Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Двигун внутрішнього згоряння



План:


Введення

Рядний чотирициліндровий двигун внутрішнього згоряння

Двигун внутрішнього згоряння (скорочено ДВС) - це тип двигуна, теплової машини, в якій хімічна енергія палива (звичайно застосовується рідке або газоподібне вуглеводневе паливо), згорає в робочій зоні, перетвориться в механічну роботу.

Двигун внутрішнього згоряння - це пристрій, в якому хімічна енергія палива перетворюється в корисну механічну роботу.

Незважаючи на те, що ДВС відносяться до відносно недосконалому типу теплових машин (громіздкість, сильний шум, токсичні викиди і необхідність системи їх відведення, відносно невеликий ресурс, необхідність охолодження та мастила, висока складність у проектуванні, виготовленні і обслуговуванні, складна система запалювання, велика кількість зношуються, високе споживання пального і т. д.), завдяки своїй автономності (використовуване паливо містить набагато більше енергії, ніж найкращі електричні акумулятори), ДВС дуже широко поширені, - наприклад, на транспорті.


1. Типи ДВС

Поршневий ДВС
Роторний ДВС
Газотурбінний ДВС

ДВС класифікують:

а) За призначенням - діляться на транспортні, стаціонарні і спеціальні.

б) По роду застосовуваного палива - легкі рідкі (бензин, газ), важкі рідкі (дизельне паливо).

в) За способом утворення горючої суміші - зовнішнє (карбюратор) і внутрішнє у дизельного ДВС.

г) За способом займання (іскра або стиснення).

д) За кількістю і розташуванням циліндрів поділяють рядні, вертикальні, оппозітниє, V-подібні, VR-образні і W-подібні двигуни.


2. Бензинові

2.1. Бензинові карбюраторні

Суміш палива з повітрям готується в карбюраторі або у впускному колекторі за допомогою розпилюють форсунок (механічних або електричних), далі суміш подається в циліндр, стискається, а потім підпалюється за допомогою іскри, проскакує між електродами свічки. Основна характерна особливість паливо-повітряної суміші в цьому випадку - її гомогенізірованность.


2.2. Бензинові інжекторні

Також, існує спосіб сумішоутворення шляхом уприскування бензину у впускний колектор або безпосередньо в циліндр за допомогою розпилюють форсунок ( інжектор). Існують системи одноточечного і розподіленого уприскування різних механічних та електронних систем. У механічних системах уприскування палива дозації осушествляется плунжерно - важільним механізмом з можливістю електронної коригування складу суміші. В електронних же системах сумішоутворення здійснюється під управлінням електронного блоку управління (ЕБУ) уприскуванням, керуючим електричними бензиновими вентилями. Звездообразное розташування циліндрів (на літаках). Про ДВС ви можете прочитати з курсу Фізики 10 класу.


3. Дизельні

Спеціальне дизельне паливо впорскується в певний момент (не доходячи до верхньої мертвої точки) в циліндр під високим тиском через форсунку. Горюча суміш утворюється безпосередньо в циліндрі в міру упорскування палива. Рух поршня всередину циліндра викликає нагрів і подальше займання паливоповітряної суміші (при цьому коефіцієнт стиснення може досягати 15-21). ККД дизельного двигуна досягає 35% (до 44% при використанні турбонаддува). Дизельні двигуни є низькообертовий і характеризуються високим обертаючим моментом на валу двигуна. Додатковою перевагою дизельного двигуна є те, що, на відміну від двигунів з примусовим запалюванням, він не потребує електриці для роботи (в автомобільних дизельних двигунах електрична система використовується тільки для запуску), і, як наслідок, менш боїться води.


4. Газові

Двигун, який спалює в якості палива вуглеводні, що знаходяться в газоподібному стані при нормальних умовах: про


  • суміші зріджених газів - зберігаються в балоні під тиском насичених парів (до 16 атм). Випаровування в випарнику рідка фаза або парова фаза суміші східчасто втрачає тиск в газовому редукторі до близького атмосферному, і всмоктується двигуном у впускний колектор через повітряно-газовий змішувач або впорскується у впускний колектор за допомогою електричних форсунок. Запалювання здійснюється за допомогою іскри, проскакує між електродами свічки.
  • стислі природні гази - зберігаються в балоні під тиском 150-200 атм. Пристрій систем живлення аналогічно системам харчування скрапленим газом, відмінність - відсутність випарника.
  • генераторний газ - газ, отриманий перетворенням твердого палива в газоподібний. Як твердого палива використовуються:

5. Газодизельне

Двотактний цикл
Схема роботи чотиритактного двигуна, цикл Отто
1. впуск
2. стиснення
3. робочий хід
4. випуск

Основна порція палива готується, як в одній з різновидів газових двигунів, але запалюється не електричний свічкою, а запальний порцією дизпалива, що впорскується в циліндр аналогічно дизельному двигуну.


6. Роторно-поршневий

  • Комбінований двигун внутрішнього згоряння - двигун внутрішнього згоряння, що представляє собою комбінацію з поршневий (роторно-поршневий) і лопаткової машини (турбіна, компресор), в якому у здійсненні робочого процесу беруть участь обидві машини. Прикладом комбінованого ДВС служить поршневий двигун з газотурбінним наддувом (турбонаддув).
  • RCV - двигун внутрішнього згоряння, система газорозподілу якого реалізована за рахунок руху поршня, який здійснює зворотно-поступальні рухи, поперемінно проходячи впускний і випускний патрубок.

7. Цикли роботи поршневих ДВС

Поршневі двигуни внутрішнього згоряння класифікуються за кількістю тактів в робочому циклі на двотактні і чотиритактні.

Робочий цикл в поршневих двигунах внутрішнього згорання складається з п'яти процесів: впускання, стиснення, згорання, розширення і випуску. У двигуні робочий цикл може бути здійснений за такою широко застосовуваної схемою:

1. У процесі впуску поршень переміщується від верхньої мертвої точки (в.м.т.) до нижньої мертвої точки (н.м.т.), а звільнене надпоршневое простір циліндра заповнюється сумішшю повітря з паливом. Через різницю тисків у впускному колекторі і всередині циліндра двигуна при відкритті впускного клапана суміш надходить (всмоктується) в циліндр в момент часу, званий кутом відкриття впускного клапана φ а.

Повітряно-паливна суміш і продукти згоряння (завжди залишаються в обсязі простору стиснення від попереднього циклу), змішуючись між собою, утворюють робочу суміш. Ретельно приготована робоча суміш підвищує ефективність згоряння палива, тому її підготовці приділяється велика увага у всіх типах поршневих двигунів.

Кількість повітряно-паливної суміші, що надходить в циліндр за один робочий цикл, називається свіжим зарядом, а продукти згоряння, що залишаються в циліндрі до моменту вступу до нього свіжого заряду - залишковими газами.

Щоб підвищити ефективність роботи двигуна, прагнуть збільшити абсолютну величину свіжого заряду і його вагову частку в робочій суміші.

2. У процесі стиснення обидва клапани закриті і поршень, переміщаючись від н.м.т. до в.м.т. і зменшуючи обсяг надпоршневому порожнини, стискає робочу суміш (в загальному випадку робоче тіло). Стиснення робочого тіла прискорює процес згоряння і цим зумовлює можливу повноту використання тепла, що виділяється при спалюванні палива в циліндрі.

Двигуни внутрішнього згоряння будуються з можливо більшим ступенем стиснення, яка у випадках примусового запалювання суміші досягає значення 10-12, а при використанні принципу самозаймання палива вибирається в межах 14-22.

3. У процесі згоряння відбувається окислення палива киснем повітря, що входить до складу робочої суміші, внаслідок чого тиск у надпоршневому порожнини різко зростає.

У розглянутій схемі робоча суміш в потрібний момент у районі в.м.т. підпалюється від стороннього джерела за допомогою електричної іскри високої напруги (близько 15 кв). Для подачі іскри в циліндр служить свічка запалювання, яка ввертається в головку циліндра.

Для двигунів із запалюванням палива від тепла, що виділяється від попередньо стисненого повітря, запальник свічка не потрібна. Такі двигуни забезпечуються спеціальною форсункою, через яку в потрібний момент в циліндр впорскується паливо під тиском в 100 300 кг / см (≈ 10-30 Мн / м ) і більше.

4. У процесі розширення розпечені гази, прагнучи розширитися, переміщають поршень від в.м.т. до н.м.т. Здійснюється робочий хід поршня, який через шатун передає тиск на шатунную шийку колінчастого валу і провертає його.

5. У процесі випуску поршень переміщується від н.м.т. до в.м.т. і через другий відкривається до цього часу клапан, виштовхує відпрацьовані гази з циліндра. Продукти згоряння залишаються тільки в обсязі камери згоряння, звідки їх не можна витіснити поршнем. Безперервність роботи двигуна забезпечується наступним повторенням робочих циклів.

Процеси, пов'язані з підготовкою робочої суміші до спалювання її в циліндрі, а також звільненням циліндра від продуктів згоряння, в одноциліндрових двигунах здійснюються рухом поршня за рахунок енергії маховика, яку він накопичує в процесі робочого ходу.

У багатоциліндрових двигунах допоміжні ходи кожного з циліндрів виконуються за рахунок роботи інших (сусідніх) циліндрів. Тому ці двигуни в принципі можуть працювати без маховика.

Для зручності вивчення робочий цикл різних двигунів розчленовують на процеси або, навпаки, групують процеси робочого циклу з урахуванням положення поршня щодо мертвих точок у циліндрі. Це дозволяє всі процеси в поршневих двигунах розглядати в залежності від переміщення поршня, що більш зручно.

Частина робочого циклу, здійснювана в інтервалі переміщення поршня між двома суміжними мертвими точками, називається тактом.

Такту, а отже, і відповідного ходу поршня присвоюється назва процесу, який є основним при даному переміщенні поршня між двома його мертвими точками (положеннями).

У двигуні кожному такту (ходу поршня) відповідають, наприклад, цілком певні основні для них процеси: впуск, стиснення, розширення, випуск. Тому в таких двигунах розрізняють такти: впускання, стиснення, розширення і випуску. Кожне з цих чотирьох назв відповідно присвоюється ходам поршня.

У будь-яких поршневих двигунах внутрішнього згорання робочий цикл складається з розглянутих вище п'яти процесів по розібраної вище схемою за чотири ходи поршня або всього за два ходи поршня. Відповідно до цього поршневі двигуни підрозділяють на двох-і чотиритактні. [1]


8. Додаткові агрегати, потрібні для ДВС

Недоліком ДВС є те, що він виробляє високу потужність тільки у вузькому діапазоні оборотів. Тому невід'ємним атрибутом двигуна внутрішнього згорання є трансмісія. Лише в окремих випадках (наприклад, в літаках) можна обійтися без складної трансмісії. Поступово завойовує світ ідея гібридного автомобіля, в якому мотор завжди працює в оптимальному режимі.

Також ДВС потрібні паливна система (для подачі паливної суміші) і вихлопна система (для відведення вихлопних газів), так само не обійтися без системи змащення (для збільшення ресурсу ДВС), і системи охолодження (для відведення надлишку тепла).


Примітки



Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Історія створення двигунів внутрішнього згоряння
Теплота згоряння
Питома теплота згоряння
Електричний двигун
Маршовий двигун
Двигун Toyota JZ
Турбогвинтовий двигун
Лінійний двигун
Іонний двигун
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru