Принцип работы двигателя внутреннего сгорания: Устройство современного двигателя внутреннего сгорания

  • 03.08.1978

Содержание

Устройство и принцип действия двухтактного двигателя внутреннего сгорания

    Многие из нас ездят на мотороллерах, но вот как устроен и работает двигатель внутреннего сгорания (далее ДВС), который приводит в движение Вашу двухколесную технику, знает не каждый. А вот хорошо зная все принципы работы ДВС, Вы сможете быстро и правильно диагностировать его неполадки. Да и вообще, в ознакомительных целях знание принципов работы не помешает.
    Вообще-то существует два основных типа двигателей: двухтактные и четырехтактные. Практически на каждом мотороллере, особенно до 2000 года выпуска, установлен двухтактный двигатель. В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала за два основных такта. У двигателей такого типа отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому они более просты в конструкции.

    Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60…70%.
    Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1:
    Двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Внутри цилиндра движется поршень — металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Далее уже, в частности на мотороллере, вращательное движение передается на вариатор, принцип работы которого описан в статье: Устройство и принцип работы вариатора.
    Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит с помощью топливной смеси, в которое подмешано необходимое количество масла. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двигателя (это та полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр.  Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно выдерживать высокие температуры и сгорая вместе с топливом оставлять минимум зольных отложений.
    Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двигателе осуществляется за два такта.
Такт сжатия.

    1. Такт сжатия.  Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень находится на рис. 2, далее это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня (положение поршня на рис.3, далее ВМТ), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.
    2. Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.
    Когда поршень дойдет до выпускного окна (1 на рис. 4), оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно (1 на рис. 5) и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.
    Далее цикл повторяется.

    Стоит упомянуть о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому-что поршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ.  Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя.

Практически у мотороллеров до 2000 г.в. таких систем не было и угол опережения зажигания был установлен в расчете на оптимальные обороты. На некоторых же скутерах, например Honda Dio ZX AF35, установлен электронный коммутатор с динамическим опережением. С ним двигатель развивает больше мощности.

    Наглядно просмотреть работу двухтактного ДВС можно на этом ролике:

Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Устройство и принцип работы
двигателя внутреннего сгорания
УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Двигатель состоит из цилиндра, в
котором перемещается поршень 3,
соединенный при помощи шатуна 4 с
коленчатым валом 5. В верхней части
цилиндра имеется два клапана 1 и 2,
которые при работе двигателя
автоматически открываются и
закрываются в нужные моменты.
Через клапан 1 в цилиндр поступает
горючая смесь, которая
воспламеняется с помощью свечи 6, а
через клапан 2 выпускаются
отработавшие газы.
В цилиндре такого
двигателя периодически происходит
сгорание горючей смеси, состоящей из
паров бензина и воздуха. Температура
газообразных продуктов сгорания
достигает 1600—1800 градусов
Цельсия.
РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
I ТАКТ
Один ход поршня, или один такт
двигателя, совершается за пол-оборота
коленчатого вала. При повороте вала
двигателя в начале первого такта поршень
движется вниз . Объем над поршнем
увеличивается. Вследствие этого в
цилиндре создается разрежение.
В это время открывается клапан 1 и в
цилиндр входит горючая смесь.
К концу первого такта цилиндр
заполняется горючей смесью, а клапан 1
закрывается.
РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
II ТАКТ
При дальнейшем повороте вала
поршень движется вверх (второй такт) и
сжимает горючую смесь. В конце второго такта,
когда поршень дойдет до крайнего
верхнего положения, сжатая горючая смесь
воспламеняется (от электрической искры)
и быстро сгорает.
РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
III ТАКТ
Под действием расширяющихся
нагретых газов (третий такт) двигатель
совершает работу, поэтому этот такт
называют рабочим ходом. Движение поршня
передается шатуну, а через него коленчатому
валу с маховиком. Получив сильный толчок,
маховик затем продолжает вращаться
по инерции и перемещает скрепленный
с ним поршень при последующих тактах.
Второй и третий такты происходят при
закрытых клапанах.
РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
IV ТАКТ
В конце третьего такта открывается
клапан 2, и через него продукты
сгорания выходят из цилиндра в атмосферу.
Выпуск продуктов сгорания продолжается
и в течение четвертого такта, когда поршень
движется вверх. В конце четвертого
такта клапан 2 закрывается.
Итак, цикл работы двигателя состоит
из следующих четырех процессов
(тактов):
•впуска,
•сжатия,
•рабочего хода,
•выпуска.
Щелкните на картинке

9. Карбюраторные двигатели

900igr.net

10. История создания карбюраторного двигателя


В 1885 году немецкие инженеры Готлиб Даймлер (1834-1900)
и Вильгельм Майбах (1846-1929) изобрели легкий,
быстроходный двигатель внутреннего сгорания (ДВС),
использовавший качестве топлива бензин. Они установили
его на деревянный велосипед и создали первый в мире
мотоцикл.
В 1889 году Даймлер и Майбах построили первый
четырехколесный автомобиль. На этом автомобиле впервые
был установлен двигатель, оснащенный четырехступенчатой
коробкой передач и карбюратором. Карбюратор был
разработан Даймлером, в нем топливо распыляется,
смешивается с воздухом и подается в цилиндр.
Это обстоятельство значительно повышало эффективность
работы данного двигателя, впоследствии названного
карбюраторным.

11. Применение карбюраторных двигателей

• Карбюраторные двигатели находят широкое применение в
современной жизни. Их используют в основном на
транспортных средствах (из-за высокой стоимости топлива
которые данные виды двигателей используют), к таким
транспортным средствам относятся:
• Мотоциклы, Автомобили, а также Катера; Моторные лодки и т.
п.
• Мне бы хотелось сосредоточить ваше внимание на
использование карбюраторных двигателей в современном
автомобильной промышленности.
• Автомобильный транспорт создан в результате развития
новой отрасли народного хозяйства — автомобильной
промышленности, которая на современном этапе является
одним из основных звеньев отечественного машиностроения.
• В конце XIX века в ряде стран возникла автомобильная
промышленность. В царской России неоднократно делались
попытки организовать собственное машиностроение. В 1908
г. производство автомобилей было организовано на РусскоБалтийском вагоностроительном заводе в Риге. В течение
шести лет здесь выпускались автомобили, собранные в
основном из импортных частей.

После Великой Октябрьской социалистической революции
практически заново пришлось создавать отечественную
автомобильную промышленность.
Начало развития российского автомобилестроения относится к 1924
году, когда в Москве на заводе АМО были построены первые грузовые
автомобили АМО-Ф-15.
В период 1931-1941 гг. создается крупносерийное и массовое
производство автомобилей. В 1931 г. на заводе АМО началось
массовое производство грузовых автомобилей. В 1932 г. вошел в
строй завод ГАЗ.
В 1940 г. начал производство малолитражных автомобилей
Московский завод малолитражных автомобилей. Несколько позже был
создан Уральский
автомобильный завод. За годы послевоенных пятилеток вступили в
строй:
Кутаисский, Кременчугский, Ульяновский, Минский автомобильные
заводы.
Начиная с конца 60-х гг., развитие автомобилестроения
характеризуется особо быстрыми темпами. В 1971 г. вступил в
строй Волжский автомобильный завод им. 50-летия СССР.
Спасибо за внимание!

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) автомобиля

Ноя 6 2014

Современный автомобиль, чаще всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.

Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно.


Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.

Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части.

Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ).

Первый такт — такт впуска. Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки).

Двигаясь вниз, поршень всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска.

Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии.

Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.

Второй такт — такт сжатия. Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска.


Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания.

Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее.

Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.

Третий такт — рабочий ход. Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно.

Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания.

Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.

После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.

Четвертый такт — такт выпуска. Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько.

Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.

После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска?

Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.

Похожие записи автомобильной тематики:

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.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

На наших дорогах чаще всего можно встретить автомобили, потребляющие бензин и дизельной топливо. Время электрокаров пока не настало. Поэтому рассмотрим принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Отличительной чертой его является превращение энергии взрыва в механическую энергию.

При работе с бензиновыми силовыми установками различают несколько способов формирования топливной смеси. В одном случае это происходит в карбюраторе, а потом это все подается в цилиндры двигателя. В другом случае бензин через специальные форсунки (инжекторы) впрыскивается непосредственно в коллектор или камеру сгорания.

Работа двигателя внутреннего сгорания

Для полного понимания работы ДВС необходимо знать, что существует несколько типов современных моторов, доказавших свою эффективность в работе:

  • бензиновые моторы;
  • двигатели, потребляющие дизельное топливо;
  • газовые установки;
  • газодизельные устройства;
  • роторные варианты.

Принцип работы ДВС этих типов практически одинаковый.

Такты ДВС

В каждом есть топливо, которое взрываясь в камере сгорания, расширяется и толкает поршень, установленный на коленчатом валу. Далее это вращение посредством дополнительных механизмов и узлов передается на колеса автомобиля.

В качестве примера будем рассматривать бензиновый четырехтактный мотор, так как именно он является самым распространенным вариантом силовой установки в машинах на наших дорогах.

Такты:

  1. открывается впускное отверстие и происходит заполнение камеры сгорания подготовленной топливной смесью
  2. происходит герметизация камеры и уменьшение ее объема в такте сжатия
  3. взрывается смесь и выталкивает поршень, который получает импульс механической энергии
  4. камера сгорания освобождается от продуктов горения

В каждом из этих этапов работы ДВС заложена своя происходит несколько одновременных процессов. В первом случае поршень находится в самой нижней своей позиции, при этом открыты все клапаны, впускающие топливо. Следующий этап начинается с полного закрытия всех отверстий и перемещения поршня в максимальную верхнюю позицию. При этом все сжимается.

Достигнув снова крайней верхней позиции поршня, на свечу поступает напряжение, и она создает искру, зажигая смесь для взрыва. Сила этого взрыва толкает поршень вниз, а в это время открываются выпускные отверстия и камера очищается от остатков газа. Затем все повторяется.

Работа карбюратора

Формирование топливной смеси в машинах первой половины прошлого века происходило с помощью карбюратора. Чтобы понять, как работает двигатель внутреннего сгорания, нужно знать, что автомобильные инженеры сконструировали топливную систему так, что в камеру сгорания подавалась уже подготовленная смесь.

Устройство карбюратора

Ее формированием занимался карбюратор. Он в нужных соотношениях перемешивал бензин и воздух и отправлял это все в цилиндры. Такая относительная простота конструкции системы позволяла ему долгое время оставаться незаменимой частью бензиновых агрегатов. Но позже его недостатки стали преобладать над достоинствами и не обеспечивать повышающихся требований к автомобилям в целом.

Недостатки карбюраторных систем:

  • нет возможности обеспечивать экономные режимы при внезапных переменах режимов езды;
  • превышение лимитов вредных веществ в выхлопных газах;
  • низкая мощность автомобилей из-за несоответствия подготовленной смеси состоянию автомобиля.

Компенсировать эти недостатки попытались прямой подачей бензина через инжекторы.

Работа инжекторных моторов

Принцип работы инжекторного двигателя заключается в непосредственном впрыске бензина во впускной коллектор или камеру сгорания. Визуально все схоже с работой дизельной установки, когда подача выполняется дозировано и только в цилиндр. Разница лишь в том, что у инжекторных агрегатов установлены свечи для поджигания.

Конструкция инжектора

Этапы работы бензиновых моторов с прямым впрыском не отличаются от карбюраторного варианта. Разница лишь в месте формирования смеси.

За счет этого варианта конструкции обеспечиваются достоинства таких двигателей:

  • увеличение мощности до 10% при схожих технических характеристиках с карбюраторным;
  • заметная экономия бензина;
  • улучшение экологических характеристик по выбросам.

Но при таких достоинствах есть и недостатки. Основными являются обслуживание, ремонтопригодность и настройка. В отличие от карбюраторов, которые можно самостоятельно разобрать, собрать и отрегулировать, инжекторы требуют специального дорогостоящего оборудования и установленного большого числа разных датчиков в автомобиле.

Способы впрыска топлива

В ходе эволюции подачи топлива в двигатель происходило постоянное сближение этого процесса с камерой сгорания. В наиболее современных ДВС произошло слияние точки подачи бензина и места сгорания. Теперь смесь формируется уже не в карбюраторе или впускном коллекторе, а впрыскивается в камеру напрямую. Рассмотрим все варианты инжекторных устройств.

Одноточечный вариант впрыска

Наиболее простой вариант конструкции выглядит как впрыск топлива через одну форсунку во впускной коллектор. Разница с карбюратором в том, что последний подает готовую смесь. В инжекторном варианте проходит подача топлива через форсунку. Выгода заключается в получении экономии при расходе.

Моноточечный вариант подачи топлива

Такой способ также формирует смесь вне камеры, но здесь задействованы датчики, которые обеспечивают подачу непосредственно к каждому цилиндру через впускной коллектор. Это более экономичный вариант использования топлива.

Прямой впрыск в камеру

Этот вариант пока наиболее эффективно использует возможности инжекторной конструкции. Топливо напрямую распыляется в камере. За счет этого снижается уровень вредных выхлопов, и автомобиль получает кроме большей экономии бензина увеличенную мощность.

Увеличенная степень надежности системы снижает негативный фактор, касающийся обслуживания. Но такие устройства нуждаются в качественном топливе.

Интересное по теме:

загрузка…

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

Двигатели используются во всем мире для различных целей. Двигатель внутреннего сгорания является наиболее часто используемым типом двигателя. Двигатель внутреннего сгорания представляет собой механическую машину, которая сжигает топливо внутри двигателя. Работа и конструкция двигателя внутреннего сгорания сильно отличаются от двигателя ЕС. В предыдущей статье мы обсуждали двигатель внешнего сгорания (ЕС). В этой статье описаны принцип работы, компоненты и типы двигателя внутреннего сгорания.

Что такое двигатель внутреннего сгорания?

Двигатель , в котором процесс сгорания топлива происходит внутри цилиндра двигателя, известен как Двигатель внутреннего сгорания . Двигатель внутреннего сгорания может использовать в качестве рабочего тела бензин, дизельное топливо, водород, метан и пропан.

Двигатель внутреннего сгорания использует подводимую энергию в виде воздушно-топливной смеси для осуществления процесса сгорания внутри камеры сгорания.

Когда воздушно-топливная смесь сгорает внутри цилиндра двигателя, создается сила высокого давления и температуры, которая воздействует на поршень двигателя, создавая полезную работу. Поскольку сила действует на поршень, поршень движется вперед и назад, что преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию (мощность) и приводит в движение транспортное средство.

Мощность распределяется на приводной вал через шатун и двигатель с коленчатым валом. Впускной и выпускной клапаны регулируют поток рабочего топлива и выхлопных газов к двигателю и от него.

Двигатель внутреннего сгорания имеет мощность 10 Вт при 20×103 кВт. Электрическая мощность IC составляет 1000 Вт, а тепловая мощность составляет ок. 2500 Вт.

Большинство двигателей внутреннего сгорания предназначены для транспортных средств и требуют мощности около 102 кВт.

Двигатель внутреннего сгорания имеет больший тепловой КПД, чем двигатель ЕС. Тепловой КПД двигателя внутреннего сгорания составляет от 35% до 45% .

Бензиновый двигатель, дизельный двигатель, двухтактный двигатель, четырехтактный двигатель, двигатель CI и двигатель SI являются примерами двигателей внутреннего сгорания.Двигатели внутреннего сгорания чаще всего используются в мотоциклах, автобусах, фургонах, грузовиках, тракторах, гибридных автомобилях и генераторах.

Работа двигателя внутреннего сгорания

В двигателе внутреннего сгорания процесс воспламенения топлива происходит внутри двигателя. В процессе сгорания двигатель преобразует тепловую энергию топлива во вращательное движение. Двигатель внутреннего сгорания имеет коленчатый вал, распределительный вал, возвратно-поступательный поршень и неподвижный цилиндр. Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом:

  1. Ход всасывания:  В первую очередь двигатель всасывает воздух из окружающей среды в цилиндр сжатия.
  2. Такт сжатия:  После такта всасывания возвратно-поступательный поршень внутри цилиндра сжатия сжимает давление воздуха и температуру. Поршень сжимает воздух до такой высокой температуры, что когда топливный насос впрыскивает топливо и смешивает топливо со сжатым воздухом, воздушно-топливная смесь воспламеняется и генерирует мощность.
  3. Расширение/рабочий ход: Расширение начинается после процесса сгорания. В этом такте сгорающая воздушно-топливная смесь проходит через расширительный клапан, который расширяет смесь.Когда воздушно-топливная смесь расширяется, она заставляет поршень двигаться вверх и вниз. Движение поршня приводит в движение коленчатый вал, который далее приводит в движение колеса автомобиля.
  4. Такт выхлопа: В этом такте выхлопные газы выбрасываются из цилиндра двигателя, вводится новый воздух, и весь цикл повторяется.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания содержит поршень, камеру сгорания, карбюратор, соединительный вал и коленчатый вал.Двигатель забирает воздух из окружающей среды и смешивает его с топливом. Поршень сжимает воздушно-топливную смесь, а свеча зажигания дает искру для начала сгорания сжатой воздушно-топливной смеси.

После сгорания топливовоздушная смесь расширяется. Расширяющийся газ толкает поршень и вращает коленчатый вал. Наконец, это кривошипное движение приводит в движение колеса различных автомобилей через зубчатую передачу.

Типы двигателей внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания бывают следующих основных типов:

  1. По количеству ударов
    1. Двухтактный двигатель
    2. Четырехтактный двигатель
    3. Пятитактный двигатель
    4. Шеститактный двигатель
  2. Использованное топливо
    1. Бензиновый двигатель
    2. Дизельный двигатель
    3. Двухтопливный двигатель
  3. Характер рабочего цикла
    1. Цикл Отто
    2. Дизельный цикл
    3. Двойной цикл
  4. Способы охлаждения
    1. Двигатель с воздушным охлаждением
    2. Двигатель с водяным охлаждением
  5. Конструкция двигателя
    1. Поршневой двигатель
    2. Двигатель Ванкеля
  6. Область применения
    1. Аэродвигатель
    2. Переносной двигатель
    3. Автомобильный двигатель
    4. Стационарный двигатель
  7. Способ зажигания
    1. Двигатель с воспламенением от сжатия
    2. Двигатель с искровым зажиганием
  8. Расположение цилиндров двигателя
    1. Вт Двигатель
    2. Горизонтальный двигатель
    3. Двигатель с оппозитным поршнем
    4. Х Двигатель
    5. Рядный двигатель
    6. Вертикальный двигатель
    7. V-образный двигатель
    8. Радиальный двигатель

1) По зажиганию

Двигатели внутреннего сгорания бывают следующих двух типов в зависимости от процесса зажигания:

1) Двигатель с искровым зажиганием (SI)

Двигатель с искровым зажиганием является одним из наиболее распространенных типов двигателей внутреннего сгорания. Эти двигатели также известны как бензиновые двигатели. Работа механизма SI сильно отличается от механизма CI. Этот двигатель содержит карбюратор, свечу зажигания, впрыск топлива, впускной и выпускной клапаны, возвратно-поступательный поршень, шатун и коленчатый вал.

В двигателе SI сначала карбюратор смешивает воздух и топливо, а затем направляет эту смесь в цилиндр сжатия. Поршень сжимает топливовоздушную смесь и увеличивает температуру смеси.

Когда поршень сжимает смесь до нужной температуры и давления, свеча зажигания генерирует искру и воспламеняет смесь.Во время рабочего такта расширение сгораемой смеси выталкивает поршень наружу и вырабатывает энергию для движения автомобиля.

2) Двигатель с воспламенением от сжатия

Двигатель, в котором сгорание топливовоздушной смеси происходит за счет высокого сжатия воздуха, известен как двигатель с воспламенением от сжатия (CI). Двигатель CI не требует свечи зажигания и карбюратора.

 

В этом двигателе внутреннего сгорания воздух всасывается внутрь камеры сжатия, а затем поршень сжимает его до нужного уровня.После сжатия топливная форсунка впрыскивает топливо внутрь камеры сгорания. Когда топливо соприкасается с сильно сжатым воздухом, оно само воспламеняется из-за высокой температуры сжатого воздуха и вырабатывает энергию.

2) Типы по рабочему циклу
1) Двигатель цикла Отто

Двигатель, работающий по циклу Отто, известен как двигатель с циклом Отто. Цикл Отто чаще всего используется в бензиновых двигателях или двигателях SI. Этот цикл завершает рабочий цикл за четыре хода поршня.

Диаграмма PV и TS цикла Отто

В этом цикле объем топливовоздушной смеси не изменяется в тактах сжатия и выпуска, а энтальпия остается постоянной во время тактов впуска и рабочего хода. Эти двигатели менее мощные, чем дизельный двигатель.

Читайте также: Работа цикла Отто

2) Двигатель дизельного цикла

Двигатель, работающий по дизельному циклу, называется дизельным двигателем. Дизельные двигатели чаще всего используются в тяжелых транспортных средствах, таких как автобусы, фургоны, морские суда и тракторы.

В дизельном цикле рабочий ход происходит при постоянном давлении. Он имеет меньшую эффективность, чем цикл Отто при той же степени сжатия. Эффективность дизельного цикла увеличивается за счет снижения отсечки. Однако он имеет большую степень сжатия, чем цикл Отто.

Читайте также: Работа дизельного цикла

3) Двухтактный двигатель

Комбинация дизельного и обратного циклов называется двойным циклом.Этому двигателю требуется больше топлива для сгорания. Для него требуется очень небольшая площадь установки, чем для дизельного двигателя.

 Двухтактный двигатель завершает рабочий цикл в следующие этапы:

  1. Изэнтропическое сжатие (от 1 до 2): В этом процессе поршень двигателя сжимает газ с постоянной энтальпией. В ходе этого процесса давление и температура газа увеличиваются, а объем уменьшается.
  2. Изохорное сжатие  (фаза воспламенения): Линии 2–3 на приведенном выше графике представляют этот процесс.Во время этой фазы поршень дополнительно сжимает газ до постоянного объема. Когда сжатие газа достигает определенного уровня, он воспламеняется и вырабатывает энергию. В ходе этого процесса давление, температура и энтальпия увеличиваются, а объем остается постоянным.
  3. Изобарическое расширение  (рабочий ход): Линии 3–4 представляют эту фазу. На этом этапе воспламенение газа генерирует энергию, которая используется для перемещения поршня. На этом этапе давление газа остается постоянным, а температура, объем и энтальпия увеличиваются.
  4. Изэнтропическое расширение  (рабочий ход): Линии 4–5 представляют эту фазу. На этом этапе сгоревший газ проходит через расширительный клапан, расширяется и воздействует на поршень. Эта сила газа помогает поршню двигаться вперед и назад. Движение поршня приводит во вращение коленчатый вал, который дополнительно вращает колесо автомобиля. При этом энтальпия остается постоянной.
  5. Такт выхлопа : Строки с 5 по 1 представляют этот процесс.На этом этапе отработанные газы выбрасываются из камеры сгорания в окружающую среду.

3) Типы по расположению цилиндров
1) Оппозитный двигатель

Цилиндры этого двигателя расположены двумя группами с каждой стороны единого коленчатого вала. Это означает, что оба цилиндра соединяются с одним и тем же коленчатым валом. Горизонтально-оппозитный двигатель внутреннего сгорания также известен как оппозитный двигатель или плоский двигатель.

2) Двигатель с вертикальным цилиндром

В вертикальном двигателе поршень движется вертикально внутри цилиндра сжатия.Этот поршень движется вверх и вниз в цилиндре, а коленчатый вал устанавливается под цилиндром.

3) V-образный двигатель

В двигателях V-образного типа цилиндры расположены диагонально. Эти цилиндры устанавливаются таким образом, что образуют «V-образную форму». Угол между цилиндрами расходится от 60 градусов до 90 градусов.

В этой конструкции двигателя внутреннего сгорания обычно используется четное число цилиндров. Эти типы двигателей внутреннего сгорания чаще всего используются на дорогих автомобилях и спортивных мотоциклах высокого класса.

4) Радиальный двигатель

Радиальный двигатель представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания. Этот двигатель имеет почти аналогичную конструкцию с «колесом и спицами», где цилиндр находится за пределами центрального картера. Он также известен как «звездный двигатель» из-за своей формы звезды.

5) Рядный двигатель

Цилиндры этого двигателя устанавливаются по прямой линии. Поэтому он также известен как «прямой двигатель». Количество цилиндров рядного двигателя зависит от конструкции и требований.Этот двигатель может иметь от двух до восьми цилиндров. Это обычный двигатель. Поэтому он имеет простую конструкцию.

6) Двигатель X

Когда коленчатый вал соединяет два V-образных двигателя, образуется X-образный двигатель. Двигатель X состоит из двух V-образных двигателей. Эти двигатели имеют историческое значение, поскольку они использовались в самолетах во время Второй мировой войны.

7) Двигатель с оппозитным поршнем

Этот тип двигателя имеет пары поршней. Эти поршни соосны и имеют общий цилиндр сжатия.У него нет головки блока цилиндров. Этот цилиндр содержит поршни на обоих концах.

8) Вт Двигатель

Как и двигатель V, двигатель W имеет похожее название. Другими словами, если смотреть на двигатель спереди, он выглядит как буква W. В этом типе двигателя используется несколько рядов цилиндров (обычно 3 или 4) на одном коленчатом валу.

4) По типу используемого топлива
1) Бензиновый двигатель

Двигатель, вырабатывающий энергию за счет сжигания бензина, называется бензиновым двигателем. Бензиновый двигатель использует смесь воздуха и топлива.

Этот двигатель всасывает воздух из атмосферы, смешивает его с топливом и сжимает. Когда сжатие завершается, свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь и вырабатывает мощность. Эти двигатели имеют более низкую стоимость, чем дизельные двигатели. Однако они потребляют больше топлива, чем дизельные двигатели.

Читайте также: Работа и типы бензиновых двигателей

2) Дизельный двигатель

Основная статья: Дизельный двигатель

Двигатель, который вырабатывает энергию за счет сгорания дизельного топлива, известен как дизельный двигатель.Этот двигатель только сжимает воздух для выработки энергии. Для зажигания не нужна свеча зажигания. В этом двигателе сгорание топлива происходит за счет высокого сжатия воздуха.

Эти двигатели потребляют меньше топлива, чем бензиновые двигатели. Однако они дороже.

3) Двухтопливный двигатель

Этот двигатель внутреннего сгорания является последней версией двигателя Отто. Он может работать как на бензине, так и на природном газе. Это означает, что этот двигатель имеет двухтопливную систему (бензиновую и газовую).

5) Типы по количеству ходов
1) Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

Двухтактный двигатель завершает рабочий цикл всего за два хода поршня. Этот двигатель использует только один оборот коленчатого вала для завершения рабочего цикла. Он набирает мощность быстрее, чем четырехтактный двигатель.

Читайте также: Работа двухтактного двигателя

2) Четырехтактный двигатель

Четырехтактный двигатель завершает рабочий цикл после двух оборотов коленчатого вала или четырех ходов поршня.Эти двигатели имеют высокий КПД, но меньшую мощность, чем двухтактные двигатели. Четырехтактные двигатели чаще всего используются в грузовиках, автобусах, фургонах, тракторах и многих других транспортных средствах большой грузоподъемности.

Читайте также: Работа 4-тактного двигателя

3) Пятитактный двигатель

В 1879 году Николаус Отто сконструировал двигатель двойного расширения с двумя маленькими цилиндрами рядом с большим цилиндром низкого давления, в котором происходило второе расширение такта выпуска.

В 1906 году эта концепция была включена в автомобили EHV. В 21 веке Ilmor удалось разработать и испытать 5-тактный двигатель внутреннего сгорания с двойным расширением, низким SFC (удельным расходом топлива) и высокой производительностью.

4) Шеститактный двигатель

Двигатель, который завершает рабочий цикл после трех оборотов коленчатого вала, называется шеститактным двигателем. Шеститактный двигатель был изобретен в 1883 году.

Все четыре типа 6-тактных двигателей имеют обычные цилиндры (Crower 6-тактный, Velozeta 6-тактный, Bajulaz 6-тактный и Griffin 6-тактный) с обычными поршнями и делают три оборота коленчатого вала за каждый такт.

6) Согласно конструкции двигателя
1) Поршневой двигатель

Поршневой двигатель имеет поршень, который перемещается внутри цилиндра двигателя. Этот поршень совершает возвратно-поступательное движение.

При сгорании топливно-воздушной смеси в двигателе выделяется большое количество тепловой энергии. Эта произведенная тепловая энергия заставляет поршень совершать возвратно-поступательные движения внутри цилиндра.

Когда поршень приходит в движение, он передает это движение коленчатому валу, который переводит возвратно-поступательное движение поршня во вращательное и приводит в движение колеса автомобиля.

2) Роторный двигатель

Основная статья: Роторный двигатель Ванкеля

В этом двигателе внутреннего сгорания вместо поршня используется ротор. Поскольку при сгорании топлива вырабатывается энергия, она воздействует на ротор, дополнительно приводя в движение колеса. Двигатели Ванкеля не используются в автомобилях, потому что они потребляют больше топлива, чем поршневые двигатели. Эти двигатели также имеют высокий уровень выбросов.

7) В соответствии с охлаждением

Двигатель внутреннего сгорания по системе охлаждения бывает следующих типов:

1) Двигатель с воздушным охлаждением

Двигатель, в котором для охлаждения двигателя используется воздух, называется двигателем с воздушным охлаждением.

2) Двигатель с водяным охлаждением

Двигатель, в котором для охлаждения используется вода, называется двигателем с водяным охлаждением.

Части двигателя внутреннего сгорания и

Ниже приведены основные компоненты двигателя внутреннего сгорания:

  1. Цилиндр
  2. Головка цилиндра
  3. Поршень
  4. Поршневые кольца
  5. Клапаны
  6. Соединительный стержень
  7. Коленчатый вал
  8. Картер
  9. Маховик

1) Цилиндр
  • Цилиндр изготавливается из стальных или алюминиевых сплавов.
  • Внутри цилиндра поршень движется вперед и назад для передачи энергии.
  • Это затем повысит более высокое давление и более высокую температуру внутри цилиндра двигателя
2) Головка блока цилиндров
  • Крепится к верхней части цилиндра двигателя.
  • Изготовлены из стальных сплавов или алюминиевых сплавов.
  • Изготавливается методом литья.
  • Медная или асбестовая прокладка подается к цилиндру, а затем к головке цилиндра для обеспечения герметичности
3) Поршень
  • Поршень двигателя внутреннего сгорания чаще всего изготавливается из алюминиевых сплавов.
  • Важной функцией поршня является передача мощности, обеспечиваемой сгоранием топливно-воздушной смеси, на коленчатый вал.
4) Поршневые кольца
  • Поршневое кольцо представляет собой круглое кольцо из обычного стального сплава.
  • Поршневое кольцо указывает на канавки по окружности поршня.
  • Поставляется 2 комплекта уплотнительных колец, где самое верхнее уплотнительное кольцо может препятствовать утечке продуктов сгорания в нижнюю часть, а нижнее уплотнительное кольцо может предотвращать утечку масла в цилиндр двигателя.
  • Может сохранять свою эластичность даже при высоких температурах.
  • Сальник поршня оснащен герметичным уплотнением.
5) Клапаны
  • Клапаны относятся к наиболее важным компонентам двигателя внутреннего сгорания.
  • Двигатель имеет два клапана (впускной клапан и выпускной клапан).
  • Эти клапаны устанавливаются на головку блока цилиндров.
  • Впускные клапаны используются для подачи свежей смеси в цилиндр.
  • Выпускной (EGR) клапан цилиндра используется для выпуска отработавших газов из цилиндра двигателя.

Читайте также: Работа клапана EGR

6) Шатун
  • Коленчатый вал обеспечивает соединение между поршнем и коленчатым валом.
  • Функция шатуна заключается в передаче мощности от поршня к коленчатому валу.
  • Он преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение и передает это вращательное движение на коленчатый вал.
7) Коленчатый вал
  • Изготавливается из специального стального сплава.
  • Основная функция коленчатого вала — воспринимать движение поршня и передавать это движение маховику. Кроме того, маховик использует это вращательное движение для поворота колеса транспортного средства.
8) Картер
  • Картер изготовлен из чугуна.
  • Используется для управления движением впускных и выпускных клапанов.Он отвечает за правильное открытие и закрытие впускного клапана и правильную подачу свежей воздушно-топливной смеси.
9) Маховик
  • Основное назначение руля — поддерживать постоянную скорость.
  • Аккумулирует дополнительную энергию во время накопления энергии и обеспечивает дополнительную энергию во время такта сжатия.
  • Принимает вращательное движение от коленчатого вала и поворачивает колесо транспортного средства.
10) Карбюратор
  • Всасывает свежий воздух из окружающей среды и смешивает его с топливом.
  • Карбюратор отвечает за правильную подачу топливно-воздушной смеси в цилиндр двигателя.

  Математическое моделирование двигателей внутреннего сгорания

В этом разделе мы обсудим выполнение различного математического моделирования различных параметров двигателя внутреннего сгорания при частоте вращения двигателя 3600 об/мин. Это математическое моделирование приведено ниже.

  • Тормозное средство Эффективное давление

  • Удельный расход топлива

В приведенной ниже таблице представлены рабочие характеристики двигателя внутреннего сгорания при различных оборотах двигателя.

Применение двигателя внутреннего сгорания
  1. Двигатель внутреннего сгорания обычно используется в дорожных и тяжелых транспортных средствах, таких как скутеры, фургоны, грузовики, самолеты, автомобили, автобусы и т. д.
  2. Эти двигатели используются в морских катерах.
  3. Двигатели внутреннего сгорания
  4. также используются для небольшой бытовой техники, такой как газонокосилки, цепные пилы и портативные генераторы двигателей.
  5. 5) Эти двигатели внутреннего сгорания имеют более высокий КПД, чем ECE (двигатель внешнего сгорания).
  6. Эти типы двигателей используются в генераторах, которые затем используются в гидроэлектростанциях. На гидроэлектростанциях эти двигатели используются для производства электроэнергии.
  7. Эти двигатели используются в автомобилях BMW.
  8. Используется в гибридных автомобилях.

В этой статье содержится подробное объяснение работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), типов и его различных компонентов. Эти типы двигателей имеют компактную конструкцию. Эти двигатели очень безопасны в использовании.

Преимущества и недостатки двигателя внутреннего сгорания

Преимущества двигателей внутреннего сгорания
  1. Эти двигатели имеют меньший вес, чем двигатели ЕС.
  2. Имеют небольшой размер.
  3. Они начинаются очень быстро
  4. Они имеют более низкую стоимость, чем двигатели внешнего сгорания.
  5. Двигатели внутреннего сгорания просты и безопасны в использовании.

Недостатки двигателей внутреннего сгорания
  1. Топливо (например, бензин или дизельное топливо), используемое для двигателей внутреннего сгорания, имеет высокую стоимость.
  2. Они имеют более высокий уровень выбросов, чем двигатели ЕС.
  3. Они не идеальны для производства больших мощностей.
  4. Этот тип двигателя требует большего обслуживания, чем электродвигатель.
  5. Требуются надлежащие системы охлаждения и смазки.

Разница между двигателем внутреннего сгорания и паровым двигателем

Основные отличия двигателя внутреннего сгорания от парового двигателя приведены ниже:

Двигатель внутреннего сгорания Паровой двигатель
В двигателе внутреннего сгорания сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя. В паре сгорание топлива происходит вне двигателя.
Имеет высокую рабочую температуру и давление внутри цилиндра. Имеет низкую рабочую температуру и давление внутри баллона.
Не требует дополнительного источника энергии для горения. Для горения требуется дополнительный источник энергии.
КПД этого двигателя составляет от 35% до 40%. Эффективность от 15% до 20%.
Запускается немедленно. Паровой двигатель не может быстро запуститься. Это требует некоторого времени.
Обладает высокой тепловой эффективностью. Имеет низкую тепловую эффективность.
Двигатель внутреннего сгорания имеет небольшой вес. Паровой двигатель имеет большой вес.

Часто задаваемые вопросы Раздел

Что такое двигатель внутреннего сгорания?

Двигатель, в котором процесс сгорания топлива происходит в цилиндре двигателя, известен как двигатель внутреннего сгорания.

Каково назначение двигателя внутреннего сгорания?

Основным назначением двигателя внутреннего сгорания является преобразование химической энергии топлива в механическую энергию (т.е., вращательное движение) и запустить автомобиль.

Почему его называют двигателем внутреннего сгорания?

В двигателе внутреннего сгорания рабочее топливо сгорает внутри двигателя. Поэтому он известен как двигатель внутреннего сгорания. Нет необходимости во внешнем источнике тепла для воспламенения топлива.

Какие примеры двигателей внутреннего сгорания?

Бензиновый двигатель, дизельный двигатель, двигатель Ванкеля, двухтактный двигатель, четырехтактный двигатель, двигатель с водяным охлаждением, двигатель с воздушным охлаждением, двигатели CI и SI являются наиболее распространенными примерами двигателей внутреннего сгорания (IC).

Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?

Американец Джордж Брайтон спроектировал первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания на жидком топливе в 1872 году. Николаус Отто, работая с Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом, разработал четырехтактный двигатель со сжатым зарядом в 1876 году.

Какие существуют типы двигателей внутреннего сгорания?

Двигатель внутреннего сгорания бывает следующих основных типов:

  • Diesel Engine
  • Diesel Engine
  • Diesel Engine
  • Diesel Engine
  • Engine Engine
  • Engine
  • Engine Engine
  • CI Engine
  • ETTO Engine
  • Diesel Cycle Engine
  • Двойной цикл Engine
  • Air Cool Engine
  • Water Cool Engine
  • Двухтактный двигатель
  • Engine
  • Engine
  • Engine
  • Engine Enter
  • Engine Engine
  • Engine Engine
  • Engine
  • V-типа Engine
  • Engine Engine
  • Engine Engine
  • X двигатель
  • W Двигатель
  • Если у вас все еще есть какие-либо вопросы о «IC Engine», вы можете связаться со мной, или вам будет легко отправить комментарии.

    Читайте также
    1. Различные типы двигателей
    2. Различные типы поршневых двигателей
    3. Работа и типы двигателей внешнего сгорания
    4. Работа двигателей Стирлинга
    5. Работа двигателя Ванкеля
    6. Работа и типы бензиновых двигателей
    7. Типы дизельных двигателей

    Современный двигатель внутреннего сгорания

    Современный двигатель внутреннего сгорания

    Джоаб Камарена


    7 декабря 2015 г.

    Представлено в качестве курсовой работы для Ph340, Стэнфордский университет, осень 2015 г.

    Введение

    Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это то, что питает большинство автомобилей сегодня и существует уже много лет.У ICE есть подвергался многочисленным переделкам исключительно с целью улучшения выходная мощность и минимизация потерь энергии. Как работает процесс что есть впуск через портовые отверстия, который толкает поршень вниз начиная свой цикл сжатия и декомпрессии, с энергией от этого передается на коленчатый вал, позволяя движение автомобиль. Более распространенный двигатель внутреннего сгорания полагается на четыре ход поршня, чтобы завершить свой цикл и высвободить энергию для перемещения транспортное средство.[1-3]

    Как это работает

    В этом цикле четыре этапа: 1) всасывание, 2) сжатие, 3) сгорание и рабочий ход, и, наконец, 4) выхлоп (Рисунок 1). Процесс того, как это работает, приведен в списке:

    1. Впуск: Топливно-воздушная смесь поступает в цилиндр при смещении поршня вниз и впускном открывается.

    2. Сжатие: При закрытии на входе давление топливно-воздушной смеси увеличивается и температуры, когда поршень сжимает газ, двигаясь вверх.

    3. Сгорание и рабочий ход: Энергия высвобождается в результате реакции горения, вызванной зажигание свечи зажигания, которая сжигает топливно-воздушную смесь и доводит до высокой температуры. По мере увеличения смеси при температуре и давлении он давит на поршень, следовательно, вызывая рабочий ход, который вращает коленчатый вал.

    4. Выхлоп: Побочные продукты, образующиеся при реакция горения затем высвобождается через выхлоп труба, и цикл повторяется, как только впускное отверстие открывается, а выпускное клапан закрывается.[2,3]

    Энергетический анализ

    Хотя этот двигатель обычно используется в транспортных средствах сегодня это не значит, что он самый эффективный. Горение Неэффективность измеряет долю энергии, которая не используется из топливо. Установлено, что тепловые потери охлаждающей жидкости и тепловые потери энергии выхлопных газов являются самыми большими источниками тепловых потерь, что способствует отсутствию энергетического оборота. Постоянно утверждается, что Второй закон Термодинамика ограничивает все двигатели от достижения максимального теплового эффективность, но это не значит, что мы не можем улучшить конверсию энергии. Постоянные инновации и модернизация внутреннего сгорания двигатель позволил улучшить преобразование энергии топлива. [4]

    Заключение

    Знание того, как работает двигатель внутреннего сгорания и где кроется его неэффективность, правильная технология и конструкция двигатель внутреннего сгорания позволит нам лучше использовать энергию внутри топлива. Хотя цены на газ постоянно колеблются, наиболее вероятной тенденцией в будущем будет повышение цен на газ, что только сделает движение за разработку высокоэффективных автомобилей сильнее.Это возможно даже при продолжающемся диалоге о отказ от ископаемого топлива и последствия изменения климата, что, наряду с нашим нынешним технологическим бумом, мы больше не будем полагаться или использовать двигатель внутреннего сгорания для автомобилей будущего.

    © Джоаб Камарена. Автор дает разрешение копировать, распространять и демонстрировать это произведение в неизмененном виде, с ссылка на автора только в некоммерческих целях. Все остальные права, включая коммерческие права, сохраняются за автором.

    Ссылки

    [1] Дж. Р. Кларк и др. , «Двигатель индукционный Система и способ», патент США 4860709, 29 авг 89.

    [2] D.C. Giancoli, Physics: Principles with Приложения, 7-е изд. (Аддисон-Уэсли, 2013 г.), с. 421.

    [3] Б. Кроу, «Внутренний Двигатель внутреннего сгорания», Physics 240, Стэнфордский университет, осень 2012 г.

    [4] М. Баглионе, М.Дьюти и Г. Панноне, «Автомобиль Методология анализа энергии системы и инструмент для определения транспортного средства Подсистема энергоснабжения и спроса», Технический документ SAE 2007-01-0398, 16 апр 07.

    Термодинамические принципы двигателей внутреннего сгорания

    ‘) var head = document. getElementsByTagName(«head»)[0] вар скрипт = документ.создатьЭлемент(«скрипт») script.type = «текст/javascript» script.src = «https://buy.springer.com/assets/js/buybox-bundle-52d08dec1e.js» script.id = «ecommerce-scripts-» ​​+ метка времени head.appendChild (скрипт) var buybox = document.querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант-покупки»)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(«.Цена-варианта-покупки») подписка.classList.remove(«расширенный») var form = подписка.querySelector(«.форма-варианта-покупки») если (форма) { вар formAction = form.getAttribute(«действие») document.querySelector(«#ecommerce-scripts-» ​​+ timestamp).addEventListener(«load», bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.селектор запросов(«.Информация о цене») var PurchaseOption = toggle.parentElement если (переключить && форма && priceInfo) { toggle.setAttribute(«роль», «кнопка») toggle.setAttribute(«tabindex», «0») toggle.addEventListener («щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(«aria-expanded») === «true» || ложный переключать.setAttribute(«расширенная ария», !расширенная) form.hidden = расширенный если (! расширено) { покупкаOption.classList.add(«расширенный») } еще { покупкаOption.classList.remove(«расширенный») } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = окно.выборка && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Buybox : ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Modal : ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = «ecomm-modal_» + метка времени + «_» + индекс var modal = новый модальный (modalID) модальный.domEl.addEventListener(«закрыть», закрыть) функция закрыть () { form.querySelector(«кнопка[тип=отправить]»).фокус() } вар корзинаURL = «/корзина» var cartModalURL = «/cart?messageOnly=1» форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartURL, cartModalURL) ) var formSubmit = Buybox.перехват формы отправки ( Buybox.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), функция () { form.removeEventListener («отправить», formSubmit, false) форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartModalURL, cartURL) ) форма.представить() } ) form.addEventListener («отправить», formSubmit, ложь) document.body.appendChild(modal.domEl) } } } функция initKeyControls() { document.addEventListener («нажатие клавиши», функция (событие) { если (документ.activeElement.classList.contains(«цена-варианта-покупки») && (event.code === «Пробел» || event.code === «Enter»)) { если (document.activeElement) { событие.preventDefault() документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { var buyboxWidth = buybox.смещениеШирина ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(«.цена-варианта-покупки») var form = option.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option.querySelector(«.Информация о цене») если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключать.щелчок() } еще { toggle.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

    Что такое классификация двигателей внутреннего сгорания? – М.В.Организинг

    Что такое классификация двигателей внутреннего сгорания?

    Двигатели внутреннего сгорания делятся на две группы: двигатели непрерывного сгорания и двигатели периодического сгорания.Двигатель непрерывного сгорания характеризуется постоянным поступлением топлива и окислителя в двигатель.

    Сколько существует типов двигателей внутреннего сгорания?

    два типа

    Какова классификация двигателей?

    Автомобильные двигатели обычно классифицируются в соответствии со следующими различными категориями:

    • Внутреннее сгорание (IC) и внешнее сгорание (EC)
    • Тип топлива: Бензин, Дизель, Газ, Био/Альтернативные виды топлива.
    • Количество тактов – двухтактный бензиновый, двухтактный дизельный, четырехтактный бензиновый/четырехтактный дизельный.

    Какие 3 вещи у двигателя внутреннего сгорания?

    1:впрыск топлива, 2:зажигание, 3:расширение(работа выполнена), 4:выхлоп. Хотя существует много типов двигателей внутреннего сгорания, четырехтактный поршневой двигатель (рис. 2) является одним из наиболее распространенных.

    Что такое двигатель внутреннего и внешнего сгорания?

    В двигателе внешнего сгорания (например, паровой машине) рабочее тело и жидкость, в которой происходит сгорание, не одно и то же, тогда как в двигателе внутреннего сгорания они одни и те же.В двигателе с искровым зажиганием электрическая искра воспламеняет горючую смесь.

    Какая самая важная разница между двигателем внутреннего и внешнего сгорания?

    Внешние двигатели имеют рабочее тело, нагреваемое топливом. Двигатели внутреннего сгорания полагаются на взрывную силу топлива внутри двигателя для производства работы. В двигателях внутреннего сгорания взрыв с силой толкает поршни или выбрасывает горячий газ под высоким давлением из двигателя на больших скоростях.

    Какие существуют два основных типа двигателей внешнего сгорания?

    Существует два основных семейства двигателей внешнего сгорания; паровые двигатели, которые используют расширяющийся пар (или иногда какой-либо другой пар) для привода механизма; или двигатели Стирлинга, в которых используется горячий воздух (или какой-либо другой горячий газ).

    В чем разница между двигателями внутреннего сгорания и двигателями внешнего сгорания?

    Различия между двигателем внутреннего сгорания и двигателем внешнего сгорания заключаются в следующем: Внутреннее сгорание топлива происходит внутри рабочего цилиндра.Тогда как внешнее сгорание топлива происходит вне рабочего цилиндра. Двигатель внутреннего сгорания требует меньше места.

    Что является примером двигателя внешнего сгорания?

    Например, двигатель внешнего сгорания будет использовать пламя для нагрева воды в пар, а затем использовать пар для вращения турбины. Реактор с кипящей водой, представляющий собой внешнюю тепловую машину. Все двигатели внешнего сгорания являются внешними тепловыми двигателями.

    Как работает двигатель внешнего сгорания?

    Двигатель внешнего сгорания сжигает топливо снаружи или вне двигателя.Двигатель внешнего сгорания сжигает топливо для нагрева воды и производства пара. Пар находится под давлением и используется для толкания поршня вперед и назад внутри цилиндра. Когда поршень движется вперед и назад, он перемещает шток поршня, который может совершать работу.

    Какой двигатель относится к двигателям внешнего сгорания?

    Двигатель Стирлинга

    Каковы четырехтактные циклы в четырехтактном двигателе?

    Двигатель внутреннего сгорания проходит четыре такта: впуск, сжатие, сгорание (мощность) и выпуск.

    Каков принцип работы четырехтактного двигателя?

    Четырехтактный двигатель (также известный как четырехтактный) представляет собой двигатель внутреннего сгорания, в котором поршень совершает четыре отдельных хода, составляющих единый термодинамический цикл. Под ходом понимается полный ход поршня по цилиндру в любом направлении.

    Для чего используются четырехтактные двигатели?

    Четырехтактный двигатель является наиболее распространенным типом двигателей внутреннего сгорания и используется в различных автомобилях (которые специально используют бензин в качестве топлива), таких как легковые автомобили, грузовики и некоторые мотоциклы (во многих мотоциклах используется двухтактный двигатель).

    Какова функция четырехтактного двигателя?

    Каковы ходы 4-тактного двигателя? В конце такта сжатия (предыдущего) срабатывает свеча зажигания и воспламеняет смесь сжатого воздуха и топлива. Это воспламенение/взрыв толкает поршень обратно в отверстие цилиндра и вращает коленчатый вал, толкая автомобиль вперед.

    Из каких частей состоит четырехтактный цикл?

    Четырехтактный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, в котором для выполнения одного рабочего цикла используются четыре отдельных хода поршня (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск).Поршень совершает два полных прохода в цилиндре за один рабочий цикл.

    Что такое четырехтактное топливо?

    В 4-тактном двигателе поршень совершает 2 такта за каждый оборот: один такт сжатия и один такт выпуска, за каждым из которых следует обратный ход. Эти двигатели также не требуют предварительного смешивания топлива и масла, так как имеют отдельный отсек для масла. …

    В чем разница между четырехтактным и двухтактным двигателем?

    В двухтактном двигателе все пять функций цикла выполняются всего за два хода поршня (или за один оборот коленчатого вала).В 4-тактном двигателе пять функций требуют четырех ходов поршня (или двух оборотов коленчатого вала).

    Что быстрее 2-тактный или 4-тактный?

    Однако известно, что детали для двухтактных двигателей дешевле, чем для четырехтактных. Велосипеды с двухтактным двигателем — это более легкие и быстрые велосипеды, которые сильно ударяют по двигателю. Двухтактные двигатели также требуют более частого переключения передач, но гонщики могут получить более высокую максимальную скорость с большей мощностью.

    Почему двухтактные двигатели мощнее?

    Поскольку сгорание происходит при каждом обороте коленчатого вала в 2-тактном двигателе, этот формат выдает большую мощность, чем 4-тактный двигатель, и мощность имеет более мгновенную подачу.Это несколько причин, по которым двухтактные двигатели имеют долгую историю использования на самых разных типах мотоциклов.

    В чем разница между 2-тактным и 4-тактным двигателем внутреннего сгорания с примерами?

    Цикл начинается с такта впуска, при котором свежая топливно-воздушная смесь поступает в цилиндр двигателя за счет движения поршня, расширяющегося вниз… Разница между 2-тактным и 4-тактным двигателями.

    2-тактный 4-тактный
    Создает много дыма из-за низкой эффективности. Производит меньше дыма благодаря большей эффективности.

    Каковы основные компоненты двигателя внутреннего сгорания?

    Основные компоненты двигателя внутреннего сгорания и их функции

    • Блок цилиндров. 6-цилиндровый блок БМВ.
    • Цилиндр. Цилиндр – объемный или цилиндрический сосуд, опирающийся на блок цилиндров, в котором поршень совершает возвратно-поступательное движение.
    • Поршень. Поршень представляет собой трубчатый компонент, вставленный в цилиндр двигателя.
    • Кольца поршневые.
    • Камера сгорания.
    • Шатуны.
    • Коленчатый вал.
    • Свеча зажигания.

    Почему двухтактные двигатели запрещены?

    Ответ: двухтактные двигатели ушли с рынка, потому что они не могли соответствовать постоянно ужесточающимся стандартам EPA по выбросам выхлопных газов автомобилей. Четырехтактный двигатель имеет отдельный ход поршня для каждой из четырех функций, необходимых для двигателя с искровым зажиганием: впуск, сжатие, мощность и выпуск.

    Можно ли заливать двухтактное масло в четырехтактный двигатель?

    Соотношение масляной смеси довольно низкое, поэтому, хотя это несколько расточительно и ненужно, оно ничему не вредит.Ваши клапаны получат немного дополнительной смазки, но это все. Масло для двухтактных двигателей нисколько не повредит вашей четырехтактной газонокосилке.

    Что произойдет, если я смешаю бензин с маслом в 4-тактном двигателе?

    Смешивание масла с бензином приведет к образованию смолистого слоя на стенке цилиндра из-за частичного сгорания моторного масла, а также выбросу ядовитых газов, загрязняющих окружающую среду. Образование липкого слоя. Трение внутри камеры сгорания увеличится.

    Что произойдет, если залить обычный бензин в двухтактный двигатель?

    Если вы зальете чистый бензин в бак, вы можете сжечь половину его или просто запустить двигатель. Без масляной смеси в топливе он будет брать масло из базы. Очень скоро это масло закончится, и ваши подшипники и кольца будут голодать.

    Доливаете ли вы масло в 4-тактный двигатель?

    Четырехтактные двигатели не требуют смешивания масла и бензина и имеют отдельные топливный и масляный баки.Для двухтактного двигателя, если это оригинальная крышка топливного бака, на ней, вероятно, будет указано соотношение смеси топлива и масла (32:1, 40:1 и т. д.) или символы канистры с бензином и канистры с маслом.

    Каков принцип работы двигателя внутреннего сгорания? – Restaurantnorman.com

    Каков принцип работы двигателя внутреннего сгорания?

    Тепловые двигатели внутреннего сгорания работают по закону идеального газа: . Повышение температуры газа увеличивает давление, которое заставляет газ расширяться.Двигатель внутреннего сгорания имеет камеру, в которую добавлено топливо, которое воспламеняется для повышения температуры газа.

    Как работает четырехтактный двигатель внутреннего сгорания?

    Большинство современных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания являются четырехтактными и работают на бензине или дизельном топливе. Во время работы двигателя поршни проходят 4 этапа для достижения каждого рабочего цикла. Что касается выбросов, 4-тактные двигатели механически разделяют каждое событие, что снижает выбросы несгоревшего топлива.

    Каковы преимущества и недостатки 4-тактного двигателя?

    Преимущества и недостатки 4-тактного двигателя

    • Преимущества. Больше крутящего момента.
    • Прослужит дольше. Четырехтактные двигатели служат дольше и потребляют гораздо меньше масла.
    • Работайте намного чище, чем за 2 такта.
    • Более эффективное использование газа.
    • Недостатки.
    • Мощность вдвое меньше, чем у двухтактных двигателей.
    • Дороже двухтактного.

    Что быстрее 250 2-тактный или 450 4-тактный?

    Модель 250 утомляет вас быстрее как физически, так и морально, но если вы можете ее развернуть, поездка на двухтактной модели 250 перед схваткой на 450f действительно может сделать вас лучшим гонщиком и более конкурентоспособным на трассе.

    Что лучше для начинающих: двухтактный или четырехтактный?

    2-тактный против 4-тактного заключения Motocross Advice считает, что четырехтактный двигатель — лучший универсальный выбор для новичка. Если вы слишком велики для 125-кубового двигателя или у вас нет необходимых навыков/подготовки, чтобы использовать хулиганскую мощь двухтактного двигателя, четырехтактный двигатель доставит вам гораздо больше удовольствия.

    Что быстрее 125 2-тактный или 250 4-тактный?

    Во-первых, не поймите неправильно и не думайте, что, поскольку 250 больше по размеру, чем 125, 4-тактный 250 мощнее, чем 2-тактный 125.Фактически, двухтактные мотоциклы с таким же рабочим объемом двигателя обычно имеют значительно большую мощность, чем их четырехтактные аналоги.

    Какой 125 2-тактный лучше?

    Ямаху легко выбрать из 125 лучших в списке. Он остается лучшим мотоциклом для мотокросса 125, хотя он не менялся годами. Алюминиевая рама появилась в 2005 году, но и более ранние модели были превосходны.

    Как быстро едет двухтактный 125?

    около 70 миль в час

    Быстры ли 2 хода?

    Велосипеды с двухтактными двигателями, как правило, легче и быстрее, с большим начальным толчком к «вставай и иди».Хотя им требуется вдвое меньше ходов для достижения той же цели, что и четырехтактному двигателю, они производят в два раза больше шума. Двухтактные двигатели дадут вам больший крутящий момент при более высоких оборотах.

    Почему 2 такта быстрее, чем 4 такта?

    Поскольку сгорание происходит при каждом обороте коленчатого вала в 2-тактном двигателе, этот формат выдает большую мощность, чем 4-тактный двигатель, и мощность имеет более мгновенную подачу. Это несколько причин, по которым двухтактные двигатели имеют долгую историю использования на самых разных типах мотоциклов.

    Какова скорость 2-тактного двигателя объемом 40 куб. см в милях в час?

    Несмотря на свой небольшой размер (около двух футов в высоту и вес около 40 фунтов), карманные велосипеды обычно оснащены двигателями объемом 40 куб. см и могут развивать скорость до 40–50 миль в час.

    Как быстро может двигаться 250-тактный двигатель?

    Хотя максимальная скорость немного зависит от типа двигателя, 250-кубовый мотоцикл для бездорожья будет двигаться со скоростью 70-78 миль в час. 250-кубовый 2-тактный будет быстрее 240-кубового 4-тактного, но только на 5-10 миль в час.

    450 быстрее, чем 250?

    Велосипеды объемом 450 куб. некоторым даже удается превысить 70 миль в час.

    Как быстро едет 250 куб.см?

    около 130 км/ч

    Подходит ли 250cc для новичков?

    Для начинающих идеально подходят внедорожные мотоциклы объемом 250 куб.Они меньше весят, что облегчает управление и езду. они также доступны на рынке по доступной цене.

    Достаточно ли 250сс для шоссе?

    Мотоциклы

    250cc в настоящее время полностью безопасны в любой форме, если они находятся в хорошем состоянии. Чтобы дать вам представление, 125 куб.см разрешены на автострадах/шоссе в Европе. 150 куб. См разрешено для автострад в США. Если вы используете мотоцикл для поездок на работу, 250 куб.см вполне подойдет.

    Как быстро работает 300-кубовый двигатель?

    100 миль в час

    Какова скорость 650сс в миль/ч?

    около 120 миль в час

    Какова скорость 750сс в миль/ч?

    Велосипеды Cruiser

    , такие как популярный Harley-Davidson 750, развивают максимальную скорость 110 миль в час, в то время как туристические велосипеды этого семейства обычно могут развивать скорость 120-130 миль в час.Самые быстрые 750-кубовые спортбайки могут разогнаться даже до 160-170 миль в час.

    Сколько миль в час составляет 300сс?

    85-90 миль/ч

    Достаточно ли 300сс для шоссе?

    300-кубовый мотоцикл обычно может поддерживать крейсерскую скорость 55–75 миль в час. Эти скорости вполне приемлемы для езды по трассе. На самом деле, 300-кубовый мотоцикл может быть лучше на шоссе, потому что он более экономичен, чем модели 600cc+.

    Как быстро едет скутер 200cc?

    Максимальная скорость: 65 миль в час.

    Какова скорость 70сс в миль/ч?

    Как быстро может двигаться 70-кубовый байк? Велосипеды для бездорожья объемом 70 куб. См могут развивать скорость от 23 до 35 миль в час.

    Принцип работы двигателя внутреннего сгорания — Новости

    Рабочий процесс: впуск-сжатие-впрыск топлива-сгорание-расширение работа-выпуск.

    Такт впуска

    Рабочей жидкостью, поступающей в цилиндр, является чистый воздух. Из-за низкого сопротивления впускной системы дизеля давление на впуске pa= (0.85~0,95)p0, что выше, чем у бензинового двигателя. Конечная температура всасываемого воздуха Та=300~340К, что ниже, чем у бензиновых двигателей.

    Такт сжатия

    Поскольку сжатым рабочим телом является чистый воздух, степень сжатия дизельных двигателей выше, чем у бензиновых (обычно ε=16-22). Давление в конце сжатия составляет от 3 000 до 5 000 кПа, а температура в конце сжатия — от 750 до 1 000 К, что значительно превышает температуру самовоспламенения дизеля (около 520 К).

    Рабочий ход

    Когда такт сжатия подходит к концу, под действием масляного насоса высокого давления дизельное топливо впрыскивается в камеру сгорания цилиндра под высоким давлением около 10 МПа через топливную форсунку, и это воспламеняется и горит сразу же после смешивания с воздухом в течение короткого промежутка времени. Давление газа в цилиндре быстро возрастает до 5 000–9 000 кПа, а максимальная температура достигает 1 800–2 000 К. Так как дизельный двигатель воспламеняется от сжатия, его называют двигателем с воспламенением от сжатия. .

    Такт выпуска

    Выхлоп дизельного двигателя в основном такой же, как у бензинового двигателя, но температура выхлопа ниже, чем у бензинового двигателя. Обычно Tr=700~900K. У одноцилиндрового двигателя скорость неравномерная, двигатель работает неравномерно, вибрация большая. Это связано с тем, что только один из четырех тактов используется для работы, а остальные три такта потребляют энергию для подготовки к работе. Чтобы решить эту проблему, маховик должен иметь достаточно большой момент инерции, что в свою очередь увеличит массу и размеры всего двигателя.Использование многоцилиндровых двигателей может компенсировать вышеперечисленные недостатки. В современных автомобилях в основном используются четырехцилиндровые, шестицилиндровые и восьмицилиндровые двигатели.

    Двигатель внутреннего сгорания: принцип работы и работа | Машины

    В этой статье мы обсудим: 1. Введение в двигатель внутреннего сгорания (ДВС) 2. Термодинамический цикл, используемый для двигателя внутреннего сгорания 3. Принципы и работа 4. Работа клапана и диаграмма синхронизации клапана.

    Введение в двигатель внутреннего сгорания (ДВС):

    Тепловой двигатель — это машина для преобразования тепла, вырабатываемого при сжигании топлива, в полезную работу.Можно сказать, что тепловой двигатель – это оборудование, которое вырабатывает тепловую энергию и преобразует ее в механическую энергию.

    Тепловой двигатель двух типов:

    1. Двигатель внешнего сгорания

    2. Двигатель внутреннего сгорания

    1. Двигатель внешнего сгорания:

    Здесь сгорание вырабатывается в котле, размещенном полностью отдельно от рабочего цилиндра. В двигателе внутреннего сгорания сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя, а в цилиндре двигателя выделяется тепло.

    2. Двигатель внутреннего сгорания:

    Это двигатель, работающий на топливе, сгорающем в цилиндре двигателя. Он использует расширяющую силу газов, образующихся при сгорании топлива в цилиндре. Вырабатываемое тепло преобразуется в полезную мощность с помощью поршня, ограниченного внутри цилиндра. Движение поршня приводит во вращение коленчатый вал с помощью шатуна. Внутри цилиндра вырабатывается теплота, дающая энергию рабочему телу.Отсюда и название дано как двигатель внутреннего сгорания.

    Сгорание в цилиндре происходит двумя способами:

    (a) При быстром взрыве воздушно-топливной смеси внутри цилиндра, когда она воспламеняется искрой, называется сгоранием постоянного объема (CVC). .

    (b) Сгорание происходит путем медленного горения, когда топливо впрыскивается в сильно сжатый нагретый воздух, содержащийся в цилиндре. Это называется сгоранием при постоянном давлении (C.P.C.), так как при сгорании давление в цилиндре практически постоянно.

    Термодинамический цикл, используемый для двигателя внутреннего сгорания:

    Это серия событий, которые повторяются в регулярной последовательности. Цикл состоит из событий, происходящих между двумя последовательными взрывами в цилиндре двигателя.

    Существует несколько типов циклов, но термодинамический цикл, используемый для двигателей внутреннего сгорания, бывает двух типов:

    1.Цикл Отто

    2. Цикл Дизеля

    1. Цикл Отто:

    В этом цикле тепло поглощается при одном постоянном объеме и отводится при другом постоянном объеме цилиндра на диаграмме давление-объем (рис. 3.1). ) цикла Отто.

    В 1 = общий объем цилиндра.

    V 2 = клиренс.

    V 1 – V 2 = рабочий объем поршня.

    Линия MN представляет собой уровень атмосферного давления, а AB представляет впуск заряда при давлении немного ниже атмосферного давления.BGC представляет собой сжатие заряда в цилиндре, при котором воспламенение происходит в точке C. Линия CD представляет собой повышение давления в цилиндре, происходящее при постоянном объеме V 2 . DE представляет собой рабочий ход двигателя. Выпуск происходит в точке E, и во время такта выпуска FA давление снижается почти до атмосферного.

    При анализе тепла и энергии, выделяемых в цилиндре, тепловой КПД ( ) двигателя определяется по формуле: С v = 1.4

    C p = удельная теплоемкость при постоянном давлении

    C v = удельная теплоемкость при постоянном объеме

    Двигатели, основанные на этом принципе цикла Отто, называются двигателями Отто или двигателями с искровым зажиганием.

    2. Дизельный цикл:

    В дизельном цикле тепло поглощается при постоянном давлении и отводится при постоянном объеме. На диаграмме давление-объем (рис. 3.2) дизельного цикла линия МН представляет собой атмосферное давление, АВ – поступление воздуха в цилиндр, а ВГС – сжатие газов в цилиндре.

    Впрыск топлива начинается в точке C и заканчивается в точке D. В течение этого интервала происходит сгорание и предполагается условие постоянного давления. Соотношение объемов D и C, то есть V D / V C , известно как коэффициент отсечки. Расширение газа происходит от D к E с открытием выпускного клапана в точке E и тактом выпуска FA.

    При анализе тепла и энергии, выделяемых в цилиндре, тепловой КПД двигателя определяется как:

    Где ρ – коэффициент отсечки.

    Двигатель, работающий по принципу дизельного цикла, называется дизельным двигателем.

    Принципы и работа I.C. Двигатель:

    Принцип:

    Топливная смесь с соответствующим количеством воздуха взрывается в закрытом с одной стороны цилиндре двигателя. В результате взрыва выделяется тепло и это вызывает увеличение давления горящих газов. Это увеличение давления заставляет плотно прилегающий поршень двигаться вниз по цилиндру.

    Это движение поршня передается коленчатому валу через шатун, так что коленчатый вал вращает маховик. Чтобы получить непрерывное вращение коленчатого вала, этот взрыв должен повторяться. Прежде чем это может произойти, отработавшие газы должны быть удалены из цилиндра, должны быть впущены свежие заряды топлива и воздуха, а поршень должен быть возвращен в исходное положение. Эта последовательность событий известна как рабочий цикл.

    Рабочий:

    И.C. двигатель преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала с помощью шатуна. Поршень, совершающий возвратно-поступательное движение в цилиндре, очень плотно прилегает к цилиндру. Кольца вставлены в окружные канавки поршня для предотвращения утечки газов с боков поршня. Обычно в блоке цилиндров расточен цилиндр и между цилиндром и головкой цилиндра вставлена ​​прокладка из медного листа или асбеста.

    Камера сгорания предусмотрена в верхней части головки блока цилиндров, где происходит сгорание.Существует стержень, называемый шатуном, для соединения поршня и коленчатого вала. Штифт, называемый поршневым пальцем или поршневым пальцем, предназначен для соединения поршня и шатуна двигателя. Конец шатуна, который надевается на поршневой палец, называется малым концом шатуна.

    Другой конец, который надевается на шатунную шейку, называется большим концом шатуна. Коленчатый вал вращается в коренных подшипниках, установленных в картере. На одном конце коленчатого вала предусмотрен маховик для сглаживания неравномерного крутящего момента, создаваемого двигателем.В нижней части двигателя находится масляный картер, в котором содержится смазочное масло для смазки различных частей двигателя.

    Механический цикл двигателя внутреннего сгорания может быть завершен двумя способами:

    1. Когда цикл завершается за два оборота коленчатого вала, он называется четырехтактным двигателем.

    2. Когда цикл завершается за один оборот коленчатого вала, такой двигатель называется двухтактным.

    Четырехтактный двигатель:

    В четырехтактном двигателе все процессы, происходящие внутри цилиндра, выполняются за четыре хода поршня.Этот двигатель имеет клапаны для управления впуском заряда и выпуском отработавших газов. Открытие и закрытие клапана управляется кулачками, установленными на распределительном валу. Распределительный вал приводится в движение коленчатым валом с помощью соответствующих шестерен или цепей. Распределительный вал вращается с половиной скорости коленчатого вала.

    События, происходящие в I.C. двигателя:

    1. В цилиндр подается воздух или топливовоздушная смесь (заряд).

    2. Заряд сжимается в цилиндре поршнем.

    3. Если нагнетается только воздух, топливо впрыскивается в конце сжатия.

    4. Заряд воспламеняется в заданное время под заданным давлением внутри цилиндра двигателя.

    5. Мощность, развиваемая за счет расширяющих сил газов внутри цилиндра, передается на коленчатый вал через шатун.

    6. Выхлопные газы выходят из цилиндра через равные промежутки времени.

    Полный цикл систематически охватывает все эти события.Четырехтактный двигатель выполняет все эти действия за четыре хода поршня, тогда как двухтактный двигатель выполняет все эти действия за два хода поршня.

    Четыре удара поршень:

    1. Всасывающий ход

    2. Ход сжатия

    3. Ход мощности

    4. Ход мощности

    4. Ход вытяжки

    1. Всасывающий ход:

    во время всасывания , в цилиндр всасывается только воздух или смесь воздуха и топлива.Заряд поступает в двигатель через впускной клапан, который остается открытым во время подачи заряда. Выпускной клапан остается закрытым во время этого такта. Давление в цилиндре двигателя во время этого такта меньше атмосферного.

    2. Такт сжатия:

    Нагнетаемый в цилиндр заряд сжимается поршнем во время этого такта. Весь заряд цилиндра сжимается до небольшого объема, содержащегося в рабочем объеме цилиндра.Если в цилиндре сжимается только воздух (как в дизельном двигателе), то топливо впрыскивается в конце такта сжатия. Воспламенение происходит из-за высокого давления и температуры.

    Если смесь воздуха и топлива сжимается в цилиндре (как в случае двигателя с искровым зажиганием), смесь воспламеняется от свечи зажигания. После воспламенения выделяется огромное количество тепла, вызывающее очень высокое давление в цилиндре, которое толкает поршень назад для выполнения полезной работы. Оба клапана закрыты во время этого хода.

    3. Рабочий ход:

    Во время рабочего хода высокое давление, создаваемое за счет сгорания топлива, заставляет поршень двигаться вперед или назад через равные промежутки времени. Шатун с помощью коленчатого вала передает мощность на систему трансмиссии для полезной работы. Оба клапана закрыты во время этого хода.

    4. Такт выпуска:

    Выхлопные газы выходят через выпускные клапаны во время этого хода. Все сгоревшие газы выходят из двигателя, и цилиндр становится готовым к получению свежего заряда.Впускной клапан закрыт, а выпускной клапан остается открытым во время этого такта.

    Таким образом, из четырех тактов имеется только один рабочий и три холостых хода. Рабочий ход обеспечивает необходимый импульс для полезной работы.

    Двухтактный двигатель:

    В таких двигателях вся последовательность действий, т. е. всасывание, сжатие, мощность и выпуск, выполняются за два хода поршня и один полный оборот коленчатого вала. Клапана в этом типе двигателя нет.Движение газа происходит через отверстия в цилиндре, называемые портами. Картер двигателя газоплотный, в котором вращается коленчатый вал.

    Первый такт (всасывание + сжатие):

    Когда поршень движется вверх по цилиндру, он закрывает два порта, выпускной и передаточный, которые обычно почти противоположны друг другу. Это захватывает заряд свежей смеси в цилиндре, и дальнейшее движение поршня вверх сжимает этот заряд.

    Дальнейшее движение поршня также открывает третье отверстие во всасывающем отверстии цилиндра.Через этот порт в картер поступает больше свежей смеси. Непосредственно перед окончанием этого такта смесь в цилиндре воспламеняется, как и в четырехтактном цикле.

    Второй такт (мощность + выпуск):

    Повышение давления в цилиндре, вызванное выхлопными газами, заставляет поршень двигаться вниз по цилиндру. Когда поршень опускается, он закрывает и закрывает всасывающее отверстие, задерживая смесь, втянутую в картер во время предыдущего такта, а затем сжимая ее.Дальнейшее движение поршня вниз открывает сначала выпускное отверстие, а затем перемещает его.

    Позволяет выхлопным газам выходить через выпускное отверстие. Также свежая смесь, находящаяся под давлением в картере, перекачивается в цилиндр через перепускное отверстие во время этого такта. Головка поршня специальной формы отклоняет поступающую смесь вверх вокруг цилиндра, что помогает вытеснять выхлопные газы.

    Когда поршень находится в верхней мертвой точке, говорят, что он находится в верхней мертвой точке (ВМТ).Когда поршень находится в нижней точке своего хода, говорят, что он находится в нижней мертвой точке (НМТ). В двухтактном двигателе работают обе стороны поршня, чего нельзя сказать о четырехтактном двигателе.

    Продувка:

    Процесс удаления сгоревших или выхлопных газов из цилиндра двигателя называется продувкой. Весь сгоревший газ не выходит при нормальном такте, поэтому для удаления выхлопных газов в двухтактном двигателе используется какой-либо тип нагнетателя или компрессора.

    Сравнение 4-тактного и 2-тактного двигателя:

    4-тактный двигатель:

    i. Число рабочих ходов:

    Один ход на каждые два оборота коленчатого вала

    ii. Мощность для одного и того же объема цилиндра:

    Малый

    iii. Клапанный механизм:

    Присутствует

    iv. Конструкция и стоимость:

    Сложное, дорогое

    v.Расход топлива:

    Маленький
    vi. Удаление выхлопных газов:

    Easy

    vii. Прочность:

    Хорошая

    viii. Стабильность работы:

    Высокая

    ix. Возможность изменения оборотов:

    Высокая (с большим маховиком)

    x. Смазка:

    Оснащен независимым контуром смазки

    xi. Расход масла:

    Малое

    xii.Нагар внутри цилиндра:

    Незначительно

    xiii. Шум:

    Всасывание и вытяжка бесшумные, но другая работа шумная

    xiv. Герметичность картера:

    Не требуется

    xv. Охлаждение:

    Обычное

    xvi. Собственный вес и размер:

    Тяжелый и большой

    Двухтактный двигатель:

    i. Число рабочих ходов:

    Один ход на каждый оборот коленчатого вала

    ii.Мощность для одного и того же объема цилиндра:

    Большой (примерно в 1,5 раза больше четырехтактного)

    iii. Клапанный механизм:

    Порты вместо клапанов

    iv. Конструкция и стоимость:

    Простой, дешевый

    v. Расход топлива:

    Высокий (примерно на 15% больше)

    vi. Удаление выхлопных газов:

    Трудно

    vii. Долговечность:

    Низкая

    viii.Стабильность работы:

    Низкая

    ix. Изменяемость оборотов:

    Низкая (с малым маховиком)

    х. Смазка:

    Использование топлива, смешанного со смазочным маслом

    xi. Расход масла:

    Много

    xii. Нагар внутри цилиндра:

    Много из-за смешанного топлива

    xiii. Шум:

    Всасывание и вытяжка шумные, но другие работы менее шумные

    xiv.Герметичность картера:

    Должен быть герметизирован

    xv. Охлаждение:

    Вероятность перегрева

    xvi. Собственный вес и размер:

    Легкий и маленький

    Диаграмма работы клапана и синхронизации клапана двигателя внутреннего сгорания:

    Клапан:

    Клапан представляет собой небольшое механическое устройство, используемое для открытия и перекрытие прохода, ведущего к цилиндру двигателя. Впускной клапан двигателя внутреннего сгорания пропускает воздух или воздушно-топливную смесь в камеру сгорания.Выпускной клапан позволяет отработанным газам выходить из цилиндра двигателя.

    Каждый клапан открывается или закрывается один раз в течение каждого цикла. Мощная пружина с помощью фиксатора и шпонки плотно прижимает клапан к седлу и тем самым предотвращает протечки на такте сжатия и рабочем такте. Общий угол поверхности и седла клапана составляет 45 °, но угол 30 ° также используется для впускных клапанов.

    Наиболее распространенный тип клапана называется тарельчатым клапаном.

    Расположение клапана на двигателе бывает двух типов:

    1.Г-образная головка и

    2. Верхнеклапанная

    «Г-образная» компоновка довольно широко используется в двигателях тракторов и автомобилей. В «верхнем» исполнении шток клапана окружен съемной направляющей и пружиной, которая плотно удерживает клапан в седле.

    Головка клапана:

    Изготовлена ​​из специального сплава, который может выдерживать высокие температуры и ударные нагрузки из-за расширяющихся газов.

    Стержень клапана:

    Это круглый стальной стержень, прикрепленный к головке клапана.

    Седло клапана:

    Это место в головке цилиндров, где головка клапана сидит хорошо. Он может быть выполнен в головке блока цилиндров или в блоке цилиндров. Иногда также используются съемные седла клапанов.

    Направляющая штока клапана. Это небольшая направляющая, которая вставляется в блок цилиндров. Обычно изготавливается из чугуна. В некоторых случаях рассверленное отверстие в блоке также служит направляющей клапана.

    Механизм управления клапаном:

    Механизм управления клапаном состоит из нескольких компонентов, таких как:

    (a) Шестерня коленвала

    (b) Шестерня кулачка

    (c) Распредвал

    (e) Толкатель и

    (f) Коромысло

    Шестерня коленчатого вала приводит в действие кулачковую шестерню, закрепленную на одном конце распределительного вала.Следовательно, распределительный вал вращается и перемещает толкатель, который своевременно толкает толкатель. Таким образом, толкатель открывает или закрывает клапаны через заданные промежутки времени. Шестерня распределительного вала вдвое больше шестерни коленчатого вала, поэтому в случае четырехтактного двигателя на каждые два оборота коленчатого вала приходится один оборот распределительного вала.

    Шестерня коленчатого вала:

    Шестерня, закрепленная на конце коленчатого вала и находящаяся в зацеплении с шестерней распределительного вала, называется шестерней коленчатого вала.

    Кулачковая шестерня:

    Шестерня, закрепленная на конце распределительного вала и входящая в зацепление с шестерней коленчатого вала, называется кулачковой шестерней.

    Толкатель:

    Толкатель также называется толкателем клапана. Толкатель поднимает или опускает клапаны. Он получает движение от кулачков, установленных на распределительном валу. Он открывает или закрывает клапаны в нужное время. Обычно изготавливается из закаленной стали.

    Направляющая толкателя клапана:

    Направляет толкатель в движении.

    Рычаг коромысла:

    Этот рычаг используется для изменения движения толкателя вверх на движение вниз для открытия клапана двигателя.Это небольшой стержень, один конец которого касается конца штока клапана, а другой конец касается верхнего конца штока толкателя.

    Зазор толкателя:

    Это зазор между коромыслом и штоком клапана, обеспечивающий правильную посадку клапанов.

    Диаграмма фаз газораспределения:

    Диаграмма фаз газораспределения представляет собой диаграмму вращения кривошипа, на которой показано время открытия и закрытия впускного клапана, выпускного клапана.

    Механизм фаз газораспределения связан с относительным закрытием и открытием клапанов и их продолжительностью в зависимости от положения цилиндра и угла поворота коленчатого вала.Верхняя мертвая точка (ВМТ) — это момент, когда поршень находится в верхней точке своего хода, то есть находится в точке перехода от движения вверх к движению вниз. Нижняя мертвая точка (НМТ) — это момент, когда поршень находится в нижней части своего хода, то есть находится в точке перехода от движения вниз к движению вверх.

    Теоретически впускной клапан должен открываться в верхней мертвой точке (ВМТ) и закрываться в нижней мертвой точке (НМТ), тогда как выпускной клапан должен открываться в нижней мертвой точке и закрываться в верхней мертвой точке, но на практике эти углы различаются.Время газораспределения зависит от частоты вращения двигателя.

    Наилучшие фазы газораспределения для любого двигателя можно определить только в ходе реальных испытаний, так как они в значительной степени зависят от конструкции впускного и выпускного каналов. Для большинства средних тракторных двигателей с четырехтактным циклом впускной клапан открывается примерно за 5° до ВМТ и закрывается примерно за 30° после НМТ, выпускной клапан открывается примерно за 40° до НМТ и закрывается примерно за 5° после ВМТ.

    Порядок включения:

    Последовательность, в которой происходит рабочий ход в каждом цилиндре двигателя, называется порядком зажигания.Расположение шатунной шейки на коленчатом валу и конструкция распределительного вала определяют порядок зажигания. Для четырехцилиндрового двигателя чаще всего используются схемы зажигания 1-3-4-2 и 1-2-4-3. Для шестицилиндровых двигателей порядок зажигания может быть 1-4-2-6-3-5 или 1-5-3-6-2-4.

    Интервал зажигания (FI):

    Интервал между последовательными рабочими тактами в разных цилиндрах двигателя называется интервалом зажигания и определяется, как показано ниже.

    alexxlab

    E-mail : alexxlab@gmail.com

    Submit A Comment

    Must be fill required * marked fields.

    :*
    :*