распределительного вала.

Маховик

Обычно он изготавливается из чугуна, и его основная функция — поддерживать равномерную частоту вращения двигателя
, перемещая коленчатый вал через промежутки времени, когда он не получает мощность от поршня.
Размер маховика зависит от количества цилиндров, а также от типа и размера двигателя
. Это также помогает в уравновешивании вращающихся масс.

В четырехтактных двигателях имеется четыре такта, совершающих два оборота двигателя
. коленчатый вал.Это соответственно такты всасывания, сжатия, мощности и выпуска. В
г. На рис. 3 поршень показан опускающимся на такте всасывания. В
втягивается только чистый воздух. цилиндр во время этого хода через впускной клапан, тогда как выпускной клапан закрыт. Эти
Клапаны могут управляться кулачком, толкателем и коромыслом. Следующий штрих —
такт сжатия, при котором поршень движется вверх, при этом оба клапана остаются закрытыми.
воздух, который втягивается в цилиндр во время такта всасывания, постепенно сжимается
когда поршень поднимается.Степень сжатия обычно варьируется от 14: 1 до 22: 1.
давление в конце такта сжатия колеблется от 30 до 45 кг / см2. Как воздух
постепенно сжимается в цилиндре, его температура увеличивается, пока не приблизится к концу
такта сжатия, он становится достаточно высоким (650-80 ° C), чтобы мгновенно воспламенить любое топливо
который впрыскивается в цилиндр. Когда поршень приближается к верхней точке своего такта сжатия,
жидкое углеводородное топливо, такое как дизельное топливо, распыляется в камеру сгорания под номером
. высокое давление (140-160 кг / см2), более высокое, чем в самом баллоне.Это топливо
затем воспламеняется, сжигаясь кислородом сильно сжатого воздуха.

Во время периода впрыска топлива поршень достигает конца своего такта сжатия, и
начинает возвращаться в свой третий последовательный такт, а именно рабочий такт. Во время этого хода
горячие продукты сгорания, состоящие в основном из двуокиси углерода, вместе с азотом
, оставшимся от сжатого воздуха, расширяются, заставляя поршень опускаться. Это всего
рабочего хода цилиндра.

Во время рабочего хода давление падает с максимального значения сгорания (47-55
кг / см2), которое обычно выше, чем большее значение давления сжатия (45
кг / см2), примерно до 3,5-5 кг. / см2 ближе к концу хода. Затем выпускной клапан открывается, обычно
немного раньше, чем когда поршень достигает самой нижней точки хода. Выхлопные газы
удаляются при следующем движении поршня вверх. Выпускной клапан остается открытым на
в течение всего хода и закрывается в верхней части хода.

Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала
посредством шатуна и коленчатого вала. Коленчатый вал вращается в коренных подшипниках
, которые установлены в картере. Маховик установлен на коленчатом валу, чтобы сгладить
неравномерный крутящий момент, который создается в поршневом двигателе.

Принцип работы поршневого двигателя

Взаимосвязь между давлением, объемом и температурой газов является основными принципами работы двигателя.Двигатель внутреннего сгорания — это устройство для преобразования тепловой энергии в механическую. Бензин испаряется и смешивается с воздухом, нагнетается или втягивается в цилиндр, сжимается поршнем, а затем воспламеняется электрической искрой. Преобразование полученной тепловой энергии в механическую, а затем в работу осуществляется в цилиндре. На рис. 1-35 показаны различные компоненты двигателя, необходимые для выполнения этого преобразования, а также представлены основные термины, используемые для обозначения работы двигателя.

Рисунок 1-35. Компоненты и терминология работы двигателя.

Рабочий цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания включает в себя серию событий, необходимых для индукции, сжатия, воспламенения и горения, вызывающих расширение заряда топлива / воздуха в цилиндре и удаления или выпуска побочных продуктов процесса сгорания. Когда сжатая смесь воспламеняется, образующиеся при сгорании газы расширяются очень быстро и заставляют поршень отодвигаться от головки блока цилиндров. Это движение поршня вниз, воздействующее на коленчатый вал через шатун, преобразуется коленчатым валом в круговое или вращательное движение.Клапан в верхней части или в головке цилиндра открывается, чтобы позволить сгоревшим газам уйти, а импульс коленчатого вала и гребного винта заставляет поршень возвращаться в цилиндр, где он готов к следующему событию в цикле. Затем открывается другой клапан в головке блока цилиндров, чтобы впустить свежую топливно-воздушную смесь. Клапан, позволяющий отводить горящие выхлопные газы, называется выпускным клапаном, а клапан, который впускает свежий заряд топливно-воздушной смеси, называется впускным клапаном.Эти клапаны открываются и закрываются механически в нужное время с помощью механизма управления клапанами.

Отверстие цилиндра — это его внутренний диаметр. Ход — это расстояние, на которое поршень перемещается от одного конца цилиндра к другому, в частности, от верхней мертвой точки (ВМТ) до нижней мертвой точки (НМТ) или наоборот. [Рис. 1-35]

Бортовой механик рекомендует

Двигатель внутреннего сгорания: Работа двигателя | Infoplease

В большинстве двигателей один рабочий цикл (впуск, сжатие, мощность и выпуск) происходит за четыре хода поршня за два оборота двигателя.Когда двигатель имеет более одного цилиндра, циклы равномерно распределены для плавной работы, но каждый цилиндр будет проходить полный цикл при любых двух оборотах двигателя. Когда поршень находится в верхней части цилиндра в начале такта впуска, впускной клапан открывается, и опускающийся поршень втягивает топливовоздушную смесь.

В нижней части хода впускной клапан закрывается, и поршень начинает движение вверх на такте сжатия, во время которого он сжимает топливно-воздушную смесь в небольшом пространстве в верхней части цилиндра.Отношение объема цилиндра, когда поршень находится внизу, к объему, когда поршень находится вверху, называется степенью сжатия. Чем выше степень сжатия, тем мощнее двигатель и выше его КПД. Однако для установки устройств контроля загрязнения воздуха производителям пришлось снизить степень сжатия.

Непосредственно перед тем, как поршень снова достигнет верха, загорается свеча зажигания, воспламеняя топливовоздушную смесь (в качестве альтернативы, теплота сжатия воспламеняет смесь).Смесь при горении становится горячим, расширяющимся газом, заставляя поршень опускаться вниз во время рабочего хода. Горение должно быть плавным и контролируемым. Иногда происходит более быстрое неконтролируемое горение, когда горячие точки в цилиндре вызывают предварительное зажигание смеси; эти взрывы называются детонацией двигателя и вызывают потерю мощности. Когда поршень достигает дна, выпускной клапан открывается, позволяя поршню вытеснять продукты сгорания — в основном диоксид углерода, монооксид углерода, оксиды азота и несгоревшие углеводороды — из цилиндра во время такта выпуска вверх.

Двухтактный двигатель механически проще четырехтактного. Двухтактный двигатель обеспечивает один рабочий такт за каждые два хода вместо одного за каждые четыре; таким образом, он развивает большую мощность при том же рабочем объеме или может быть легче и в то же время обеспечивать такую ​​же мощность. По этой причине он используется в газонокосилках, цепных пилах, небольших автомобилях, мотоциклах и подвесных судовых двигателях.

Однако есть несколько недостатков, ограничивающих его использование. Поскольку во время работы двухтактного двигателя количество тактов мощности в два раза больше, чем во время работы четырехтактного двигателя, двигатель имеет тенденцию к большему нагреву и, таким образом, вероятно, будет иметь более короткий срок службы.Также в двухтактном двигателе смазочное масло необходимо смешивать с топливом. Это вызывает очень высокий уровень углеводородов в его выхлопных газах, если только топливно-воздушная смесь не рассчитана с помощью компьютера для максимального сгорания. Высокоэффективный экологически чистый двухтактный автомобильный двигатель в настоящее время разрабатывается компанией Orbital Engineering в рамках договоренностей со всеми автопроизводителями США.

Колумбийская электронная энциклопедия, 6-е изд. Авторское право © 2012, Columbia University Press. Все права защищены.

Дополнительные статьи в энциклопедии: Технология: термины и концепции

Курсы PDH в Интернете. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов. «

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Он укрепил мои текущие знания и научил меня еще нескольким новым вещам

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, P.E.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей компании

имя другим на работе «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком

с деталями Канзас

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

информативно и полезно

в моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что позволили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.э., позволяя

студент для ознакомления с курсом

материала до оплаты и

получает викторину «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

очень понравилось »

Mehdi Rahimi, P.E.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курса.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

обсуждаемые темы »

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, P.E.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основе какой-то неясной секции

законов, которые не применяются

по «обычная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

организация «

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн формат был очень

доступный и простой

использовать. Большое спасибо. «

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Превосходный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

Обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

Предоставлено

фактических случаев «

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.Модель

тест действительно потребовал исследований в

документ но ответы были

в наличии. «

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за то, что у вас есть широкий выбор.

в транспортной инженерии, которая мне нужна

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, P.E.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курса со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать дополнительный

курса. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

в пути «.

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время исследовать, где к

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теории »

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс на

мой собственный темп во время моего утро

метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес который

сниженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

Коды

и Нью-Мексико

Правила

. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительных

Сертификация

. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Хэнслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими и

в хорошем состоянии »

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. «

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

корпус курс и

очень рекомендую

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлен. «

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на номер

.

обзор везде и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Поддерживаю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, никакой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Полное

и всесторонний ».

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, P.E.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Никакой путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Luan Mane, P.E.

Conneticut

«Мне нравится подход, когда я подписываюсь и могу читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернуться, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродский, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график. «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Dennis Fundzak, P.E.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат

. Спасибо за изготовление

процесс простой. »

Fred Schaejbe, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и прошел

часовой PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имеющий для оплаты

материал

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не являющихся электротехниками».

Дуглас Стаффорд, P.E.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, требующий

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

Сертификат

. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

много разные технические зоны за пределами

своя специализация без

надо путешествовать.»

Hector Guerrero, P.E.

Грузия

Двигатель внутреннего сгорания: определение и работа

Двигатели внутреннего сгорания обеспечивают отличную управляемость и долговечность, на которые полагаются более 250 миллионов автотранспортных средств в США. В дополнение к бензину или дизельному топливу вы также можете использовать возобновляемые или альтернативные виды топлива (например, природный газ, пропан, биодизель или этанол).

Их также можно комбинировать с гибридно-электрическими силовыми агрегатами для увеличения экономии топлива или подключаемыми гибридными электрическими системами для расширения ассортимента гибридных электромобилей.

Что такое двигатель внутреннего сгорания?

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тепловой двигатель, в котором сгорание топлива с окислителем (обычно воздухом) происходит в камере сгорания, которая является неотъемлемой частью контура потока рабочего тела.

В двигателе внутреннего сгорания расширение газов с высокой температурой и высоким давлением, образующихся при сгорании, оказывает прямое воздействие на некоторые компоненты двигателя. Сила обычно применяется к поршням, лопаткам турбины, ротору или соплу.

Эта сила перемещает компонент на расстояние, преобразует химическую энергию в полезную кинетическую энергию и используется для приведения в движение, перемещения или движения всего, к чему прикреплен двигатель. Он заменяет двигатель внешнего сгорания для приложений, где важны вес или размер двигателя.

Термин двигатель внутреннего сгорания обычно относится к двигателю, в котором сгорание является прерывистым, например, к более популярным четырехтактным и двухтактным поршневым двигателям, а также к их вариантам, таким как шеститактный поршневой двигатель и роторный двигатель Ванкеля.

Второй класс двигателей внутреннего сгорания использует непрерывное сгорание: газовые турбины, реактивные двигатели и большинство ракетных двигателей, каждый из которых является двигателем внутреннего сгорания по тому же принципу, что описан ранее. Огнестрельное оружие также является разновидностью двигателя внутреннего сгорания, хотя оно настолько специализировано, что обычно рассматривается как отдельная категория.

Напротив, в двигателях внешнего сгорания, таких как паровые двигатели или двигатели Стирлинга, энергия передается рабочему телу, которое не состоит из продуктов сгорания, смешивается с ними или загрязняется ими.Рабочие жидкости для двигателей внешнего сгорания включают воздух, горячую воду, воду под давлением или даже жидкий натрий, нагретый в котле.

Подробнее: Что такое двигатель внешнего сгорания?

ДВС обычно работают на энергоемком топливе, таком как бензин или дизельное топливо, жидкости, изготовленные из ископаемого топлива. Хотя существует множество стационарных приложений, большинство ДВС используются в мобильных приложениях и являются основным источником питания для транспортных средств, таких как автомобили, самолеты и лодки.

Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?

Первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания был создан Этьеном Ленуаром около 1860 года, а первый современный двигатель внутреннего сгорания был создан в 1876 году Николаусом Отто.

Этьен Ленуар родился в 1822 году в городе Мусси-ла-Виль, который тогда находился в Люксембурге, но сейчас является частью Бельгии. В начале 1850-х годов он иммигрировал в Париж, Франция, где работал инженером и экспериментировал с электричеством.

В 1860 году он запатентовал газовый одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, который он установил на трехколесной тележке.Хотя он работал достаточно хорошо, он не был экономичным, производил много шума и часто перегревался. Двигатель отключился бы полностью, если бы не подавала воду для его охлаждения, и требовался бак для хранения газообразного топлива.

В 1863 году он построил трехколесный экипаж, работавший на бензине. Во время демонстрации в Париже автомобиль преодолел расстояние в 11 км примерно за 3 часа, что соответствует средней скорости 3 км / ч.

Совсем не так быстро! Что было такого впечатляющего в карете, чем такое медленное движение? Что ж, тот факт, что он приводился в движение мотором, а не лошадью или мулом, сделал его настоящим нововведением.Его двигатели были относительно успешными, всего было построено около 500 двигателей, но оставалось место для значительных улучшений.

Ленуар стал гражданином Франции в 1870 году за помощь французам во время франко-прусской войны. В 1881 году он получил награду Légion d’honneur за выдающиеся достижения в области телеграфии. Хотя Ленуар практически изобрел автомобиль, Ленуар в последние годы был очень беден. Он умер во Франции в 1900 году.

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) воспламенение и сгорание топлива происходит внутри самого двигателя.Горение, также известное как горение, является основным химическим процессом высвобождения энергии из топливно-воздушной смеси. Затем двигатель преобразует часть энергии сгорания в работу.

Двигатель состоит из неподвижного цилиндра и подвижного поршня. Расширяющиеся газы сгорания толкают поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал. После того, как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее, вызывая возгорание. Расширение дымовых газов толкает поршень во время рабочего хода.

В конечном счете, это движение приводит в движение колеса автомобиля через систему шестерен трансмиссии.

В настоящее время производятся два типа двигателей внутреннего сгорания: бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия. Большинство из них четырехтактные, что означает, что для завершения цикла требуется четыре хода поршня. Цикл включает четыре различных процесса: впуск, сжатие, сгорание, рабочий ход и выпуск.

Бензиновые двигатели с искровым зажиганием и дизельные двигатели с воспламенением от сжатия различаются по способу подачи и воспламенения топлива.В двигателе с искровым зажиганием топливо смешивается с воздухом, а затем всасывается в цилиндр во время процесса впуска. После того, как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее и вызывает возгорание.

Расширение дымовых газов толкает поршень во время рабочего хода. В дизельном двигателе воздух просто втягивается в двигатель, а затем сжимается. Затем дизельные двигатели распыляют топливо в подходящем дозированном количестве в горячий сжатый воздух, который воспламеняет его.

Применение двигателей внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания являются наиболее широко применяемыми и широко используемыми энергогенерирующими устройствами из существующих в настоящее время.Примеры включают бензиновые двигатели, дизельные двигатели, газотурбинные двигатели и ракетные двигательные установки.

Двигатель IC имеет множество применений, например,

  • Бензиновые двигатели: Автомобильные, морские, авиационные
  • Газовые двигатели: Industrial Power
  • Дизельные двигатели: Автомобильные, железнодорожные, энергетические, морские
  • Газовые турбины : Энергетика, авиация, промышленность, судостроение

Классификация двигателей внутреннего сгорания

В настоящее время производятся два типа двигателей внутреннего сгорания: бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия.Большинство из них представляют собой четырехтактные двигатели, а это означает, что для завершения цикла требуется четыре хода поршня.

Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по используемому топливу, термодинамическому циклу, типу зажигания, типу системы охлаждения, расположению цилиндров, способу наддува и т. Д. Теперь рассмотрим это подробнее.

1) В соответствии с рабочим циклом:

Мы знаем, что двигатели внутреннего сгорания преобразуют химическую энергию в механическую при циклической работе. Существует множество термодинамических циклов, напримерЦикл Карно, цикл Отто, дизельный цикл, цикл Ренкина и т. Д. Двигатели внутреннего сгорания работают по трем циклам Отто, дизельному циклу и двойному циклу. Таким образом, двигатели внутреннего сгорания можно разделить на следующие типы.

1. Двигатель цикла Отто:

Он также известен как двигатель с искровым зажиганием или двигатель постоянного объема с добавлением тепла, бензиновый двигатель и т. Д. В этом цикле происходит добавление тепла (сжигание топлива) и отвод (выхлоп) при постоянном объеме и расширении и сжатии происходят при изоэнтропии.Эти двигатели выдают низкую мощность на высоких оборотах.

2. Двигатель с дизельным циклом

Он известен как двигатель с воспламенением от сжатия, дизельный двигатель, двигатель постоянного давления и т. Д. В этом цикле добавление тепла (сжигание топлива) происходит при постоянном давлении, а отвод тепла происходит при постоянный объем. Этот двигатель выдает большую мощность на малых оборотах.

3. Двигатель двойного цикла:

Двойной цикл представляет собой комбинацию цикла Отто и дизельного цикла.В этом двигателе добавление тепла происходит как при постоянном объеме, так и при постоянном давлении в некотором соотношении.

Некоторые двигатели работают по циклам Стирлинга и Эрикссона, но они не используются в коммерческих целях.

2) В зависимости от типа используемого топлива:

Большинство из нас знает об этих двигателях. Это бензиновые двигатели и дизельные двигатели. В настоящее время в двигателях внутреннего сгорания также используется газообразное топливо, такое как СНГ, КПГ, водород и т. Д. Эти двигатели называются нетрадиционными двигателями.

3) Согласно способу заправки:

Зарядка означает, как происходит впуск топливно-воздушной смеси.Это можно классифицировать следующим образом.

  1. Двигатель без наддува:

В этом двигателе впуск топливовоздушной смеси (двигатель SI) или только воздуха (двигатель CI) происходит из-за разницы давления внутри цилиндра и атмосферного давления.

2. Двигатели с наддувом:

В этом двигателе для подачи заряда внутрь цилиндра используется отдельный компрессор. Этот компрессор работает от двигателя (связан с коленчатым валом с ременной передачей).

3. Двигатель с турбонаддувом:

В этом двигателе используется турбина, втягивающая воздух в цилиндр и работающая на выхлопных газах. Это тоже похоже на наддув, но компрессор приводится в действие турбиной, которая вращается за счет выхлопных газов.

4) В зависимости от зажигания:

В двигателе внутреннего сгорания зажигание заряда может происходить двумя способами. В первом случае для воспламенения топлива используется отдельная свеча зажигания или любое другое устройство (двигатель с искровым зажиганием), а во втором — воспламенение топлива из-за тепла, выделяемого во время сжатия или топлива (двигатель с воспламенением от сжатия).

Таким образом, согласно этим методам, доступны два двигателя с искровым зажиганием или двигатель SI (бензиновый двигатель) и двигатель с воспламенением от сжатия или двигатель CI (дизельный двигатель).

5) В зависимости от типа системы зажигания:

В бензиновых двигателях мы использовали свечу зажигания для воспламенения топлива. Эта искра на свече зажигания производится системой зажигания. По системе зажигания различают два типа двигателей. Первый — это двигатель с аккумуляторным зажиганием (используйте аккумулятор для генерации искры), а другой — двигатель с зажиганием от магнита (используйте небольшой генератор для генерации искры).

6) В соответствии с конструкцией двигателя:
  1. Поршневой двигатель:

В этом типе двигателя используется поршень, который совершает возвратно-поступательное движение за счет силы давления, создаваемой сгоранием топлива. Коленчатый вал преобразует это возвратно-поступательное движение во вращательное движение. Большинство автомобильных двигателей — поршневого типа.

Подробнее: Что такое поршневой двигатель?

2. Роторный двигатель:

В роторном двигателе используется ротор.Сила давления, создаваемая сгоранием топлива, действует на этот ротор, который дополнительно вращает колесо. Двигатель Ванкеля — это один из типов роторных двигателей. Эти двигатели в настоящее время не используются в автомобильных двигателях.

7) По охлаждению:

В двигателях внутреннего сгорания используются два типа охлаждения: воздушное и водяное. Таким образом, это двигатели с воздушным охлаждением или двигатели с водяным охлаждением. Обе эти системы охлаждения имеют свои преимущества, о которых мы поговорим позже. Моторное масло также служит охлаждающей средой.

8) В зависимости от хода двигателя:

Мы знаем, что ход — это максимальное расстояние, которое поршень может пройти внутри цилиндра или между ВМТ и НМТ. Если двигатель переходит из ВМТ в НМТ, это называется одноходовым. Если он возвращается в BDC, это называется двумя тактами. Коленчатый вал совершает одно вращение за два хода. В соответствии с ним было изобретено три типа двигателей.

1. Двухтактный двигатель:

В этом двигателе коленчатый вал совершает один оборот за один рабочий ход.Этот двигатель дает большую мощность по сравнению с другими. Он используется в стрелках, кораблях, генераторах и т. Д.

Подробнее: Что такое двухтактный двигатель? и что такое четырехтактный двигатель?

2. Четырехтактные двигатели:

Этот двигатель обеспечивает два оборота коленчатого вала за один рабочий такт. Они дают низкую мощность, но высокий КПД. Он используется в автомобилях, грузовиках, мотоциклах и т. Д.

3. Шеститактные двигатели:

Эти двигатели находятся в процессе разработки.Как следует из названия, он обеспечивает вращение трех коленчатых валов за один рабочий ход.

9) По расположению двигателя:

Эти двигатели можно лучше понять по диаграмме по сравнению со словами.

СВЯЗАННЫЕ СООБЩЕНИЯ

Принципы работы поршневого двигателя | Авиационные системы

Соотношения между давлением, объемом и температурой газов являются основными принципами работы двигателя. Двигатель внутреннего сгорания — это устройство для преобразования тепловой энергии в механическую.Бензин испаряется и смешивается с воздухом, нагнетается или втягивается в цилиндр, сжимается поршнем, а затем воспламеняется электрической искрой. Преобразование полученной тепловой энергии в механическую, а затем в работу осуществляется в цилиндре. На рисунке показаны различные компоненты двигателя, необходимые для выполнения этого преобразования, а также представлены основные термины, используемые для обозначения работы двигателя.

Рабочий цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания включает в себя серию событий, необходимых для индукции, сжатия, воспламенения и горения, вызывающих расширение заряда топлива / воздуха в цилиндре и удаления или выпуска побочных продуктов процесса сгорания.Когда сжатая смесь воспламеняется, образующиеся при сгорании газы расширяются очень быстро и заставляют поршень отодвигаться от головки блока цилиндров. Это движение поршня вниз, воздействующее на коленчатый вал через шатун, преобразуется коленчатым валом в круговое или вращательное движение. Клапан в верхней части или в головке цилиндра открывается, чтобы позволить сгоревшим газам уйти, а импульс коленчатого вала и гребного винта заставляет поршень возвращаться в цилиндр, где он готов к следующему событию в цикле.
Затем открывается другой клапан в головке блока цилиндров, чтобы впустить свежую топливно-воздушную смесь. Клапан, позволяющий отводить горящие выхлопные газы, называется выпускным клапаном, а клапан, который впускает свежий заряд топливно-воздушной смеси, называется впускным клапаном. Эти клапаны открываются и закрываются механически в нужное время с помощью механизма управления клапанами.
Рис. 1. Компоненты и терминология работы двигателя

Отверстие цилиндра — это его внутренний диаметр.Ход — это расстояние, на которое поршень перемещается от одного конца цилиндра к другому, в частности, от верхней мертвой точки (ВМТ) до нижней мертвой точки (НМТ) или наоборот. [Рис. 1]


СВЯЗАННЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Типы двигателей
Редукторная передача и гребные валы
Рабочие циклы
Мощность поршневого двигателя
Эффективность поршневого двигателя

ПИОНЕРЫ СИЛЫ — Журнал газовых двигателей

Персоналом

1/2

Джон Эрикссон.

2/2

Джордж Брайтон.

❮ ❯

20201 Arthur Rd. Биг-Рапидс, Мичиган 49307

На начальном этапе разработки двигателей было много ученых и
инженеров, которые внесли важные теории и знания
, которые использовались инженерами более позднего времени. Учитывая ограниченный опыт
, имеющийся у нас по разработке двигателей раннего
, кажется удивительным, что так мало инженеров выполнили так много
за такой короткий период времени.Имена Отто и Лангена, Митц
и Вайс, Даймлер и Бенц легко узнаваемы, но с какой информацией
им пришлось работать и в конечном итоге добиться успеха
в своих усилиях?

Информация, представленная здесь, может пролить свет на проблему в какой-то степени
, но, по общему признанию, не является полной для всех тех, кто
так много сделал. Представленные здесь даты могут слегка противоречить
другим встреченным датам, в зависимости от источника информации
.

В 1824 году французский инженер Сади Карно предложил фундаментальные идеи
для двигателя внутреннего сгорания. Он предложил четыре ценных идеи
.

1. Самовоспламенение топлива в сильно сжатом воздухе.

2. Сжатие воздуха перед зажиганием.

3. Средство охлаждения цилиндра двигателя.

4. Утилизация тепла выхлопных газов.

В 1833 году Джон Эрикссон, шведско-американский изобретатель, сконструировал
свой первый двигатель, работающий на горячем воздухе.Он работал по принципу
: воздух, всасываемый в горячий цилиндр, расширялся и толкал поршень вверх.
Развиваемая мощность позволяет запустить попкорн! В 1839 году в США приехала
Ericsson. К 1860 году у него был двигатель, который
развивал 1 1 / 4 л.с. при 45 об / мин. Применялся к насосу
воды. Эрикссон спроектировал и построил «Монитор» для
ВМС США в 1861-1862 гг.

В 1859 году сырая нефть была впервые добыта Эдвином Дрейком в
Титусвилле, штат Пенсильвания.Это производная для бензина, керосина, мазута
и асфальта. В то время бензин
считался крайне опасным.

В 1860 году Лене Этьен Ленуар из Люксембурга был передовым инженером своего времени. Он запатентовал одноцилиндровый двухтактный двигатель
, предназначенный для работы на газе. Термин «газ», использовавшийся в этих ранних двигателях
, не был бензином, это был газовый пар, иногда называемый
, осветительный газ, угольный газ, бензин или нафта. Однако двигатель
Ленуара не был принят в продажу из-за его большого веса и неэффективности.Ленуар также внес свой вклад в разработку
индукционной искровой катушки.

В 1862 году французский ученый Бо де Роша сформулировал принцип
, согласно которому для того, чтобы двигатель внутреннего сгорания работал,
должен состоять из четырех тактов поршня. Эти четыре удара должны были быть
:

1. Такт впуска (топливо и воздух)

2. Такт сжатия

3. Рабочий ход или рабочий ход

4. Такт выпуска сгоревших газов

Этот принцип работы сегодня используется в современных поршневых двигателях
.В 1864 году австриец Зигфрид Маркус построил двигатель Lenoir типа
, который использовал бензин в качестве топлива. В 1867 году доктор Н.А.Отто и
Ойген Ланген из Германии экспериментировали с поршневым двигателем
без большого размера. В этом двигателе взрыв толкнул поршень вверх, охлаждение
газов вызвало частичное разрежение. Это потянуло поршень вниз.
Шатун имел конструкцию рейки и шестерни, которая соединялась
с коленчатым валом и маховиком. Посредством сцепления на коленчатый вал воздействовал только ход вниз
.

В 1876 году Отто построил газовый двигатель Otto Silent, который
работал по принципу четырехтактного цикла, предложенному Бо Де
Роша в 1862 году. Он использовал зажигание пламени и имел тепловой КПД
, равный 16%. Это достижение стало известно как принцип работы «цикла Отто»
. Этот двигатель был выставлен на Парижской выставке
в 1878 году. Отто и Ланген получили патенты в Соединенных Штатах
как на двухтактные, так и на четырехтактные двигатели в 1876 году.

В 1874 году Бикертон сыграл важную роль в разработке преимуществ конструкции камеры сгорания
.Им был изготовлен двигатель с камерой сгорания
оригинальной конструкции. Свежие газы поступали в своего рода камеру предварительного сгорания
, соединенную с основной зоной узкой горловиной.
Это изобретение позволило создать масляный двигатель
с заметным повышением КПД.

В 1876 году Джордж Брайтон, житель Новой Англии, построил двигатель для трамвая
. Это был двухтактный двигатель с тремя силовыми цилиндрами
и тремя дополнительными цилиндрами для сжатия смеси паров нефти.
Брайтон выставил свой «Готовый двигатель» на выставке «Столетие
» в Филадельфии в 1876 году.

В 1878 году англичанин Дугальд Клерк получил патент на двигатель
, работающий по принципу двухтактного цикла. Этот двигатель
фактически использовал два цилиндра; один был силовым цилиндром, а другой соединенный цилиндр
был зарядным. В двигателе
для выпуска сгоревших газов использовалось отверстие на цилиндре.
Загрузочный цилиндр нагнетал топливную смесь в силовой цилиндр
до тех пор, пока давление сжатия в нем не превысило давление в зарядном цилиндре
.Смесь взорвалась воспламенителем. Цикл
следующий:

Ход 1. (а) впуск топлива (б) сжатие. 2. (c)
горение, (d) расширение газов (мощность), (e) выхлоп. Двигатель
не доводился до совершенства до 1881 года.

В 1885 году немецкий изобретатель Готлиб Даймлер, который работал с доктором
Н.А.Отто, сконструировал работающий двигатель. Вклад Daimler
был в снижение веса и скорости. Вес его двигателя,
на единицу мощности, был меньше ста фунтов по сравнению с
на тысячу других двигателей.Частота вращения двигателя увеличилась до 800
об / мин по сравнению со 180 об / мин у оригинального двигателя Отто. Он использовал систему зажигания с горячей трубкой
. Позже Daimler запатентовал двигатель V-2.

В 1885 году немецкий изобретатель Карл Бенц, имя
которого связывают с г-ном Даймлером (человеком, которого он никогда не встречал), сконструировал газовый двигатель.
Его двигатель использовал электрическую искру для зажигания и был четырехтактным двигателем
. Г-н Бенц также разработал карбюратор
поплавкового типа, дифференциал и систему трансмиссии.Он также
начал строить свой двигатель в 1878 году. В 1885 году он основал Benz
and Company of Mannheim. В 1894 году завод Benz был
крупнейшим автомобильным заводом в мире, производя 500 автомобилей в год.

В 1888 году Герберт Акройд Стюарт усовершенствовал конструкцию идеи
Бикертона о конструкции камеры предварительного сгорания и получил патент
в 1890 году. Его патент касался предотвращения возникновения
заряда взрывчатого вещества путем введения горючей жидкости
, пара или газа. в конце такта сжатия.Двигатель
, разработанный на основе этого патента, был известен как Hornsby-Ackroyd. Он
использовал испаритель и горячую лампочку для зажигания.

В 1882 году доктор Рудольф Дизель, немецкий инженер, получил патент
на двигатель, который будет работать с использованием тепла сжатия
для воспламенения топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания
. Первоначально он пытался получить 1500 фунтов на квадратный дюйм, но это
не удалось. Третий двигатель, построенный им в 1895 году, имел успех. Давление сжатия
составляло 450 фунтов на квадратный дюйм.Впрыск топлива производился сжатым воздухом
раз.

Тепловой КПД этого двигателя составлял 24%. Это было большим улучшением двигателя
по сравнению с двигателем Отто и Лангена с тепловым КПД
, равным 16%. Тепловой КПД определяется как отношение
работы, выполненной за единицу времени, выраженной в Б.Т.Е., к общему количеству тепла
, произведенному за ту же единицу времени. Другими словами, полезная работа двигателя
зависит от тепла. Сколько тепла
утилизировано, а сколько потрачено впустую.Термический КПД показывает, как
большая часть тепла используется, выраженная в процентах.
Паровые двигатели имели тепловой КПД от 3% до 10%. Современные дизельные двигатели
могут работать с тепловым КПД до
40%.

В 1892 году американец Рэнни Олдс и его отец Плиний
начали делать «двигатели на нефтяном газе», взрываемые искрой
от гальванической батареи, как тогда рекламировалось. Некоторые записи
указывают на то, что Рэнни Олдс был миллионером до того, как Генри Форд
преуспел со своим первым автомобилем Ford в 1908 году, хотя Генри сделал свою первую машину
в 1896 году.

В 1893 году Карл Вайс, американец немецкого происхождения, разработал двухтактный двигатель
, основанный на идеях Экройда Стюарта и изобретении г-ном
Дей Англии конструкции закрытого картера.
Этот двигатель с горячим испарительным маслом разбрызгал горючее на горячую лампочку
. Двигатель был запущен в производство в 1894 году. В это время Карл
Вайс и Август Миц создали компанию Mietz and Weiss Engine Co. Mietz и
Weiss продолжали строить двигатели до 1915 года.

В 1894 году компания Jos. Reid Gas Engine Co. представила в Америке двухтактный двигатель Clerk
. Двигатель широко использовался на нефтяных месторождениях
Пенсильвании и среднего континента Америки.

СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

Справочник по дизельной инженерии, Diesel Publications, Inc., 1935.
Hughes Printing Co., Ист-Страудсбург, Пенсильвания.

Diesel Engineering Handbook, 11-е изд., Diesel Publications,
Inc., 1966. Линкольн-авеню 80, Стэмфорд, Коннектикут.

Всемирная книжная энциклопедия, Том. 12, 1966. Полевые предприятия
Образовательная корпорация.

Farm Gas Engines and Tractors, Fred Jones, M.S., 1963. McGraw
Hill Book Co. Inc.

Американские газовые двигатели с 1872 г., C.H. Wendel, 1983. Crestline
Publishing Co., 1251 North Jefferson, Sarasota, Florida 33577

История прогресса человека, Гарольд Варп, издательство Pioneer Village
Publishers, 1978. Минден, Небраска.

Опубликовано 1 сентября 1990 г.

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ

На черно-белых фотографиях завода изображены сотрудники, создающие двигатели Avery с использованием различного оборудования для изготовления металла.

Ознакомьтесь со следующим разделом Sandusky Automobile Co. — четвертой частью продолжающейся серии о Ф. Андервуд.

Наблюдайте, как большой и шумный IHC мощностью 20 л.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *