- МБОУ Чупалейская ОШ
- Исследовательский реферат
- по теме: «Из истории двигателей внутреннего сгорания»
- Выполнил учащийся 7 класса Зайцев Сергей.
- Автомобили, автомобили,
- Буквально все заполонили.
- Там где вековая лежала пыль
- Свой след оставил автомобиль.
- (слова из песни)
Человек сейчас не может представить себе жизни без автомобиля – «железного коня», заменившего лошадей, которые верой и правдой служат людям много веков.
Свою исследовательскую работу я провожу по истории создания двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания — это сердце любого автомобиля. Без этой конструктивной детали машину нельзя назвать авто. Именно этот агрегат приводит все в действие, все остальные механизмы, а также электронику.
Рывок в истории создания автомобилей, произошел благодаря изобретению двигателя внутреннего сгорания. Это устройство стало реальной движущей силой, дающей скорость.
Идея создания двигателя внутреннего сгорания (ДВС) родилась еще в 17 веке и принадлежала она французскому изобретателю Дени Папену. Но при первом же испытании произошел взрыв. У изобретателя не было средств, чтобы машину сделать заново. Он обратился за помощью к королю, но получил отказ.
В течение долгого времени идея создания двигателя, сжигающего топливо внутри цилиндра, была забыта. Широкое распространение поучила паровая машина.
В середине 19 века французский изобретатель Ленуар применил для зажигания газовой смеси в цилиндре двигателя электрическую искру. В 1860 году Ленуар взял патент на свой двигатель. По конструкции он почти ничем не отличался от паровой машины, но в цилиндр поступал не пар, а смесь светильного газа с воздухом, поджигаемая искрой. Продукты сгорания выпускались в атмосферу.
Ж.Ж.Этьен Ленуар
Двигатель Ленуар работал во многих странах мира. Он обладал бесспорным преимуществом перед паровой машиной: компактностью, лёгкостью, простотой пуска и эксплуатации. Жан Этьен Ленуар признан официально изобретателем двигателя внутреннего сгорания, но его слава длилась лишь несколько лет. Однако КПД1 его двигателя был низким, всего 3 – 5 %.
В истории ДВС начался новый этап – борьба за повышение его КПД.
Вскоре слава перейдет к его немецкому коллеге инженеру Николаусу Отто, с которым Ленуар познакомился а 1860 г. и которому демонстрировал свой двигатель. Н.Отто, заинтересовался изобретением, увидел как двигатель полезен и сколько в нем недостатков, которые, вероятно, можно устранить.
Он первоначально создал с Лангеном фирму по выпуску двигателей Ленуара но одновременно работал над собственным вариантом двигателя. День за днем, месяц за месяцем проводил Отто опыты с двигателем. И достиг успеха – его двигатель расходовал втрое меньше топлива (газа), чем машина Ленуара.
Именно за экономичность двигатель Отто получил золотую медаль на Парижской выставке в 1867 году.
Николас Отто
Его двигатели, премированные на выставке, уже изготовлялись, а Отто все еще работал над своей машиной, изучая каждый момент ее работы. На помощь изобретателю пришел случай.
Однажды Отто нечаянно повернул маховик так, что поршень опустился и сжал уже засосанную в цилиндр смесь газа с воздухом. Когда он включил зажигание, поршень поднялся значительно быстрее, энергичнее – маховик сделал втрое больше оборотов, чем обычно.
Это было очень важное открытие – горючую смесь надо сжать, прежде чем воспламенить ее. Тут и сделал Отто свое важнейшее изобретение. В 1878 году создал первый двигатель внутреннего сгорания, работающий в работающий в четыре такта.
Это был громоздкий и шумный двигатель, но его КПД составлял 16%, в то же время КПД машины Ленуара было в 3 раза меньше (5%). В результате, изобретение Н.Отто вытеснило двигатель Ленуара.
Что это значит 4 такта?
Чтобы двигатель начал работать, поворотом махового колеса или другим способом приводят в движение поршень. Он идет вниз. В это время в верхнюю часть цилиндра всасывается газ и воздух. Это первый такт.
Начинается второй ход поршня. Клапаны, впускавшие газ и воздух, закрываются, поршень, поднимаясь, сжимает горючую смесь. Это второй такт.
Сжатая смесь поджигается электрической искрой. Производится взрыв. Температура в цилиндре резко поднимается (свыше 2000 градусов), и нагретые при этом взрыве газы стремятся расшириться. Они с силой толкают поршень вниз. Это третий такт, во время которого и совершается полезная работа двигателя – поршень поворачивает вал с маховым колесом.
Поршень идет вверх. Открывается выпускной клапан, и отработанные газы выбрасываются из цилиндра. Это четвертый такт.
Затем все повторяется сначала, только уже не надо посторонней силой пускать в ход поршень.
Новый двигатель Отто работал так хорошо, что начисто отменил все прежние двигатели внутреннего сгорания, в том числе и первый двигатель самого Отто. КПД составил 22%. Этот двигатель нашел применение во многих странах. Он проложил дорогу новым ДВС. Но двигатель Отто работал только на газе.
Инженер Г. Даймлер построил двигатель, работавший на бензине. В 1885 году он получил патент на применение бензинового двигателя на транспорте и построил первый автомобиль (скорость – 18 км/ч.) Так ДВС проник на транспорт.
Первый самоходный экипаж с ДВС Карл Бенц, Готлиб Даймлера
Борьба за повышение КПД двигателей внутреннего сгорания продолжалась.
В 1892 году Рудольф Дизель – немецкий инженер, получил патент на двигатель, в котором рабочий процесс отличался рядом особенностей: в цилиндре сжимается только воздух, причем очень сильно; от сильного сжатия температура воздуха возрастает настолько, что при впрыскивании в цилиндр топлива оно воспламеняется; образовавшиеся газы производят рабочий ход поршня. Построенный в 1897 году двигатель работал на керосине и имел высокий КПД – 25%. Его стали называть дизель-мотором или просто дизелем.
Второй родиной этого двигателя стала Россия. Крупный нефтепромышленник Нобель купил у Дизеля право на постройку этого двигателя. В 1899 году инженеры в Петербурге построили двигатель, работавший на сырой нефти. Его КПД был выше чем у двигателей работавших на керосине. Спрос на дизель-моторы возрастал…
С момента своего появления ДВС совершили триумфальное шествие по всему миру. Они проникли на транспорт. В 1903 году по Волге отправился в плавание первый в мире теплоход «Вандал». На нем были установлены три нефтяных двигателя мощностью по 120 лошадиных сил каждый. Это был первый в мире теплоход.
Так стали именовать те суда, которые приводятся в движение не паровой машиной, а двигателем внутреннего сгорания — дизелем. Двигатель «Вандала» и других теплоходов того времени совершали рабочий процесс за четыре такта: всасывание, сжатие, рабочий ход и выхлоп.
«Вандал» — это «дедушка» современных теплоходов.
Первый тепловоз отправился в испытательный пробег 6 ноября 1924 года. (КПД — 29%)
КПД бензинового двигателя, в настоящее время, находится в пределах от 20 до 25 %.. КПД дизельного двигателя – 40 – 50%
Применение ДВС в технике чрезвычайно разнообразно: карбюраторные ДВС установлены на автомобилях, вертолетах, тракторах. Дизели широко применяют на транспорте – в тепловозах, теплоходах, автомобилях. Кроме четырехтактных двигателей внутреннего сгорания, нашли применение двухтактные ДВС, например, на мотоциклах, скутерах.
Литература:
А.Ивич. Приключения изобретений. Издательство «Детская литература» Москва 1966 г. (263 стр)
М.Н.Алексеева (составитель) Физика-юным. Москва «Просвещение» 1980 г. (160 стр)
Открытые Интернет-источники:
— http://www.yandex.ru
— http://velikielyudi.ru/izobretateli/zhan-eten-lenuar.html
— https://www.rockautoclub.com/
Автор материала: С. Зайцев (7 класс)
Двигатель внутреннего сгорания
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 311.
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 311.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) на сегодняшний день является самым популярным двигателем в мире. ДВС заставляют двигаться самолеты, морские и речные суда, тепловозы, сельскохозяйственную технику и, конечно, автомобили. Огромное значение ДВС имеют в военной технике. Рассмотрим как работает двигатель внутреннего сгорания.
Ключевым элементом ДВС является один или несколько металлических цилиндров, внутри которых происходит сжигание топлива.
Рис. 1. Внутреннее устройство двигателя внутреннего сгорания.
Внутри цилиндра расположен поршень, диаметр которого чуть меньше диаметра цилиндра, что позволяет ему свободно перемещаться.
Рис. 2. Устройство поршня ДВС.
Поршень представляет собой полый металлический цилиндр, опоясанный пружинящими кольцами, вложенными в канавки на поршне (поршневые) кольца. Назначение поршневых колец — не пропускать газы, образующиеся при сгорании топлива, в промежутки между поршнем и стенками цилиндра.
К поршню прикреплен металлический стержень (“палец”), который соединяет поршень с шатуном. Шатун служит для передачи вертикального усилия от поршня к коленчатому валу. В верхней части цилиндра имеются два канала, закрытые клапанами.
Через один канал — впускной подается горючая смесь (топливо с воздухом), а через другой — выпускной — выбрасываются продукты сгорания.
В верхней части цилиндра размещена свеча зажигания. С помощью этой детали производится поджиг горючей смеси от искры, возникающей между близко расположенными электродами свечи.
Первый поршневой двигатель в 1807 г. изобрел швейцарец Франсуа Исаак де Риваз.
Карбюратор необходим для получения горючей смеси. Рассмотрим принцип действия этого устройства.
Рис. 3. Как работает карбюратор ДВС
Если в цилиндре открыт только впускной клапан и поршень движется к коленчатому валу, то сквозь отверстие в разряженное пространство атмосферное давление резко подает воздух. Поток воздуха с большой скоростью проходит мимо инжектора (карбюраторной трубки) и засасывает бензин. Таким образом получается горючая смесь (бензиновые пары и воздух).
Искра от свечи поджигает смесь, получается микровзрыв, в результате которого раскаленные продукты сгорания (газы) расширяясь давят на поршень, и этим создается полезная работа. Внутренняя энергия газовой смеси преобразуется в механическую энергию поршня.
Поршень через шатун передает усилие на коленчатый вал, который создает вращательный момент, передавая его на колеса (или на винт, пропеллер и т.д.).
Одноцилиндровые двигатели ставятся главным образом на мотоциклах. На автомобилях тракторах и т.п. ставятся 4, 6, 8 и более цилиндров.
Рабочий цикл цилиндра состоит из четырех тактов: всасывания смеси, сжатия, сгорания и выхлопа. Получается, что только один такт является полезным (рабочим). Поэтому был разработан двигатель, состоящий из четырех цилиндров, которые работают поочередно и, таким образом, при каждом такте по крайней мере один из цилиндров работает: вращает коленчатый вал.
Кроме бензиновых двигателей внутреннего сгорания, есть и другие, которые не так популярны, но тоже имеют свои преимущества:
- Дизельные двигатели работают при степенях сжатия горючей смеси в 3-4 раза больших, чем бензиновые. Это позволило повысить к.п.д. двигателя и дало возможность отказаться от системы зажигания. Смесь самовоспламенятся при высоком давлении, когда воздух от сжатия разогревается до 500-600С0. Кроме этого, такие двигатели работают на дешевых сортах топлива, которое так и называют “дизтопливо”.
- Газовые двигатели работают от смеси сжиженных природных газов, хранящихся в баллонах под давлением насыщенных паров.
Необходимо понимать, что для обеспечения постоянной работы ДВС в автомобиле должны работать также система охлаждения двигателя, система подачи топлива и воздуха, система запуска и система выхлопа. На современных автомобилях большое значение приобретает компьютерный блок, держащий под контролем параметры всех систем.
Мы познакомились с принципом работы двигателя внутреннего сгорания. Топливная смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, воспламеняясь в цилиндре двигателя, оказывает давление на поршень, который приводит во вращательное движение коленчатый вал двигателя. Внутренняя энергия горючей смеси преобразуется в механическую.
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 311.
А какая ваша оценка?
Гость завершил
Тест «Биография Куприна»с результатом 10/14
Гость завершил
Тест «Шинель»с результатом 12/12
Гость завершил
Тест «Ревизор»с результатом 7/17
Гость завершил
Тест «Разгром»с результатом 14/15
Гость завершил
Тест «Левша»с результатом 12/12
Гость завершил
Тест «Муму»с результатом 7/14
Не подошло? Напиши в х, чего не хватает!
Реферат на тему: Двигатель внутреннего сгорания
У вас нет времени на реферат или вам не удаётся написать реферат? Напишите мне в whatsapp — согласуем сроки и я вам помогу!
В статье «Как научиться правильно писать реферат», я написала о правилах и советах написания лучших рефератов, прочитайте пожалуйста.
Собрала для вас похожие темы рефератов, посмотрите, почитайте:
Введение
Все тела обладают внутренней энергией — земля, камни, облака. Однако получить их внутреннюю энергию довольно сложно, а порой и невозможно.
Самый простой способ использования внутренней энергии для нужд человека — это использование внутренней энергии только некоторых, образно говоря, «горючих» и «горячих» тел.
В том числе: нефть, уголь, горячие источники вблизи вулканов, теплые океанские течения и т.д. Рассмотрим один из примеров использования преобразования внутренней энергии этих тел в механическую энергию.
Я сделал своим делом изучение
истории и развитие двигателей внутреннего сгорания. Более подробно изучить
конструкцию и типы двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрение принципа
работы двигателей внутреннего сгорания.
Актуальность этой темы
заключается в том, что двигатели внутреннего сгорания играют важную роль в
жизни человека.
Применение двигателей
внутреннего сгорания чрезвычайно разнообразно: они приводят в движение
самолеты, моторные суда, легковые автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные
двигатели внутреннего сгорания установлены на речных и морских судах.
Несмотря
на то, что двигатели внутреннего сгорания являются очень несовершенным типом
тепловых машин (низкий КПД, громкий шум, токсичные выбросы, меньше ресурсов)
из-за их автономности (в требуемом топливе содержится гораздо больше энергии,
чем в лучших электрических батареях), двигатели внутреннего сгорания очень
распространены, например, на транспорте.
История возникновения и развития
Двигатель внутреннего сгорания (dvs) — тепловой двигатель, в котором химическая энергия горения топлива в рабочей камере преобразуется в механическую работу.
Они создали двигатель
внутреннего сгорания в середине 19 века, когда паровой двигатель был
нераздельным правилом в движении. В то время светящийся газ использовался для
освещения улиц.
Свойства нового топлива дали изобретателям идею, что поршень в
цилиндре может перемещать газовую смесь, а не пар.
На вопрос о том, как эта
смесь может воспламениться, ответ на другой технический вопрос помог —
индукционная катушка для генерации электрической искры.
Первый практичный газовый
двигатель был разработан в 1860 г. французским механиком Этьеном Ленуаром
(1822-1900 гг.). КПД этого двигателя составил всего 3,3%. В 1876 году немецкий
изобретатель Николаус Август Отто (1815-1891) построил усовершенствованный
4-тактный газовый двигатель Д.В.П.
По сравнению с паровым двигателем Д.В.П. он
в принципе проще, так как одно звено преобразования энергии — паровая котельная
установка — опущено. Это улучшение привело к большей компактности D.V.P.,
меньшей массе на привод и более высокому КПД, но при этом потребовало более
качественного топлива (газа, масла).
В 1880-е годы О.С. Косович построил первый
в России бензиновый карбюраторный двигатель. В 1897 году немецкий инженер
Рудольф Дизель (1858-1913) получил патент на двигатель, который позднее был
назван его именем. Тот, кто работал над повышением эффективности Д.В.С.,
предложил двигатель с самовоспламенением.
Улучшение этого Д.В.С. в Л.
Нобелевский завод в Санкт-Петербурге (ныне «Русское Дизельное») в
1898-99 годах дал возможность использовать в качестве топлива масло. Это делает
Д.В.С. самым экономичным стационарным тепловым двигателем. В 1901 году в США
был разработан первый трактор с Д.В.П.. Дальнейшее развитие автомобиля Д.
В. П.
позволило братьям О. и Райту построить первый самолет с Д. В. П. Несмотря на
очевидные преимущества двигателя внутреннего сгорания, до конца 19 века паровые
и электрические двигатели считались более перспективными, чем газовые и бензиновые.
В США, например, 40% выпускаемых к 1899 г.
механических экипажей составляли
«паровозы», 38% — «электромобили» и только 22% —
«бензиновозы».
Варианты и конструкция двигателей внутреннего сгорания
В соответствии с методом
газообмена, двигатели внутреннего сгорания делятся на двухтактные и
четырехтактные. Рабочий цикл четырехтактного двигателя выполняется в 4-х
поршневых движениях (цикл), т.е. при 2-х оборотах коленчатого вала. Первый ход
— всасывание. Второй ход — сжатие. Третий ход — рабочий. Четвертый ход —
освобождение.
Двухтактный карбюраторный
двигатель внутреннего сгорания работает в два хода поршня или в один оборот
коленчатого вала. Процессы сжатия, сгорания и расширения практически идентичны
процессам в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания.
При тех же условиях
двухтактный двигатель должен быть в два раза мощнее четырехтактного, так как
мощность двухтактного двигателя с карбюратором в два раза выше у двухтактного,
но на практике мощность двухтактного двигателя с карбюратором часто не превышает
мощность четырехтактного двигателя с тем же диаметром цилиндра и ходом, а еще
ниже.
Это связано с тем, что значительная часть хода (20% -35%) поршня
выполняется при открытых клапанах, когда давление в цилиндре низкое и двигатель
практически не работает.
Дизельные и карбюраторные
двигатели отличаются по типу и способу воспламенения горючей смеси. Дизельные
двигатели работают, воспламеняя топливо в воздушной среде.
Воспламеняющаяся
смесь воспламеняется за счет повышения температуры воздуха, сжатого в цилиндрах
и распыляющих топливные форсунки. Дизельные двигатели также способны развивать
более высокую мощность.
Кроме того, КПД дизельных двигателей достигает 35-40%,
что заметно выше КПД карбюраторных двигателей: 25-30%.
В карбюраторных двигателях
топливная смесь готовится в карбюраторе и воспламеняется в цилиндрах
электрической искрой. Примером карбюраторного двигателя внутреннего сгорания
является двигатель ГАЗ-21 «Волга». Это четырехцилиндровый
четырехтактный двигатель мощностью 55 кВт (75 л.с.) при 4000 об/мин.
В методе формирования горючей
смеси используются двигатели с внутренней и внешней смесью. Внутреннее
перемешивание происходит в дизельных двигателях, воздух перед зажиганием
поглощается отдельно и насыщается распыленным дизельным топливом в цилиндрах.
Внешняя смесь используется
для бензина и бензина. Всасываемый двигателем воздух смешивается с бензином или
газом в карбюраторе или смесителе до тех пор, пока топливная смесь не попадет в
цилиндры. Двигатели с жидкостным и воздушным охлаждением известны по методу
охлаждения.
Двигатели с жидкостным
охлаждением обеспечивают более равномерную работу при колебаниях температуры
окружающей среды и являются предпочтительными для многих базовых машин.
Охлаждающие жидкости — это вода или антифриз, замерзающие при более низкой
температуре (до минус 40oC).
Двигатели с воздушным
охлаждением охлаждаются воздушным потоком, который выбрасывается вентилятором
на оребренные поверхности цилиндров.
Двигатель внутреннего
сгорания
Основным преимуществом
двигателей внутреннего сгорания и других тепловых двигателей (например,
реактивных двигателей) перед гидравлическими и электрическими является их
независимость от постоянных источников энергии (водных ресурсов, электростанций
и т.д.
); в этом контексте оборудование, оснащенное двигателями внутреннего
сгорания, может свободно передвигаться и находиться в любом месте.
Это привело
к широкому использованию двигателей внутреннего сгорания на транспортных
средствах (легковые автомобили, дорожно-строительная техника, самоходная военная
техника и т.д.). ).
Основные компоненты МКО.
Двигатели внутреннего
сгорания представляют собой сложную единицу, состоящую из ряда компонентов и
систем.
Наконечник двигателя
представляет собой группу неподвижных деталей, которые составляют основу всех других
механизмов и систем. Корпус включает в себя корпус блока, головку (головки)
цилиндров, крышки подшипников коленчатого вала, крышки корпуса переднего и
заднего блока, масляный поддон и ряд мелких деталей.
Механизм перемещения — группа
подвижных частей, которые принимают давление газа в цилиндрах и преобразуют это
давление в крутящий момент на коленчатом валу двигателя.
Механизм движения
включает в себя поршневую группу (поршень, шатун, коленчатый вал и маховик),
распределительный вал (распределительный вал), приводимый в движение коленчатым
валом, и толкатели, штоки и качающиеся рычаги, открывающие клапаны. Клапаны
закрыты пружинами клапана.
Система смазки — система
узлов и каналов, снабжающих движущиеся поверхности смазочным материалом.
Масло
в масляном поддоне перекачивается в фильтр грубой очистки, а затем через
главный масляный канал в блочном корпусе под давлением подается на подшипники
коленчатого вала, подшипники распределительного вала, шестерни и детали
газораспределительного механизма. Цилиндры, толкатели и другие детали
смазываются масляным туманом, образующимся при распылении масла из зазора
подшипников вращающихся деталей.
Двигательная установка
готовит горючую смесь из топлива и воздуха в соотношении, соответствующем
режиму работы, и в количестве, зависящем от мощности двигателя. Система состоит
из топливного бака, топливного всасывающего насоса, топливного фильтра, труб и
карбюратора, который является основным компонентом системы.
Система зажигания
используется для создания в камере сгорания искры, которая зажигает рабочую
смесь. Система зажигания состоит из источника питания — генератора и батареи —
и прерывателя, от которого зависит время зажигания. В то время, когда двигатели
внутреннего сгорания не имели электрического зажигания, использовались
калибраторы зажигания.
Стартерная система состоит из
электрического стартера, передач от стартера к маховику, блока питания
(аккумуляторной батареи) и элементов дистанционного управления.
Входная и выходная система
состоит из труб, воздушного фильтра на входе и шумоглушителя на выходе.
Заключение
В этой исследовательской
работе я изучал историю возникновения и развития, структуру, варианты и принцип
работы двигателей внутреннего сгорания и получил дополнительные знания по этой
теме.
В будущем планируется создать
рабочую модель двигателя внутреннего сгорания, обладающую теоретическими
знаниями.
Список литературы
- К.С. Шестопалов Устройство, обслуживание легкового автомобиля. Учебник.
- Двигатели внутреннего сгорания, т.1-3, 1956 .
- Двигатели внутреннего сгорания, 1965 год.
- Восьмой класс физики, 2004.
- Великая энциклопедия Кирилла и Мефодия 2003 г.
- Большой список учащихся 5-11 классов.
Бензиновый двигатель: устройство,принцип работы,виды ,фото,видео
Бензиновый двигатель – особый вид поршневого ДВС (двигателя внутреннего сгорания), в котором воспламенение ТС (смеси топлива и воздуха) в цилиндрах осуществляется принудительно при помощи электрической искры, а в качестве топлива используется бензин.
Виды бензиновых двигателей
Современные бензиновые двигатели можно классифицировать по нескольким категориям.
- По количеству цилиндров – с одним цилиндром, двумя цилиндрами и несколькими цилиндрами.
- По расположению цилиндров:
- рядные двигатели (цилиндры расположены строго в ряд наклонным или вертикальным способом);
- V-образные двигатели (цилиндры расположены под углом);
- W-образные двигатели (цилиндры располагаются в четыре ряда под углом с коленвалом)
- оппозитные двигатели (цилиндры расположены под углом 180 градусов)
- По способу получения топливной смеси – инжекторные, карбюраторные.
- По типу смазки — раздельные (масло находится только в картере), смешанные (масло смешивается с топливом).
- По методу охлаждения — охлаждение жидкостью, охлаждение воздухом.
- По типу циклов – двухтактные, четырехтактные.
- По типу подачи воздушной смеси в цилиндры — с наддувом, без наддува.
Устройство бензо двигателя
Бензиновый двигатель относится к классу двигателей внутреннего сгорания, в которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь в цилиндрах поджигается при помощи искры. Управление мощностью в такого рода двигателях происходит посредством регулирования потока воздуха, попадающего в них, с помощью дроссельной заслонки.
Дроссельная заслонка (дроссель, дроссельный клапан) – это устройство, проходное сечение которого значительно меньше сечения подводящего трубопровода. Это устройство служит для регулирования количества подаваемого в камеру сгорания двигателя топливо-воздушной смеси.
Карбюраторная дроссельная заслонка является одним из видов дросселя: ее задача заключается в регулировании поступления горючей смеси в цилиндр двигателя (рис. 13).
Здесь рабочим органом является пластина, закрепленная на вращающейся оси, которая помещена в трубу, в которой протекает регулируемая среда. Этот механизм в просторечии принято именовать «газом».
Управление дросселем в автомобиле происходит с места водителя, при этом обычно предусматриваются два возможных способа привода: от руки рычажком или кнопкой (такой способ используется, например, в автомобилях для инвалидов) либо (что более распространено) с помощью педали, нажимаемой ногой водителя.
Рисунок 13. Дроссельная заслонка
КЛАССИФИКАЦИЯ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Существует определенная классификация бензиновых двигателей по различным параметрам.
✓ По способу смесеобразования. Существуют двигатели с внешним смесеобразованием, в которых данный процесс происходит вне цилиндра, и двигатели с внутренним смесеобразованием, в которых процесс происходит соответственно внутри цилиндра – это двигатели с непосредственным впрыском.
✓ По способу осуществления рабочего цикла выделяют двигатели четырехтактные и двухтактные. И у тех, и у других существуют свои преимущества и недостатки.
Так, например, двухтактные двигатели обладают большей мощностью на единицу объема по сравнению с четырехтактными, однако коэффициент полезного действия (КПД) у них ниже.
Двухтактные двигатели используются в основном там, где на первом месте стоит проблема малого размера двигателя, а не эффективность и высокая мощность – в мотоциклах, небольших автомобилях и т. д. Четырехтактные двигатели более распространены и используются в абсолютном большинстве транспортных средств.
- ✓ По числу цилиндров бывают одноцилиндровые, двухцилиндровые и многоцилиндровые двигатели.
- ✓ По расположению цилиндров выделяют двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд (так называемые «рядные» двигатели); V-образные с расположением цилиндров под углом (если они расположены под углом 180°, то это двигатель с противолежащими цилиндрами – оппозитный двигатель).
- ✓ По типу охлаждения существуют двигатели воздушного (в основном устаревшие модели) и жидкостного охлаждения.
- ✓ По типу смазки существуют раздельный (когда масло находится в картере) и смешанный (когда масло смешивается с топливом) типы.
✓ По способу приготовления рабочей смеси. По этому параметру выделяются карбюраторные и инжекторные двигатели.
В настоящее время последние постепенно вытесняют первые.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Как уже следует из самого названия, рабочий цикл четырехтактного двигателя основывается на четырех этапах – тактах.
Первым из этих этапов является впуск. Он характеризуется тем, что в течение этого такта происходит опускание поршня из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ).
Впуск происходит за счет того, что кулачки распределительного вала открывают впускной клапан, через который в цилиндр засасывается свежая порция воздушно-топливной смеси (рис. 14).
Рисунок 14. Принцип работы четырехтактного двигателя
Вторым тактом является сжатие. На этом этапе поршень, наоборот, проходит путь из НМТ в ВМТ; при этом рабочая смесь, полученная на первом этапе, сжимается. В этот момент происходит резкое повышение температуры рабочей жидкости.
Главнейшим параметром на данном этапе является степень сжатия. Важность его определяется тем, что, чем выше степень сжатия, тем выше экономичность двигателя.
Стоит однако подчеркнуть, что для двигателя с большой степенью сжатия требуется топливо с большим октановым числом, а оно всегда стоит дороже.
На третьем этапе во время рабочего хода поршня происходит сгорание топлива и расширение рабочей смеси.
Под степенью сжатия понимается отношение рабочего объема двигателя в НМТ к объему камеры сгорания в ВМТ.
С помощью искры от свечи зажигания поджигается топливовоздушная смесь, причем это происходит незадолго до конца цикла сжатия. В процессе прохождения поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает. Под воздействием тепла, выработанного при сгорании топлива, рабочая смесь расширяется и толкает поршень.
Здесь одним из важнейших параметров является угол опережения зажигания, под которым понимается степень недоворота коленчатого вала до ВМТ в момент поджигания смеси.
Дело в том, что давление газов должно достигнуть максимальной величины именно в тот момент, когда поршень находится в ВМТ, для чего и необходимо опережение зажигания.
Для регулировки угла опережения в современных двигателях используется электроника, в то время как в старых образцах это происходит с помощью механики.
В целом все это приводит к поставленной задаче – максимально эффективному использованию сгоревшего топлива. А учитывая то обстоятельство, что сгорание топлива занимает практически фиксированное время, то для повышения эффективности двигателя необходимо увеличить угол опережения зажигания при повышении оборотов.
Выпуск – четвертый такт. Работа на данном этапе происходит следующим образом: после выхода рабочего цикла из НМТ открывается выпускной клапан, в этот момент движущийся вверх поршень выталкивает отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается и цикл повторяется снова.
Однако стоит иметь в виду, что для начала следующего процесса (например, впуска) не обязательно должен быть полностью завершен предшествующий процесс (например, выпуск).
Подобное положение, когда открытыми оказываются одновременно оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Более того, такое положение бывает специально предусмотрено и может служить для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью и лучшей очистки цилиндров от отработанных газов.
К преимуществам четырехтактного двигателя можно отнести следующие характеристики: большой ресурс, большая (по сравнению с другими двигателями) экономичность, более чистый выхлоп, меньший шум, к тому же не требуется выхлопная система.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
В отличие от четырехтактного двигателя рабочий цикл двухтактного происходит в течение одного оборота коленчатого вала.
Из четырех тактов предыдущего двигателя в данном случае присутствуют только два – сжатие и расширение. Два других цикла – впуск и выпуск – заменены в таком двигателе процессом продувки цилиндра вблизи НМТ поршня. В этот момент свежая струя рабочей смеси вытесняет отработанные газы из цилиндра.
Если остановиться на этом подробнее, то рабочий цикл двухтактного двигателя выглядит следующим образом.
В то время когда поршень двигается вверх, происходит сжатие рабочей смеси в цилиндре. Одновременно с этим поршень, движущийся вверх, создает разрежение в кривошипной камере (рис. 15).
Рисунок 15. Двухтактный двигатель: 1 – выпускной клапан; 2 – форсунка; 3 – продувочный насос; 4 – продувочные (впускные) окна
Под воздействием создаваемого разрежения клапан впускного коллектора открывается и свежая порция топливовоздушной смеси (обычно с добавлением масла) засасывается в кривошипную камеру.
В ходе движения поршня вниз повышается давление в кривошипной камере и клапан закрывается. Сам же процесс сгорания и расширения рабочей смеси происходит точно так же, как и в четырехтактном двигателе.
Однако в момент движения поршня вниз открывается так называемое впускное окно (т. е. поршень перестает перекрывать его). Через это окно выхлопные газы, все еще находящиеся под большим давлением, устремляются в выпускной коллектор.
Через некоторое время таким же образом поршень открывает впускное окно, которое расположено со стороны впускного коллек тора.
В это время свежая смесь выталкивается из кривошипной камеры идущим вниз поршнем и попадает в рабочую камеру двигателя, где окончательно вытесняет отработанные газы. Часть рабочей смеси при этом выбрасывается в выпускной коллектор. Во время движения поршня вверх часть свежей смеси, которая была вытолкнута из выпускного коллектора, засасывается обратно в кривошипную камеру.
При одинаковом объеме цилиндра двухтактный двигатель должен иметь почти в два раза большую мощность, чем четырехтактный.
Однако это потенциальное преимущество далеко не всегда возможно полностью реализовать. Прежде всего это затрудняется недостаточной эффективностью продувки по сравнению с нормальным впуском и выпуском.
Но все-таки при одинаковом литраже двухтактный двигатель мощнее в 1,5 или 1,8 раза.
Неотъемлемое преимущество двухтактного двигателя перед четырехтактным заключается в его компактных габаритах из-за отсутствия громоздкой системы клапанов и распределительного вала. К преимуществам двухтактного двигателя можно также отнести отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения, большую мощность в пересчете на 1 л рабочего объема, простоту и дешевизну изготовления.
Преимущества и недостатки бензинового и дизельного двигателя
Если судить о преимуществах и недостатках бензинового и дизельного двигателя, то можно сразу сказать, что каждый из этих видов имеет свои плюсы и минусы, по которым нельзя назвать один двигатель лучше другого. И поэтому выбор одного из варианта двигателя зависит от конкретных потребностей и предпочтений автолюбителя.
Итак, рассмотрим отдельно основные плюсы и минусы каждого из двигателей: К основным плюсам бензинового двигателя относительно дизельного можно отнести более удобную эксплуатацию – не требует перехода на зимнее топливо, более низкий уровень шума, большую экологичность, а так же большую удельную мощность объема, то есть достижение большей мощности при малых объемах двигателя.
Рассуждая о плюсах дизельного двигателя можно выделить его экономичность, которая достигается за счет более низкой цены на дизель, относительно бензина и более низкого потребления топлива.
Нельзя не отметить, что к плюсам двигателя этого вида можно отнести более высокий крутящий момент, чем у бензинового двигателя, что очень полезно для грузовых автомобилей.
А так же меньшую пожароопасность, благодаря тому, что дизельное топливо подвержено меньшей способности к возгоранию.
Карбюраторные и инжекторные двигатели
Приготовление горючей смеси в карбюраторных двигателях происходит в специальном устройстве – карбюраторе, в котором осуществляется процесс смешивания топлива с потоком воздуха, за счет искусственной конвекции, создаваемой аэродинамическими силами потока воздуха, засасываемого двигателем.
В инжекторных двигателях процесс смесеобразования организован иначе. Топливо впрыскивается в воздушный поток, через специальные форсунки. Дозируется подача топлива электронным блоком управления, или (в более старых автомобилях) механической системой.
Первые инжекторные двигатели появились в 1997 году. Их внедрению способствовала корпорация OMC, которая выпустила двигатель, сконструированный с использованием технологии FICHT. Ключевым фактором этой технологии было использование специальных инжекторов, которые позволяли впрыскивать топливо сразу в камеру сгорания.
Это революционное решение, в купе с использованием современного бортового компьютера, сделало возможным точное дозирование топлива, при перемещении поршня. В полость коленчатого вала впрыскивается чистое масло, без примесей топлива.
Благодаря новой технологии конструкторам удалось изобрести двухтактный двигатель, который не уступал по экономичности карбюраторному четырехтактному двигателю, а также был компактным и легким.
Из-за новых стандартов на чистоту выхлопа, автомобильным производителям пришлось перейти от классических карбюраторных двигателей к инжекторным, а также установить современные нейтрализаторы выхлопных газов.
Для функционирования катализатора необходим постоянный состав выхлопного газа, который поддерживается системой впрыска топлива.
Обязательной составляющей катализатора является датчик содержания кислорода, благодаря которому отслеживается точное соотношение кислорода, недоокисленных продуктов сгорания топлива и оксидов азота, которые сможет нейтрализовать катализатор.
Бензиновый двигатель: устройство, принцип действия, достоинства и недостатки
Бензиновый двигатель – особый вид поршневого ДВС (двигателя внутреннего сгорания), в котором воспламенение ТС (смеси топлива и воздуха) в цилиндрах осуществляется принудительно при помощи электрической искры, а в качестве топлива используется бензин.
Виды бензиновых двигателей
Современные бензиновые двигатели можно классифицировать по нескольким категориям.
- По количеству цилиндров – с одним цилиндром, двумя цилиндрами и несколькими цилиндрами.
- По расположению цилиндров:
- рядные двигатели (цилиндры расположены строго в ряд наклонным или вертикальным способом);
- V-образные двигатели (цилиндры расположены под углом);
- W-образные двигатели (цилиндры располагаются в четыре ряда под углом с коленвалом)
- оппозитные двигатели (цилиндры расположены под углом 180 градусов)
- По способу получения топливной смеси – инжекторные, карбюраторные.
- По типу смазки — раздельные (масло находится только в картере), смешанные (масло смешивается с топливом).
- По методу охлаждения — охлаждение жидкостью, охлаждение воздухом.
- По типу циклов – двухтактные, четырехтактные.
- По типу подачи воздушной смеси в цилиндры — с наддувом, без наддува.
Принцип работы бензинового двигателя
Работа бензинового двигателя, как и любого другого двигателя внутреннего сгорания заключается в сгорании топливной смеси в закрытом пространстве, в данном случае, в камере сгорания. При сгорании ТС выделяется большое количество тепловой энергии, которая запускает механическую работу основного механизма двигателя.
Для обеспечения постоянной механической работы ДВС, в камеру сгорания должна осуществляться бесперебойная (цикличная) подача ТС.
В большинстве случаев бензиновые двигатели являются четырехтактными, рабочий цикл которых состоит из четырех тактов:
- впуска;
- сжатия;
- рабочего хода;
- выпуска
Более подробно о каждом из 4-х тактов.
Впуск
Поршневое движение начинается с одной точки (нижней или верхней), при этом открывается клапан впуска и происходит подача топлива в камеру сгорания. После того как поршень останавливается в противоположной крайней точке, все впускные клапаны закрываются.
Сжатие
На данном такте поршень возвращается на исходную точку, сжимая поступившую топливную смесь, увеличивая ее температуру нагрева. После того как поршень достигает крайней точки, происходит воспламенение сжатой топливной смеси свечой зажигания.
Рабочий ход
При сгорании топливная смесь образует газы, при расширении которых происходит выталкивание поршня. Все клапаны во время рабочего хода остаются полностью закрытыми.
Выпуск
В то время как коленвал продолжает осуществлять вращательные движения, поршень движется в верхнюю крайнюю точку. Вместе с ним открывается клапан выпуска, при котором поршень выталкивает газы в газораспределительную систему. После завершения такта все выпускные клапаны закрываются.
Весь рабочий процесс носит цикличный характер, поэтому после завершения одного такта, начинается следующий такт.
Основные элементы бензинового двигателя
Поршень
Основным рабочим элементом ДВС является поршень, соединенный с коленчатым валом специальным шатуном. Это образует кривошипно-шатунный механизм, который преобразует возвратно-поступательные перемещения поршней в рабочий ход (вращение) коленвала.
Для обеспечения нужной компрессии в цилиндрах двигателя, поршень оснащается уплотняющими чугунными кольцами. На современных бензиновых двигателях могут устанавливаться узкие кольца (высотой не более 2 мм) и широкие поршневые кольца (высотой до 3 мм).
Шатун
Элемент, соединяющий поршень и коленвал. Шатуны изготавливаются из высокопрочной стали, реже – из алюминия. Рабочее шатунное вращение всегда является двухсторонним.
Коленчатый вал
Поступательные поршневые движения преобразуются во вращательные движения вала, который отвечает за вращение автомобильных колес.
Клапаны
ДВС оснащен специальными клапанами – впускными и выпускными. Они предназначены для впуска воздушной массы и вывода выхлопных газов, полученных в процессе сгорания топлива.
Свеча зажигания
Для обеспечения процесса воспламенения ТС в камере, бензиновые двигатели оснащаются свечами зажигания. Электрическая свеча зажигает ТС в определенный момент его подачи и прохождения поршня.
Вспомогательные рабочие системы бензинового двигателя
Бесперебойная и эффективная работа бензинового двигателя обеспечивается вспомогательными рабочими системами — запуска ДВС, розжига, подачи смеси топлива и воздуха, охлаждения, вывода выхлопных газов, смазки.