Тема: ДВИГАТЕЛИ ЗА ВЪТРЕШНО ГОРЕНЕ.

План за лекция:

2. Класификация на двигателите с вътрешно горене.

3. Общото устройство на двигателя с вътрешно горене.

4. Основни понятия и определения.

5. Гориво за двигател с вътрешно горене.

1. Определение за двигатели с вътрешно горене.

Двигателите с вътрешно горене (ICE) се наричат \u200b\u200bбутални топлинни двигатели, при които процесите на изгаряне на гориво, отделянето на топлина и превръщането му в механична работа протичат директно в цилиндъра му.

2. Класификация на двигателите с вътрешно горене

По начина, по който се извършва работният цикъл на ICE попадат в две широки категории:

1) четиритактови двигатели с вътрешно горене, при които работният цикъл във всеки цилиндър отнема четири хода на буталото или два оборота на коляновия вал;

2) двутактови двигатели с вътрешно горене, при които работният цикъл във всеки цилиндър отнема два хода на буталото или един оборот на коляновия вал.

По метода на образуване на смес разграничават се четиритактови и двутактови ДВГ:

1) двигатели с вътрешно горене с външно образуване на смес, при които горимата смес се образува извън цилиндъра (те включват карбураторни и газови двигатели);

2) ДВЗ с вътрешно образуване на смес, при което горимата смес се образува директно вътре в цилиндъра (те включват дизелови двигатели и двигатели с впръскване на леко гориво в цилиндъра).

По пътя на запалването разграничават се горими смеси:

1) ДВЗ с запалване на запалима смес от електрическа искра (карбуратор, впръскване на газ и леко гориво);

2) ДВС с запалване на гориво в процеса на образуване на смес от висока температура на сгъстен въздух (дизелови двигатели).

По вид използвано гориво различавам:

1) ДВС, работещи на леко течно гориво (бензин и керосин);

2) ДВС, работещи на тежко течно гориво (газьол и дизелово гориво);

3) ДВЗ, работещи на газово гориво (компресиран и втечнен газ; газ, идващ от специални газови генератори, в които при липса на кислород се изгаря твърдо гориво - дърва или въглища).

Чрез метод на охлаждане различавам:

1) ДВС с течно охлаждане;

2) Двигател с вътрешно горене с въздушно охлаждане.

По броя и разположението на цилиндрите различавам:

1) едноцилиндрови и многоцилиндрови двигатели с вътрешно горене;

2) единичен ред (вертикален и хоризонтален);

3) двуредов (с форма, с противоположни цилиндри).

По предварителна уговорка различавам:

1) транспортиране на двигатели с вътрешно горене, инсталирани на различни превозни средства (автомобили, трактори, строителни машини и други предмети);

2) стационарен;

3) специални двигатели с вътрешно горене, които обикновено играят спомагателна роля.

3. Обща структура на двигателя с вътрешно горене

ДВС, широко използвани в съвременните технологии, се състоят от два основни механизма: шатун и газоразпределение; и пет системи: системи за захранване, охлаждане, смазване, стартиране и запалване (в карбуратор, двигатели за впръскване на газ и леко гориво).

колянов механизъм е проектиран да възприема налягането на газовете и да преобразува праволинейното движение на буталото във въртеливо движение на коляновия вал.

Механизъм за разпределение на газ предназначен за пълнене на цилиндъра със запалима смес или въздух и за почистване на цилиндъра от продуктите от горенето.

Механизмът за разпределение на газ на четиритактовите двигатели се състои от всмукателни и изпускателни клапани, задвижвани от разпределителен вал (разпределителен вал, който се задвижва от коляновия вал през зъбен блок. Скоростта на въртене на разпределителния вал е половината от скоростта на въртене на коляновия вал.

Механизъм за разпределение на газ двутактовите двигатели обикновено се правят под формата на два напречни процепа (отвори) в цилиндъра: изход и вход, които се отварят последователно в края на хода на буталото.

Система за доставка е предназначен за приготвяне и подаване на горима смес с необходимото качество (карбуратор и газови двигатели) или части от пулверизирано гориво в определен момент (дизелови двигатели) в пространството на буталото.

В карбураторните двигатели горивото, посредством помпа или гравитационно, постъпва в карбуратора, където се смесва с въздух в определено съотношение и навлиза в цилиндъра през всмукателния клапан или отвор.

В газовите двигатели въздухът и горимият газ се смесват в специални смесители.

При дизелови двигатели и ICE с леко впръскване на гориво, горивото се подава към цилиндъра в определена точка, обикновено с помощта на бутална помпа.

Охладителна система е предназначен за принудително отвеждане на топлината от нагретите части: цилиндров блок, цилиндрова глава и др. В зависимост от вида на топлоотвеждащото вещество има системи за охлаждане с течност и въздух.

Системата за охлаждане с течност се състои от канали, обграждащи цилиндрите (течна обвивка), течна помпа, радиатор, вентилатор и редица спомагателни елементи. Охладената в радиатора течност се изпомпва в течността с помощта на помпа, охлажда цилиндровия блок, загрява и отново влиза в радиатора. В радиатора течността се охлажда от падащия въздушен поток и потока, създаден от вентилатора.

Системата за въздушно охлаждане е оребрението на цилиндрите на двигателя, което се издухва от идващия въздушен поток или се създава от вентилатора.

Система за смазване служи за непрекъснато подаване на смазка към фрикционните възли.

Стартираща система проектиран за бързо и надеждно стартиране на двигателя и обикновено е спомагателен двигател: електрически (стартер) или бензин с малка мощност).

Запалителна система Използва се в карбураторните двигатели и се използва за принудително запалване на горимата смес с помощта на електрическа искра, създадена в свещ, завинтена в главата на цилиндъра на двигателя.

4. Основни понятия и определения

Топ мъртва точка - TDC, се нарича положението на буталото най-отдалечено от оста на коляновия вал.

Долна мъртва точка - НМТ, се нарича положението на буталото, най-малко отдалечено от оста на коляновия вал.

В мъртвите точки скоростта на буталото е равна, тъй като посоката на движение на буталото се променя в тях.

Извиква се движението на буталото от TDC към BDC или обратно ход на буталото и се обозначава с.

Обемът на кухината на цилиндъра, когато буталото е в BDC, се нарича общ обем на цилиндъра и се обозначава.

Степента на компресия на двигателя е съотношението на общия обем на цилиндъра към обема на горивната камера

Степента на компресия показва колко пъти обемът на пространството на буталото намалява, когато буталото се премести от BDC към TDC. Както ще бъде показано по-долу, степента на компресия до голяма степен определя ефективността (ефективността) на всеки двигател с вътрешно горене.

Графичната зависимост на налягането на газа в пространството на буталото от обема на пространството на буталото, движението на буталото или ъгъла на въртене на коляновия вал се нарича диаграма на индикатора на двигателя.

5. Гориво за двигател с вътрешно горене

5.1. Гориво за карбураторни двигатели

Бензинът се използва като гориво в карбураторните двигатели. Основният термичен показател на бензина е най-ниската му калоричност (около 44 MJ / kg). Качеството на бензина се оценява от основните му експлоатационни и технически свойства: летливост, устойчивост на удар, термоокислителна стабилност, отсъствие на механични примеси и вода, стабилност по време на съхранение и транспортиране.

Летливостта на бензина характеризира способността му да преминава от течна фаза в парна фаза. Летливостта на бензина се определя от неговия фракционен състав, който се установява чрез дестилацията му при различни температури. Летливостта на бензина се съди по точките на кипене на 10, 50 и 90% от бензина. Така например, точката на кипене на 10% бензин характеризира началните му качества. Колкото по-голяма е летливостта при ниски температури, толкова по-добро е качеството на бензина.

Бензините имат различна устойчивост на удар, т.е. различна склонност към детонация. Противоударната устойчивост на бензина се изчислява чрез октановото число (RON), което е числено равно на обемния процент изооктан в смес от изооктан и хептан, който е различен по отношение на устойчивостта на удар на това гориво. RON на изооктан се приема за 100, а хептан като нула. Колкото по-висок е RON на бензина, толкова по-малко е предразположен към детонация.

За да се увеличи RON, към бензина се добавя етилова течност, която се състои от тетраетил олово (TPP) - антидетонатор и дибромоетен - чистач. Към бензина се добавя етилова течност в количество 0,5-1 cm 3 на 1 kg бензин. Бензините с добавка на етилова течност се наричат \u200b\u200bоловни, те са отровни и трябва да се вземат предпазни мерки при използването им. Оловният бензин е оцветен в червено-оранжево или синьо-зелено.

Бензинът не трябва да съдържа корозивни вещества (сяра, сярни съединения, водоразтворими киселини и основи), тъй като тяхното присъствие води до корозия на частите на двигателя.

Термоокислителната стабилност на бензина характеризира неговата устойчивост на образуване на смола и въглерод. Повишеното карбонизиране и образуване на смола причинява влошаване на отвеждането на топлина от стените на горивната камера, намаляване на обема, горивната камера и нарушаване на нормалното подаване на гориво към двигателя, което води до намаляване на мощността и икономичността на двигателя.

Бензинът не трябва да съдържа механични примеси и вода. Наличието на механични примеси причинява запушване на филтри, горивопроводи, канали на карбуратора и увеличава износването на стените на цилиндъра и други части. Наличието на вода в бензина затруднява стартирането на двигателя.

Стабилността при съхранение на бензина характеризира способността му да запазва първоначалните си физични и химични свойства по време на съхранение и транспортиране.

Автомобилните бензини са маркирани с буквата А с цифров индекс и показват стойността на RON. В съответствие с ГОСТ 4095-75 се произвеждат бензинови марки A-66, A-72, A-76, AI-93, AI-98.

5.2. Дизелово гориво

Дизеловите двигатели използват дизелово гориво, което е продукт на рафинирането на нефт. Горивото, използвано в дизеловите двигатели, трябва да има следните основни качества: оптимален вискозитет, ниска точка на леене, висока тенденция на запалимост, висока термоокислителна стабилност, високи антикорозионни свойства, липса на механични примеси и вода, добра стабилност по време на съхранение и транспортиране.

Вискозитетът на дизеловото гориво влияе върху подаването и пулверизирането на горивото. Ако вискозитетът на горивото е недостатъчен, течът се увенчава, през пролуките в дюзите на дюзата и в нереактивните пари на горивната помпа и ако е висок, процесите на подаване на гориво, пулверизиране и образуване на смес в двигателя се влошават. вискозитетът на горивото зависи от температурата. Точката на изтичане на горивото влияе върху процеса на подаване на гориво от резервоара за гориво. в цилиндрите на двигателя. Следователно горивото трябва да има ниска точка на леене.

Склонността на горивото да се възпламенява влияе върху хода на горивния процес. Дизеловите горива, които имат висока склонност към възпламеняване, осигуряват плавен процес на горене, без рязко повишаване на налягането, запалимостта на горивото се оценява от цетаново число (CN), което е числено равно на обемния процент на цетан в смес от цетан и алфаметилнафтален, което е еквивалентно на запалимост на това гориво. За дизелови горива CN \u003d 40-60.

Термоокислителната стабилност на дизеловото гориво характеризира неговата устойчивост на образуване на смола и въглерод. Повишеното образуване на въглерод и смола причинява влошаване на отвеждането на топлина от стените на горивната камера и нарушаване на подаването на гориво през инжекторите към двигателя, което води до намаляване на мощността и икономичността на двигателя.

Дизеловото гориво не трябва да съдържа корозивни вещества, тъй като тяхното присъствие води до корозия на части от оборудването за подаване на гориво и двигателя. Дизеловото гориво не трябва да съдържа механични примеси и вода. Наличието на механични примеси причинява запушване на филтри, горивопроводи, инжектори, канали на горивната помпа и увеличава износването на частите на оборудването за гориво на двигателя. Стабилността на дизеловото гориво характеризира способността му да запазва първоначалните си физични и химични свойства по време на съхранение и транспортиране.

За автомобилните дизелови двигатели се използват горива, произведени в индустрията: DL - летен дизел (при температури над 0 ° C), DZ - зимен дизел (при температури до -30 ° C); ДА - дизелов арктически (при температури под - 30 ° C) (GOST 4749-73).

Характеристики на двигателите с вътрешно горене

Двигателите с вътрешно горене принадлежат към най-често срещания тип топлинни двигатели, тоест двигатели, при които топлината, отделена по време на изгарянето на горивото, се превръща в механична енергия. Топлинните двигатели могат да бъдат разделени на две основни групи:

двигатели с външно горене - парни машини, парни турбини, двигатели на Стърлинг и др. От двигателите от тази група в учебника са разгледани само двигатели на Стърлинг, тъй като техните конструкции са близки до тези на двигателите с вътрешно горене;

двигатели с вътрешно горене. В двигателите с вътрешно горене процесите на изгаряне на гориво, отделянето на топлина и превръщането на част от него в механична работа се извършват директно в двигателя. Тези двигатели включват бутални и комбинирани двигатели, газови турбини и реактивни двигатели.

Схематичните диаграми на двигателите с вътрешно горене са показани на фиг. един.

В бутален двигател (фиг. 1, а) основните части са: цилиндър - капак на цилиндъра (глава); бутало на картера; свързващ прът; всмукателни и изпускателни клапани на коляновия вал. Горивото и въздухът, необходими за изгарянето му, се вкарват в обема на цилиндъра на двигателя, ограничен от дъното на капака, стените на цилиндъра и дъното на буталото. Газовете с висока температура и налягане, генерирани по време на горенето, притискат буталото и го преместват в цилиндъра. Транслационното движение на буталото през свързващия прът се превръща във въртеливо движение от коляновия вал, разположен в картера. Във връзка с възвратно-постъпателното движение на буталото, изгарянето на гориво в буталните двигатели е възможно само периодично на последователни порции и изгарянето на всяка част трябва да бъде предшествано от редица подготвителни процеси.

В газовите турбини (фиг. 1, б) горивото се изгаря в специална горивна камера. Към него се подава гориво от помпа през дюза. Въздухът, необходим за горенето, се вкарва в горивната камера от компресор, монтиран на същия вал като работното колело на газовата турбина. Продуктите от горенето влизат в газовата турбина през направляващите лопатки.

Газова турбина с работни тела под формата на лопатки от специален профил, разположени на диска и образуващи въртящо се работно колело заедно с последния, може да работи с висока скорост. Използването на няколко последователни реда лопатки в турбина (многостепенни турбини) позволява по-пълно използване на енергията на горещите газове. Въпреки това, газовите турбини все още са по-ниски по ефективност от буталните двигатели с вътрешно горене, особено когато работят при частично натоварване, и освен това се отличават с висока топлинна интензивност на лопатките на работното колело, поради непрекъснатата им работа в среда на газове с висока температура. С намаляване на температурата на газовете, влизащи в турбината, за да се увеличи надеждността на лопатките, мощността намалява и ефективността на турбината се влошава. Газовите турбини се използват широко като помощни агрегати в бутални и реактивни двигатели, както и като самостоятелни двигатели. Използването на топлоустойчиви материали и охлаждане на лопатките, подобряване на термодинамичните вериги на газовите турбини правят възможно подобряването на техните характеристики и разширяване на областта на употреба.

Фигура: 1. Схеми на двигатели с вътрешно горене

В реактивни двигатели с течно гориво (фиг. 1, в) течното гориво и окислителят се подават по един или друг начин (например чрез помпи) под налягане от резервоарите към горивната камера. Продуктите от горенето се разширяват в дюзата и излизат в околната среда с висока скорост. Изтичането на газове от дюзата е причина за тягата на струята на двигателя.

Положително свойство на реактивните двигатели трябва да се има предвид, че тяхната реактивна тяга е почти независима от скоростта на инсталацията и неговата мощност се увеличава с увеличаване на скоростта на въздуха, постъпващ в двигателя, т.е. Това свойство се използва при използване на турбореактивни двигатели в авиацията. Основните недостатъци на реактивните двигатели са относително ниска ефективност и относително кратък експлоатационен живот.

Комбинираните двигатели с вътрешно горене се наричат \u200b\u200bдвигатели, състоящи се от бутална част и няколко машини за компресия и разширение (или устройства), както и устройства за подаване и отвеждане на топлина, обединени от обща работна течност. Като бутална част на комбинирания двигател се използва бутален двигател с вътрешно горене.

Енергията в такава инсталация се предава на потребителя от вала на буталната част или от вала на друга разширителна машина или от двата вала едновременно. Броят на компресионно-разширителните машини, техните типове и конструкции, връзката им с буталната част и помежду им се определят от предназначението на комбинирания двигател, неговата верига и условията на работа. Най-компактните и икономични са комбинираните двигатели, при които разширяването на отработените газове на буталната част се извършва в газова турбина, а предварителното компресиране на пресния заряд се извършва в центробежен или аксиален компресор (последният все още не е широко разпространен), а мощността към потребителя обикновено се предава чрез коляновия вал на буталната част.

Бутален двигател и газова турбина в комбиниран двигател успешно се допълват взаимно: в първия топлината на малки обеми газ при високо налягане се превръща най-ефективно в механична работа, а във втората най-добре се използва топлината на големи количества газ при ниско налягане.

Комбиниран двигател, една от широко разпространените схеми на който е показана на фиг. 2, се състои от бутална част, която е бутален двигател с вътрешно горене, газова турбина и компресор. Отработените газове след буталния двигател, които все още са с висока температура и налягане, задвижват лопатката на работното колело на газовата турбина, която предава въртящ момент на компресора. Компресорът изсмуква въздух от атмосферата и под определено налягане го изпомпва в цилиндрите на бутален двигател. Увеличаването на пълненето на цилиндрите на двигателя с въздух чрез увеличаване на входящото налягане се нарича тласък. При презареждане плътността на въздуха се увеличава и следователно свежият заряд, който пълни цилиндъра при всмукване, се увеличава в сравнение с въздушния заряд в същия атмосферен двигател.

За изгарянето на вкараното в цилиндъра гориво е необходима определена маса въздух (теоретично за пълно изгаряне на 1 кг течно гориво са необходими около 15 кг въздух). Следователно, колкото повече въздух навлиза в цилиндъра, толкова повече гориво може да бъде изгорено в него, т.е.по-голяма мощност може да бъде получена.

Основните предимства на комбинирания двигател са малък обем и тегло на 1 kW, както и висока ефективност, често превъзхождаща тази на конвенционалния бутален двигател.

Най-икономични са буталните и комбинираните двигатели с вътрешно горене, които се използват широко в транспорта и стационарната енергетика. Те имат доста дълъг експлоатационен живот, относително малки габаритни размери и тегло, висока ефективност, техните характеристики са в добро съответствие с характеристиките на потребителя. Основният недостатък на двигателите трябва да се счита за възвратно-постъпателно движение на буталото, свързано с наличието на манивела, което усложнява конструкцията и ограничава възможността за увеличаване на скоростта на въртене, особено при значителни размери на двигателя.

Фигура: 2. Схема на комбинирания двигател

В учебника се разглеждат широко разпространени бутални и комбинирани двигатели с вътрешно горене.

ДА СЕ Категория: - Проектиране и експлоатация на двигателя

Термично разширение

Бутални двигатели с вътрешно горене

ICE класификация

Основи на устройството на буталните двигатели с вътрешно горене

Принцип на действие

Принципът на действие на четиритактов карбураторен двигател

Принципът на работа на четиритактов дизелов двигател

Принципът на работа на двутактов двигател

Работен цикъл на четиритактов двигател

Работни цикли на двутактови двигатели

ПОКАЗАТЕЛИ, ХАРАКТЕРИСТИЧНИ ИЗПЪЛНЕНИЯ НА ДВИГАТЕЛИТЕ

Средно указано налягане и посочена мощност

Ефективна мощност и средно ефективно налягане

Ефективност на индикатора и специфичен индикатор разход на гориво

Ефективна ефективност и специфичен ефективен разход на гориво

Термичен баланс на двигателя

Иновация

Въведение

Значителният ръст във всички сектори на националната икономика изисква движението на голямо количество товари и пътници. Високата маневреност, проходимостта и приспособимостта за работа в различни условия превръщат автомобила в едно от основните средства за превоз на товари и пътници.

Автомобилният транспорт играе важна роля в развитието на източните и нечерноземните райони на страната ни. Липсата на развита железопътна мрежа и ограничаването на използването на реки за навигация превръщат автомобила в основно транспортно средство в тези райони.

Автомобилният транспорт в Русия обслужва всички сектори на националната икономика и заема едно от водещите места в единната транспортна система на страната. Делът на автомобилния транспорт представлява над 80% от стоките, превозвани от всички видове транспорт в комбинация, и над 70% от пътникопотока.

Автомобилният транспорт е създаден в резултат на развитието на нов клон на националната икономика - автомобилната индустрия, която на настоящия етап е една от основните връзки в местното машиностроене.

Създаването на автомобила започва преди повече от двеста години (името „автомобил“ идва от гръцката дума autos - „самостоятелно“ и латинското mobilis - „мобилно“), когато започват да правят „самоходни“ колички. За първи път се появяват в Русия. През 1752 г. руски самоук механик, селянин Л. Шамшуренков, създава „съвсем перфектна за времето си„ самоходна карета, задействана от силата на двама души. По-късно руският изобретател И. П. Кулибин създава „количка за скутери“ с педално задвижване. С появата на парната машина създаването на самоходни колички бързо напредва. През 1869-1870г. J. Cugno във Франция и няколко години по-късно в Англия са построени парни коли. Широкото използване на автомобила като превозно средство започва с появата на високоскоростния двигател с вътрешно горене. През 1885 г. Г. Даймлер (Германия) построява мотоциклет с бензинов двигател, а през 1886 г. К. Бенц построява триколесна карета. Приблизително по същото време в индустриално развитите страни (Франция, Великобритания, САЩ) се създават автомобили с двигатели с вътрешно горене.

В края на 19 век автомобилната индустрия се появява в редица страни. В царска Русия бяха направени няколко опита за организиране на собствено машиностроене. През 1908 г. производството на автомобили е организирано в Руско-Балтийския вагонен завод в Рига. В продължение на шест години тук се произвеждаха автомобили, сглобявани предимно от внесени части. Общо заводът е построил 451 леки автомобила и малък брой камиони. През 1913 г. паркингът в Русия е около 9000 автомобила, от които повечето са произведени в чужбина. След Великата октомврийска социалистическа революция, вътрешната автомобилна индустрия трябваше да бъде създадена практически наново. Началото на развитието на руската автомобилна индустрия датира от 1924 г., когато в завода на AMO в Москва са построени първите камиони AMO-F-15.

В периода 1931-1941г. се създава мащабно и масово производство на автомобили. През 1931 г. заводът AMO започва масово производство на камиони. През 1932 г. заводът ГАЗ е пуснат в експлоатация.

През 1940 г. Московският завод за малки автомобили започва производството на малки коли. Малко по-късно е създаден Уралският автомобилен завод. През годините на следвоенните петгодишни планове бяха пуснати в експлоатация автомобилните заводи в Кутаиси, Кременчуг, Уляновск и Минск. От края на 60-те години развитието на автомобилната индустрия се характеризира с особено бързи темпове. През 1971 г. Волжският автомобилен завод на името на В.И. 50-годишнина на СССР.

През последните години фабриките на автомобилната индустрия са усвоили много образци на модернизирано и ново автомобилно оборудване, включително тези за земеделие, строителство, търговия, петролна и газова и горска промишленост.

Двигатели с вътрешно горене

В момента има голям брой устройства, използващи термично разширение на газовете. Такива устройства включват карбураторен двигател, дизелови двигатели, турбореактивни двигатели и др.

Топлинните двигатели могат да бъдат разделени на две основни групи:

1. Двигатели с външно горене - парни машини, парни турбини, двигатели на Стърлинг и др.

2. Двигатели с вътрешно горене. Като електроцентрали за автомобили, най-широко разпространени са двигателите с вътрешно горене, при които горивният процес

горивото с отделянето на топлина и превръщането му в механична работа става директно в цилиндрите. Повечето съвременни автомобили имат двигатели с вътрешно горене.

Най-икономични са буталните и комбинирани двигатели с вътрешно горене. Те имат доста дълъг експлоатационен живот, относително малки габаритни размери и тегло. Основният недостатък на тези двигатели трябва да се счита за възвратно-постъпателно движение на буталото, свързано с наличието на манивела, което усложнява конструкцията и ограничава възможността за увеличаване на скоростта на въртене, особено при значителни размери на двигателя.

А сега малко за първия ICE. Първият двигател с вътрешно горене (ICE) е създаден през 1860 г. от френския инженер Етвен Леноар, но тази машина все още е много несъвършена.

През 1862 г. френският изобретател Бо дьо Роша предлага да се използва четиритактов цикъл в двигател с вътрешно горене:

1. засмукване;

2. компресия;

3. горене и разширяване;

4. ауспух.

Тази идея е използвана от германския изобретател Н. Ото, който е построил първия четиритактов двигател с вътрешно горене през 1878 година. Ефективността на такъв двигател достига 22%, което надвишава стойностите, получени при използване на двигатели от всички предишни типове.

Бързото разпространение на двигателите с вътрешно горене в промишлеността, транспорта, селското стопанство и стационарната енергия се дължи на редица положителни характеристики.

Изпълнението на работния цикъл на двигателя с вътрешно горене в един цилиндър с ниски загуби и значителна температурна разлика между източника на топлина и хладилника осигурява висока ефективност на тези двигатели. Високата ефективност е едно от положителните качества на двигателя с вътрешно горене.

Сред двигателите с вътрешно горене в момента дизелът е двигателят, който преобразува химическата енергия на горивото в механична работа с най-висока ефективност при широк спектър от промени в мощността. Това качество на дизелите е особено важно, когато смятате, че запасите от петролни горива са ограничени.

Положителните характеристики на ICE включват факта, че те могат да бъдат свързани с почти всеки потребител на енергия. Това се дължи на широките възможности за получаване на съответните характеристики на промяната в мощността и въртящия момент на тези двигатели. Разглежданите двигатели се използват успешно на автомобили, трактори, селскостопански машини, дизелови локомотиви, кораби, електроцентрали и др. ДВГ се отличават с добра адаптивност към потребителя.

Сравнително ниската първоначална цена, компактността и ниското тегло на двигателите с вътрешно горене позволиха широкото им използване в електроцентрали, които са широко използвани и имат малко двигателно отделение.

Инсталациите с двигатели с вътрешно горене имат голяма автономност. Дори самолетите, работещи с ICE, могат да летят десетки часове, без да зареждат с гориво.

Важно положително качество на двигателите с вътрешно горене е способността да се стартират бързо при нормални условия. Двигателите, работещи при ниски температури, са оборудвани със специални устройства за улесняване и ускоряване на стартирането. След стартиране двигателите могат да поемат относително бързо пълно натоварване. ДВЗ имат значителен спирачен момент, което е много важно, когато се използва в транспортни инсталации.

Положително качество на дизеловите двигатели е способността на един двигател да работи на много горива. Толкова известни са проектите на автомобилни двигатели с много горива, както и на моторни двигатели с голяма мощност, работещи на различни горива - от дизелово гориво до котелно гориво.

Но заедно с положителните качества на двигателите с вътрешно горене, те имат и редица недостатъци. Сред тях съвкупната мощност е ограничена в сравнение, например с парни и газови турбини, високо ниво на шум, относително висока скорост на въртене на коляновия вал при стартиране и невъзможността да се свърже директно към задвижващите колела на потребителя, токсичност на отработените газове, бутално движение, които ограничават скоростта и предизвикващ появата на небалансирани инерционни сили и моменти от тях.

Но би било невъзможно да се създадат двигатели с вътрешно горене, тяхното разработване и приложение, ако не ефектът от термичното разширение. Всъщност в процеса на термично разширение газовете, нагрявани до висока температура, вършат полезна работа. Поради бързото изгаряне на сместа в цилиндъра на двигател с вътрешно горене, налягането се повишава рязко, под въздействието на което буталото се движи в цилиндъра. И това е много необходимата технологична функция, т.е. силово действие, създаването на високо налягане, което се извършва чрез термично разширение и заради което това явление се използва в различни технологии, и по-специално в двигателите с вътрешно горене.

Двигател с вътрешно горене (ICE) - автомобилен механизъм, чието действие зависи от превръщането на един вид енергия (по-специално химическа реакция от изгарянето на гориво) в друга форма (механична енергия за стартиране на автомобил).

Като предимства на двигателя с вътрешно горене, които определят широкото му използване, забележете: автономност, относително ниска цена, възможност за използване на различни потребители, много гориво (ICE може да работи с бензин, дизелово гориво, газ и дори алкохол и рапично масло). Също така предимствата включват доста висока надеждност на двигателя с вътрешно горене и простота в експлоатация, лекота на поддръжка.

При това двигателите с вътрешно горене имат няколко недостатъка: ниска ефективност, токсичност, шум.

По отношение на комбинацията от техните предимства и недостатъци обаче днес в транспортния сектор (като автомобилни двигатели) няма сериозни конкуренти за двигателите с вътрешно горене и те не се очакват в близко бъдеще.

ДВС могат да бъдат разделени на няколко категории

По вид преобразуване на енергия:

• турбина;
• бутало;
• реактивен;
• комбинирани

По вид на работния цикъл:

• с 2 тактови цикъла;
• с 4 тактови цикъла

По вида на използваното гориво:

• на бензин;
• на дизел;
• на газ

ICE устройство

Двигателят с вътрешно горене има доста сложно устройство, което може да бъде оборудвано с:

• тяло (блок и цилиндрова глава);
• работещи механизми (манивела и газоразпределение);
• различни системи (гориво, всмукване, изпускане, смазване, запалване, охлаждане и управление).

KShM (колянов механизъм) осигурява възвратно-постъпателно движение на буталото и обратното въртеливо движение на вала.

Механизмът за разпределение на газ е предназначен за подаване на гориво и въздух към цилиндрите, за отстраняване на сместа от отработени газове.

Горивната система е проектирана да осигурява гориво на двигателя на автомобила.

Всмукателната система е отговорна за навременното подаване на въздух към двигателя с вътрешно горене, а изпускателната система за отстраняване на отработените газове, намалявайки нивото на шума от работата на цилиндрите, както и намалявайки тяхната токсичност.

Системата за впръскване осигурява доставката на TPM към двигателя на самолета.

Запалителната система (запалване) изпълнява функцията на запалване на смес от въздух и гориво, която влиза в двигателя с вътрешно горене.

Системата за смазване осигурява навременно смазване на всички вътрешни части и части на двигателя.

Охлаждащата система осигурява интензивно охлаждане на работната система на двигателя с вътрешно горене по време на работа.

Системата за контрол е отговорна за наблюдението на координираната работа на всички важни ICE системи.

Принципът на работа на двигателя с вътрешно горене

Двигателят работи на топлинната енергия на газовете, генерирани по време на изгарянето на използваното гориво, което от своя страна започва движението на буталото в цилиндъра. Двигателят с вътрешно горене работи циклично. За да се повтори всеки следващ цикъл, отработената смес се отстранява и нова част от гориво и въздух влиза в буталото.

Съвременните модели автомобили използват 4-тактови двигатели. Работата на такъв двигател се основава на четири равни части във времето. Ходът е процес, който се извършва в цилиндъра на автомобилен двигател в един работен ход (повдигане / спускане) на буталото.

Буталото в цилиндъра извършва четири хода - две нагоре и две надолу. Движението на часовника започва от крайната точка (ниска или висока) и преминава през следните етапи: всмукване, компресия, движение и изпускане.

Нека разгледаме по-подробно характеристиките на ICE операцията при всеки от циклите.

Всмукателен ход

Приемът започва в крайната точка (MT - мъртва точка). Няма значение от коя точка започва движението, от горната МТ или долната МТ. Започвайки движението си в цилиндъра, буталото улавя входящата смес гориво-въздух, когато смукателният клапан е отворен. В този случай горивните възли могат да се образуват както във всмукателния колектор, така и в горивната камера.

Компресионен цикъл

При компресия всмукателните клапани са напълно затворени, горивният възел започва да се компресира директно в цилиндрите. Това се дължи на обратното движение на буталото от една MT към друга. В този случай горивният възел се компресира до размера на самата горивна камера. По-силното изстискване прави WV работата по-продуктивна.

Ход на движение (работен удар)

При този ход въздушно-горивната смес се запалва. Това може да бъде както самозапалване (за дизелови двигатели), така и принудително запалване (за бензинови двигатели). В резултат на запалването на VTS бързо се образуват газове, чиято енергия действа върху буталото, привеждайки го в движение. KShM преобразува транслационните движения на буталата в ротационни валове. Клапаните на системата за хода на движението, както и за хода на компресията, трябва да бъдат напълно затворени.

Цикъл на освобождаване

При последния изпускателен ход всички изпускателни клапани се отварят, след което газоразпределителният механизъм извежда отработените газове от двигателя с вътрешно горене в изпускателната система, където се почиства, охлажда и намалява шума. Накрая има пълно излъчване на газове в атмосферата.

След края на изпускателния ход циклите се повтарят, започвайки от всмукателния ход.

Видео, което ясно показва структурата и работата на двигателя с вътрешно горене:

Вътрешно горене. Устройството му е доста сложно, дори за професионалист.

Когато купуват автомобил, на първо място те разглеждат характеристиките на двигателя. Тази статия ще ви помогне да разберете основните параметри на двигателя.

Брой цилиндри. Съвременните автомобили имат до 16 цилиндъра. Това е много. Но факт е, че буталните двигатели с вътрешно горене със същата мощност и обем могат да се различават значително при други параметри.

Как са разположени цилиндрите?

Цилиндрите могат да бъдат подредени в два вида: редови (последователни) и V-образни (двуредови).

При голям ъгъл на наклон динамичните характеристики значително намаляват, но в същото време инерцията се увеличава. При нисък ъгъл на наклон инерцията и теглото се намаляват, но това води до бързо прегряване.

Боксер двигател

Има и радикален боксер с ъгъл на наклон 180 градуса. При такъв двигател всички недостатъци и предимства се максимизират.

Нека разгледаме предимствата на такъв мотор. Този двигател се интегрира лесно в самото дъно на двигателното отделение, което позволява да се намали центъра на масата и в резултат на това се увеличава стабилността на автомобила и управлението му, което е важно.

Буталните двигатели с вътрешно горене на Boxer са по-малко натоварени с вибрации и напълно балансирани. Те също са по-къси по дължина от едноредови двигатели. Има и недостатъци - ширината на самото двигателно отделение на автомобила е увеличена. Боксерният двигател е инсталиран на автомобили Porsche и Subaru.

Типове двигатели - W-образна

В момента W-двигателят, който Volkswagen произвежда, включва две бутални групи от двигателите тип VR, които са под ъгъл 72 ° и поради това се получава двигател с четири реда цилиндри.

Сега те правят W-образни двигатели с 16, 12 и 8 цилиндъра.

Двигател W8 - четириредови, по два цилиндъра във всеки ред. Той има два балансиращи вала, които се въртят два пъти по-бързо от коляновия вал, те са необходими за балансиране на силите на инерцията. Този двигател се извършва на автомобил - VW Passat W8.

Двигател W12 - четириредови, но вече по три цилиндъра във всеки ред. Той се среща на автомобилите VW Phaeton W12 и Audi A8 W12.

Двигател W16 - четириредови, по четири цилиндъра на всеки ред, той е само на Bugatti Veyron 16.4. Този двигател с мощност 1000 к.с. и в него силното влияние на инерционните моменти, действащи отрицателно върху свързващите пръти, беше намалено чрез увеличаване на ъгъла на извиване до 90 °, а в същото време скоростта на буталото беше намалена до 17,2 m / s. Вярно е, че размерът на двигателя се е увеличил от това: дължината му е 710, ширината е 767 мм.

И най-редкият тип двигател е вградена V-образна форма (наричана още VR, вижте горната дясна снимка), която е комбинация от двете. Двигателите VR имат малък наклон между цилиндрите, само 15 градуса, което им позволява да използват една обща глава върху тях.

Обем на двигателя. Почти всички други характеристики на двигателя зависят от този параметър на бутален двигател с вътрешно горене. В случай на увеличаване на обема на двигателя настъпва увеличаване на мощността и в резултат се увеличава разхода на гориво.

Материал на двигателя. Двигателите обикновено са направени от три вида материали: алуминий или негови сплави, чугун и други феросплави или магнезиеви сплави. На практика от тези параметри зависят само ресурсите и шумът от двигателя.

Най-важните параметри на двигателя

Въртящ момент. Той се генерира от двигателя при максимално тягово усилие. Мерната единица е нов метър (nm). Въртящият момент пряко влияе върху „еластичността на двигателя“ (способността да ускорява при ниски обороти).

Мощност. Единицата за измерване е конски сили (к.с.). Времето за ускорение и скоростта на автомобила зависят от това.
Максимални обороти на коляновия вал (об / мин). Посочете броя на оборотите, които двигателят е в състояние да издържи без загуба на здравина на ресурса. Голям брой обороти показва рязкост и динамичност в характера на автомобила.

Важно за автомобила и характеристиките на потреблението

Масло. Разходът му се измерва в литри на хиляда километра. Класът на маслото е обозначен xxWxx, където първото число означава плътността, второто е вискозитетът. Масла с висока плътност и вискозитет значително повишават надеждността и здравината на двигателя, докато маслата с ниска плътност дават добри динамични характеристики.

Гориво. Разходът му се измерва в литри на сто километра. В съвременните автомобили можете да използвате почти всяка марка бензин, но си струва да запомните, че ниското октаново число влияе върху спада на силата и мощността, а октановото число над нормата намалява ресурса, но увеличава мощността.