Содержание статьи
 

1. Введение
2. Внутреннее сгорание
3. Устройство двигателя
4. Неполадки двигателя
5. Клапанный механизм и система зажигания двигателя
6. Системы охлаждения, воздухозабора и запуска двигателя
7. Читайте также » Системы смазки, подачи топлива, выхлопа и электросистема двигателя
8. Увеличение мощности двигателя
9. Часто задаваемые вопросы по двигателям
10. Чем 4-цилиндровый двигатель отличается от V-образного шестицилиндрового двигателя?
11. Узнать больше
12. Читайте также Статьи про все типы двигателей

• Существуют различные типы двигателей внутреннего сгорания. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.
• Также существуют и двигатели внешнего сгорания. Паровые двигатели в поездах старого образца и пароходах являются наглядным примером двигателей внешнего сгорания. В паровых двигателях топливо (уголь, дрова, масло и т.д.) сгорает вне двигателя для получения пара, который уже приводит двигатель в движение. Внутреннее сгорание является более эффективным (расход топлива на 1км значительно ниже) чем внешнее сгорание, помимо этого размеры двигателей внутреннего сгорания намного меньше двигателей внешнего сгорания. Именно поэтому нам не встречаются автомобили Ford или GM на паровых двигателях.

Рисунок 1
 
На сегодняшний день практически во всех автомобилях используется так называемый четырехтактный цикл сгорания для преобразования энергии топлива в механическую энергию. Четырехтактный принцип работы также называют Цикл Отто, в честь Николауса Отто, который изобрел его в 1867г. Все четыре такта представлены на рисунке 1. Эти такты:
 

• Такт впуска
• Такт сжатия
• Рабочий такт
• Такт выпуска

1. Поршень начинает движение сверху, впускной клапан открывается, поршень движется вниз для наполнения цилиндра воздухом и бензином. Это такт впуска. На данном этапе для смеси топлива и воздуха требуется лишь небольшое количество бензина. (Часть 1 рисунка)
2. Затем поршень движется вверх, сжимая топливно-воздушную смесь. Сжатие способствует более мощному взрыву. (Часть 2 рисунка)
3. Как только поршень достигает верхней точки, срабатывает свеча зажигания, которая воспламеняет топливо. Происходит взрыв бензина, при этом поршень движется вниз. (Часть 3 рисунка)
4. Как только поршень достигает нижней точки хода, открывается выпускной клапан для вывода продуктов сгорания по выхлопной трубе. (Часть 4 рисунка)

 
 
Устройство двигателя
 
Цилиндр является самой важной частью двигателя, поршень совершает поступательные движения в цилиндре. Вышеописанный двигатель имеет один цилиндр. Такой двигатель типичен для газонокосилок, однако в автомобильные двигатели имеют более одного цилиндра (обычно четыре, шесть или восемь). В многоцилиндровых двигателях цилиндры расположены в одном из трех порядков: линейно, V-образно или оппозитно (т.н. двигатель с горизонтальными противолежащими цилиндрами или оппозитный двигатель).
 

Рисунок 2. Линейное расположение — Цилиндры расположены линейно в один ряд.
 

Рисунок 3. V-образное — Цилиндры расположены линейно в два ряда под углом друг к другу.
 

Рисунок 4. Оппозитное — Цилиндры расположены линейно в два ряда с противоположных сторон двигателя.
 
Говоря об управляемости, затратах на производство и характеристиках формы, необходимо отметить, что различные конфигурации имеют свои преимущества и недостатки. Благодаря этим преимуществам и недостаткам определенные типы двигателей подходят для определенных автомобилей.
 
Давайте более подробно рассмотрим основные детали двигателя.
 
Свеча зажигания
Свеча зажигания подает искру для воспламенения топливно-воздушной смеси, что обеспечивает процесс сгорания. Для правильной работы двигателя искра должна подаваться в строго определенный момент.
 
Клапаны
Впускной и выпускной клапаны открываются в определенный момент для впуска топлива и воздуха и выпуска выхлопа. Обратите внимание, что оба клапана закрыты во время тактов сжатия и сгорания для обеспечения герметичности камеры сгорания.
 
Поршень
Поршень — это металлическая деталь цилиндрической формы, которая движется вверх и вниз внутри цилиндра.
 
Поршневые кольца
Поршневые кольца обеспечивают скользящее уплотнение между внешней кромкой поршня и внутренней кромкой цилиндра. Кольца используются для двух целей:
 

• Они препятствуют попаданию топливно-воздушной смеси в картер из камеры сгорания в процессе такта сжатия и рабочего такта.
• Они препятствуют попаданию масла из картера в камеру сгорания, где оно может сгореть.

 
Неполадки двигателя
 
Итак, одним прекрасным утром Вы садитесь в машину, а двигатель не заводится… Что же случилось? Теперь, когда Вы знакомы с принципом работы двигателя, Вы сможете разобраться с основными проблемами, которые мешают запуску двигателя. Три наиболее частые неполадки: плохая топливная смесь, недостаточная компрессия, отсутствие искры. Помимо вышеперечисленных, могут возникнуть тысячи других проблем, но мы остановимся на «большой тройке». Основываясь на простом двигателе, который мы описывали, мы расскажем о том, как эти проблемы могут повлиять на Ваш двигатель:
 
Плохая топливная смесь — Данная проблема может возникнуть по нескольким причинам:
 

• У Вас закончился бензин, поэтому в двигатель поступает только воздух без топлива.
• У Вас забилось впускное отверстие воздуха, поэтому поступает только топливо.
• Топливная система подает слишком много или мало топлива, в результате чего сгорание не происходит надлежащим образом.
• Возможно, в топливе присутствуют примеси (например, в бензобак попала вода), которые препятствуют сгоранию.

• Износ поршневых колец (топливно-воздушная смесь вытекает за пределы поршня в процессе сжатия).
• Недостаточное уплотнение клапана впуска или выпуска, что опять же вызывает протечку.
• В цилиндре имеются повреждения.

• При износе свечи зажигания или ее провода может наблюдаться слабая искра.
• При повреждении или обрыве провода или система, передающая искру, не функционирует надлежащим образом, искра может отсутствовать.
• Если искра подается слишком рано или поздно во время цикла (т.е. если регулировка зажигания отключена), воспламенение топлива не произойдет в нужный момент, что может повлечь к различным проблемам.

• Если аккумулятор разряжен, Вы также не сможете завести двигатель.
• Если подшипники, которые обеспечивают свободное вращение коленвала, изношены, коленвал не сможет вращаться, в результате чего двигатель не заведется.
• Если открытие/закрытие клапанов не происходит в нужный момент и не происходит вообще, воздух не сможет поступать и выходить, что будет препятствовать работе двигателя.
• Если кто-то засунет картофелину Вам в выхлопную трубу, выхлоп не будет выпущен из цилиндра, поэтому двигатель не заведется.
• Если у Вас закончилось масло, поршень не сможет свободно двигаться в цилиндре, в результате чего двигатель заклинит.
• В исправно работающем двигателе все эти факторы находятся в допустимых пределах.

 
 
Клапанный механизм и система зажигания двигателя
 
Большинство подсистем двигателя может быть установлено с использованием различных технологий, а новые технологии могут улучшить показатели двигателя. Далее мы рассмотрим различные подсистемы, которые используются в современных двигателях, начиная с клапанного механизма.
 
Клапанный механизм состоит из клапанов и механизма, который открывает и закрывает их. Открывающая и закрывающая система называется распредвал. Распредвал имеет кулачки, которые перемещают клапаны вверх-вниз ,как показано на Рисунке 5.
 

Рисунок 5. Распредвал
 
В большинстве современных автомобилей используются так называемые верхнерасположенные распредвалы. Распредвал имеет кулачки, которые перемещают клапаны вверх-вниз, как показано на Рисунке 5. Кулачки воздействуют на клапаны напрямую или посредством очень короткой тяги. В старых моделях двигателей распредвал расположен в картере рядом с коленвалом. Штифты соединяют нижнюю часть кулачков с толкателями клапанов, расположенными над клапанами. В таком устройстве имеется больше движущихся частей, в результате чего возникает отставание между временем активации кулачка и последующим перемещением клапана. Ремень ГРМ или цепь ГРМ соединяет коленвал с распредвалом таким образом, чтобы клапаны двигались синхронно с поршнями. Скорость вращения распредвала в два раза ниже, чем у коленвала. Во многих мощных двигателях на каждый цилиндр установлено по четыре клапана (два впускных и два выпускных), такая конструкция требует наличия двух распредвалов на блок цилиндров, отсюда и название «двухраспредвальный вид головки». Для получения более подробной информации читайте статью «Как работает распредвал».
 
Система зажигания (Рисунок 6) генерирует электрический разряд высокого напряжения и передает его от свечи зажигания по проводам зажигания. Вначале заряд поступает на распределитель, который Вы легко можете найти под капотом большинства автомобилей. Распределитель имеет один провод, входящий в центре и четыре, шесть или восемь проводов (в зависимости от количества цилиндров), выходящие их него. Эти провода зажигания передают заряд на каждую свечу зажигания. Зажигание двигателя отрегулировано таким образом, что за один раз искру от распределителя получает только один цилиндр. Такая конструкция обеспечивает максимальную равномерность работы. Для получения более подробной информации читайте статью «Как работает автомобильная система зажигания».
 

 
 
Системы охлаждения, воздухозабора и запуска двигателя
 
В большинстве автомобилей система охлаждения состоит из радиатора и водяного насоса. Охлаждающая жидкость циркулирует по охлаждающей рубашке цилиндров, затем попадает в радиатор для охлаждения. В некоторых автомобилях (преимущественно в Volkswagen Жук) и в большинстве мотоциклов и газонокосилок используется воздушное охлаждение двигателей (двигатель с воздушным охлаждением легко узнать по ребрам на внешней стороне цилиндров, которые рассевают тепло). Двигатели с воздушным охлаждением намного легче, но охлаждаются хуже, что снижает их срок эксплуатации и производительность. Для получения более подробной информации читайте статью «Как работает система охлаждения».

На схеме представлено соединение патрубков системы охлаждения
 
Итак, теперь Вы знаете, что и как охлаждает двигатель Вашего автомобиля. Но почему так важна циркуляция воздуха? Большинство двигателей является безнаддувными, т.е. воздух поступает через воздушные фильтры непосредственно в цилиндры. Более мощные двигатели либо имеют турбонаддув, либо наддув, т.е. воздух поступает в двигатель под давлением (для подачи в цилиндр большего объема топливно-воздушной смечи) для увеличения мощности двигателя. Уровень сжатия воздуха называется наддув. При турбонаддуве используется небольшая турбина, установленная на выхлопную трубу для вращения нагнетающей турбины входящим потоком воздуха. Турбокомпрессор устанавливается непосредственно на двигатель для вращения компрессора.

 
Для получения более подробной информации читайте статью «Как работает турбокомпрессор».
 
Увеличение мощности двигателя — это, конечно, хорошо, но что же происходит когда Вы поворачиваете ключ? Система запуска состоит из электростартера и соленоида стартера. При повороте ключа зажигания, стартер несколько раз проворачивает двигатель для начала процесса сгорания. Для запуска холодного двигателя требуется мощный стартер. Стартер должен преодолеть:
 

• Любое собственное трение, вызванное поршневыми кольцами
• Давление сжатия любого из цилиндров во время такта сжатия
• Энергию, необходимую для открытия и закрытия клапанов распредвалом
• А также действие всех остальных деталей, установленных непосредственно на двигателе, например водяного насоса, масляного насоса, генератора и т.д.

 
Системы смазки, подачи топлива, выхлопа и электросистема двигателя
 
Когда дело касается повседневного обслуживания, скорее всего Вас, прежде всего, заинтересует количество бензина в бензобаке Вашего автомобиля. Каким же образом бензин, которым Вы заправляетесь, заставляет работать цилиндры? Топливная система при помощи насоса подает топливо из бензобака и смешивает его с воздухом в определенных пропорциях для того, чтобы топливно-воздушная смесь затем поступала в цилиндры. Существует три способа подачи топлива: карбюрация, впрыск во впускные каналы и непосредственный впрыск.
 

• При карбюрации устройство, которое называется карбюратор, смешивает бензин с воздухом при подаче воздуха в двигатель.
• В двигателях с впрыском топлива необходимое количество топлива впрыскивается в каждый цилиндр отдельно либо над впускным клапаном (впрыск во впускные каналы), либо в сам цилиндр (непосредственный впрыск).

Выхлопная система автомобиля Porsche 911
 
Теперь, когда Вы уже кое-что знаете о том, что заливается в автомобиль, давайте рассмотрим, что же из него выходит. Выхлопная система состоит из выхлопной трубы и глушителя. Если глушитель не установлен, то Вы сможете услышать звуки тысяч небольших взрывов, доносящихся из выхлопной трубы. Глушитель заглушает эти звуки. Выхлопная система также включает в себя и каталитический дожигатель выхлопных газов. Для получения более подробной информации читайте статью «Как работает каталитический дожигатель выхлопных газов».
 
В большинстве современных автомобилей система понижения токсичности выхлопа состоит из каталитического дожигателя выхлопных газов, и набора датчиков и приводов и компьютера, который отслеживает и регулирует происходящие процессы. Например, каталитический дожигатель использует катализатор и кислород для сжигания неотработанного топлива и некоторых других химических веществ, содержащихся в выхлопе. Датчик кислорода отвечает за количество кислорода в выхлопе, достаточное для работы катализатора, при необходимости датчик производит дополнительную регулировку.
 
Что еще помимо бензина питает Ваш автомобиль? Электросистема состоит из аккумулятора и генератора. Генератор соединяется с двигателем при помощи ремня и генерирует ток для зарядки аккумулятора. Аккумулятор подает 12 вольт на все системы, которым требуется электропитание (система зажигания, радио, фары, стеклоочистители, электрические стеклоподъёмники и сиденья с электрическим приводом регулировки, компьютеры и т.д.).
 
Теперь, когда Вы все узнали про подсистемы двигателя, мы расскажем о том, как увеличить мощность двигателя.

 
 
Увеличение мощности двигателя
 
Прочитав данную статью, Вы увидите, что существует множество способов увеличения показателей Вашего двигателя. Производители автомобилей постоянно экспериментируют со следующими параметрами для увеличения мощности двигателя или снижения расхода топлива.
 
Увеличение рабочего объема — Большой рабочий объем способствует увеличению мощности, т.к. при каждом обороте двигателя сгорает больше топлива. Увеличить рабочий объем можно, установив большие или дополнительные цилиндры. Практика показывает, что не имеет смысла устанавливать более 12 цилиндров.
 
Увеличение степени сжатия — Увеличение степени сжатия способствует увеличению мощности. Однако, чем сильнее происходит сжатие топливно-воздушной смеси, тем выше вероятность ее самовозгорания (еще до срабатывания свечи зажигания). Высокооктановый бензин предотвращает раннее сгорание топлива. Именно по этой причине мощные автомобили необходимо заправлять высокооктановым бензином — в их двигателях используется более высокая степень сжатия для увеличения мощности.
Увеличение объема подаваемой смеси — При увеличении подачи воздуха (и, соответственно, топлива), не изменяя размер цилиндра, можно увеличить мощность (точно также, как при увеличении размера цилиндра). Турбокомпрессоры и компрессоры наддува повышают давление поступающего воздуха, благодаря чему в цилиндр можно подать больше воздуха. Для получения более подробной информации читайте статью «Как работает турбокомпрессор».
 
Охлаждение поступающего воздуха — При сжатии воздуха, его температура повышается. Поэтому лучше обеспечивать подачу более холодного воздуха в цилиндр, т.к. чем выше температура воздуха, тем меньше его расширение при сгорании. По этой причине во многих двигателях с наддувом и турбонаддувом используются охладители воздуха. Охладитель воздуха — это специальный радиатор, по которому сжатый воздух проходит для охлаждения перед подачей в цилиндр. Для получения более подробной информации читайте статью «Как работает система охлаждения».
 
Облегчение подачи воздуха  — При движении поршня вниз во время такта впуска, сопротивление воздуха может снизить мощность двигателя. Сопротивление воздуха может быть снижено благодаря установке двух впускных клапанов на каждый цилиндр. В некоторых современных автомобилях используются полированные впускные коллекторы для снижения сопротивления воздуха. Установка больших воздушных фильтров также может улучшить подачу воздуха.
 
Облегчение выпуска выхлопа — При выпуске выхлопа из цилиндра, сопротивление воздуха может снизить мощность двигателя. Сопротивление воздуха может быть снижено благодаря установке двух выпускных клапанов на каждый цилиндр (автомобиль с двумя впускными и двумя выпускными клапанами имеет по четыре клапана на каждый цилиндр, что увеличивает мощность двигателя — когда Вы слышите рекламу автомобиля, в которой говорится, что у него 4 цилиндра и 16 клапанов, это означает, что в двигателе установлено по четыре клапана на каждый цилиндр). Если выхлопная труба слишком узкая или сопротивление воздуха в глушителе слишком высокое, то это может создать противодавление, что также снизит мощность. В высокоэффективных выхлопных системах используются выпускные коллекторы, широкие выхлопные трубы и глушители для предотвращения образования противодавления в выхлопной системе. Поэтому, когда Вы слышите, что в автомобиле установлена «раздельная система выпуска», это значит, что для улучшения выпуска отработанных газов используется две выхлопных трубы вместо одной.
 
Снижение массы — Чем легче детали, тем эффективнее работает двигатель. Каждый раз, когда поршень меняет направления движения, он затрачивает энергию на то, чтобы прекратить движение в одну сторону и начать в другую. Чем легче поршень, тем меньше энергии ему требуется.
 
Впрыск топлива — Система впрыска топлива обеспечивает очень точное дозирование топлива для каждого цилиндра. Благодаря этому увеличивается мощность и снижается расход топлива. Для получения более подробной информации читайте статью «Как работает система впрыска топлива».
 
  
Часто задаваемые вопросы по двигателям
 
Ниже приведены наиболее часто задаваемые вопросы наших читателей, а также ответы на них:
 

• Чем отличаются бензиновые и дизельные двигатели? В дизельных двигателях отсутствует свеча зажигания. Дизельное топливо подается в цилиндр, возгорание происходит под действием тепла и давления во время такта сжатия. Энергетическая плотность дизеля значительно выше, чем у бензина, поэтому дизельный двигатель рассчитан на больший пробег. Для получения более подробной информации читайте статью «Как работает дизельный двигатель».

• Чем отличаются двухтактные и четырехтактные двигатели? В большинстве бензопил и лодочных моторов используются двухтактные двигатели. В двухтактном двигателе отсутствуют клапаны, а свеча зажигания дает искру каждый раз, когда поршень находится в верхней точке хода. Через отверстие в нижней части стенки цилиндра происходит впуск топлива и воздуха. Когда поршень движется вверх, сжимая смесь, свеча зажигания дает искру для начала процесса сгорания, отработанные газы выходят через другое отверстие в стенке цилиндра. В двухтактных двигателях необходимо смешивать масло с бензином, т.к. отверстия в стенках цилиндров не допускают использование уплотнительных колец для герметизации камеры сгорания. В общем, двухтактные двигатели являются достаточно мощными для своих размеров, т.к. в них на один поворот двигателя происходит в два раза больше циклов сгорания. Однако, двухтактный двигатель расходует больше бензина и сжигает большое количество масла, соответственно, он наносит больший вред экологии. Для получения более подробной информации читайте статью «Как работает двухтактный двигатель».

• В этой статье Вы упоминали паровые двигатели — существуют ли какие-либо преимущества паровых двигателей или других двигателей внешнего сгорания? Единственное преимущество паровых двигателей заключается в том, что в качестве топлива можно использовать все, что горит. Например, в паровом двигателе в качестве топлива можно использовать уголь, газеты, дрова, в то время как для работы двигателя внутреннего сгорания требуется очищенное высококачественное жидкое или газообразное топливо. Для получения более подробной информации читайте статью «Как работает паровой двигатель».

• Используются ли в автомобильных двигателях какие-либо другие циклы помимо цикла Отто? Как говорилось ранее, в двухтактных и дизельных двигателях используются другие циклы работы. В двигателе автомобиля Mazda Millenia используется модифицированный цикл Отто, который называется цикл Миллера. В газотурбинных двигателях используется цикл Брайтона. В дизельных ротационных двигателях Ванкеля используется цикл Отто, однако он происходит совершенно по-другому в отличие от четырехтактных поршневых двигателей.

• Зачем нужно устанавливать восемь цилиндров? Почему нельзя установить один большой цилиндр с таким же рабочим объемом, как у восьми цилиндров? По ряду причин в 4.0л двигателе используется восемь цилиндров объемом пол-литра каждый, а не один большой 4-литровый цилиндр. Основная причина — это равномерность работы. V-образный восьмицилиндровый двигатель работает более равномерно, т. к. в нем происходит восемь взрывов с равными интервалами вместо одного сильного взрыва. Другая причина — это начальный крутящий момент. Когда Вы заводите V-образный восьмицилиндровый двигатель, Вам необходимы только два цилиндра (1л) во время их тактов сжатия, если использовать один большой цилиндр, то придется производить сжатие 4 литров.

4-цилиндровый двигатель с линейным расположением цилиндров автомобиля Lotus Elise
 
Исторически сложилось так, что американские автовладельцы отвернулись от 4-цилиндровых двигателей, считая их медленными, слабыми, работающими неравномерно и дающими слабое ускорение. Однако, когда такие японские производители автомобилей, как Honda и Toyota стали устанавливать мощные 4-цилиндровые двигатели в 1980-х и 90-х, американцы по достоинству оценили эти компактные двигатели. Даже, несмотря на то, что такие японские автомобили, как Toyota Camry имели огромный успех по сравнению с  аналогичными моделями американских производителей, в США продолжался выпуск автомобилей с 6-цилиндровыми двигателями, т.к. считалось, что американцам необходимы мощные автомобили. На сегодняшний день, в связи с ростом цен на бензин и обострившейся экологической ситуацией, Детройт переходит на 4-цилиндровые двигатели благодаря их низкому расходу топлива и меньшим выбросам в атмосферу.
 

3,8л V-образный 6-цилиндровый двигатель с турбонаддувом автомобиля Nissan GT-R.
 
Что касается будущего 6-цилиндровых двигателей, то за последние годы были максимально устранены различия между 4-цилиндровыми и 6-цилиндровыми двигателями. Для того, чтобы соответствовать требованиям низкого расхода бензина и уровня выхлопных газов, производители приложили много усилий по улучшению работы 6-цилиндровых двигателей. Большинство современных автомобилей с 6-цилиндровыми двигателями соответствуют стандартам расхода топлива уровня выхлопов, установленных для компактных 4-цилиндровых двигателей. Таким образом, различия в эффективности и мощности этих двух типов двигателей ослабевают, и принятие решения о покупке 4-цилиндрового или 6-цилиндрового двигателя сводится к их стоимости. Что касается моделей автомобильных, доступных с обоими типами двигателей, конфигурация с 4-цилиндровым двигателем стоит дешевле до $1000 по сравнению с 6-цилиндровым. Таким образом, независимо от мощности автомобиля, 4-цилиндровый двигатель поможет Вам сэкономить.
 
И, напоследок: Не стоит пытаться установить 6-цилиндровый двигатель на автомобиль, в котором изначально стоял 4-цилиндровый. Переоборудование автомобиля с 4-цилиндровым двигателем для установки 6-цилиндрового может обойтись Вам дороже, чем покупка нового автомобиля.
 
 
Источник:  https://auto.howstuffworks.com/

Схемы устройства и принцип действия

Двигателем внутреннего сгорания называется тепловой двига­тель поршневого типа, в котором химическая энергия топлива пре­образуется в тепловую непосредственно внутри рабочего ци­линдра. В результате химической реакции топлива с кислородом воздуха образуются газообразные продукты сгорания с высокими давлением и температурой, которые являются рабочим телом дви­гателя. Продукты сгорания оказывают давление на поршень и вы­зывают его перемещение. Возвратно-поступательное движение поршня с помощью кривошипно-шатунного механизма превра­щается во вращательное движение коленчатого вала.

Двигатели внутреннего сгорания работают по одному из трех циклов: изохорному (цикл Отто), изобарному (цикл Дизеля) и смешанному (цикл Тринклера), различающихся характером про­текания процесса сообщения тепла рабочему телу. В смешанном цикле часть тепла сообщается при постоянном объеме, а осталь­ная часть при постоянном давлении. Отвод тепла во всех циклах совершается по изохоре.

Совокупность последовательных и периодически повторяю­щихся процессов, необходимых для движения поршня — наполне­ние цилиндра, сжатие, сгорание с последующим расширением газов и очистка цилиндра от продуктов сгорания — называется рабочим циклом двигателя. Часть цикла, проходящая за один ход поршня, называется тактом.

Двигатели внутреннего сгорания делятся на четырехтактные и двухтактные; в четырехтактных двигателях рабочий цикл совер­шается за четыре хода поршня, а в двухтактных — за два.

Судовые двигатели внутреннего сгорания в основном работают по смешанному циклу. Крайние предельные положения поршня в цилиндре называются соответственно верхней и нижней мерт­выми точками (в. м. т., н. м. т.). Расстояние по оси цилиндра, проходимое поршнем от одного до другого крайнего положения, называется ходом поршня S (рис. 125). Объем, описываемый поршнем при его движении между в. м. т. и н. м. т., называется рабочим объемом цилиндра V_s. Объем цилиндра над поршнем, когда последний находится в н. м. т., называется объемом камеры сжатия V_с. Объем цилиндра при положении поршня в н. м. т. на­зывается полным объемом цилиндра V_а : V_a= V_с + V_s.

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия называется степенью сжатия ? = V_a / V_c.

Величина степени сжатия зависит от типа двигателя. Для су­довых дизелей степень сжатия равна 12—18. Главными конструк­тивными характеристиками двига­теля являются диаметр цилиндра, ход поршня, число цилиндров и га­баритные размеры.

Четырехтактный двигатель.

На рис. 125 показана схема устройства четырехтактного дизеля. Фунда­ментная рама 15 дизеля покоится на судовом фундаменте 1. Блок ци­линдров 11 закрепляется на станине двигателя 14. Поршень 9 под дей­ствием газов совершает возвратно-поступательное движение по зерка­лу цилиндровой втулки 10 и с по­мощью шатуна 13 вращает коленча­тый вал 2. Верхняя головка шатуна с помощью поршневого пальца 3 соединена с поршнем, а нижняя ох­ватывает мотылевую шейку колен­чатого вала. В крышке 7 цилиндра размещены впускной клапан 4, вы­пускной клапан 8 и топливная фор­сунка 6. Впускной и выпускной клапаны приводятся в действие через систему штанг и рычагов 5 от кулачных шайб распредели­тельных валов 12. Последние получают вращение от коленчатого вала.

Рабочий цикл в четырехтактном двигателе происходит за два оборота коленчатого вала — за четыре хода (такта) поршня. Из четырех ходов (тактов) три хода (такта) являются подготови­тельными, а один рабочим. Каждый такт носит название основ­ного процесса, происходящего во время данного такта.

Первый такт — впуск. При движении поршня вниз (рис. 126) над поршнем в цилиндре создается разрежение, и через принуди­тельно открытый впускной клапан а атмосферный воздух запол­няет цилиндр. Для лучшего заполнения цилиндра свежим заря­дом воздуха впускной клапан а открывается несколько раньше, чем поршень достигнет в. м. т.—точка 1; имеет место предваре­ние впуска (15—30° по углу поворота коленчатого вала). Закан­чивается впуск воздуха в цилиндр в точке 2. Впускной клапан а закрывается с углом запаздывания 10—30° после н. м. т. возможность использовать инерцию входящего с большой ско­ростью воздуха, что приводит к более полной зарядке цилиндра. Продолжительность впуска соответствует углу поворота коленча­того вала на 220—250° и на рисунке показана заштрихованным углом 1—2, а па диаграмме р—? — линией впуска 1—2.

Второй такт — сжатие. С момента закрытия впускного кла­пана а (точка 2) при движении поршня вверх начинается сжатие. Объем уменьшается, температура и давление воздуха увеличи­ваются. Продолжительность сжатия составляет угол 140—160° по­ворота коленчатого вала и заканчивается в точке 3. Давление в конце сжатия достигает 3—4,5 Мн/м², а температура 800—1100° К. Высокая температура заряда воздуха обеспечивает самовоспламенение топлива. В конце хода сжатия, когда поршень .немного не дошел до в. м. т. (точка 3), производится впрыск топ­лива через форсунку б. Опережение подачи топлива (угол пред­варения 10—30°) дает возможность к приходу поршня в в. м. т. подготовить рабочую смесь к самовоспламенению.

Третий такт — рабочий ход. Происходит горение топлива и рас­ширение продуктов сгорания. Продолжительность сгорания топ­лива составляет 40—60° поворота коленчатого вала (процесс 3—4 на рисунке). В конце горения внутренняя энергия газов увеличи­вается, давление газов достигает значительной величины 5—8 Мн/м², а температура 1500—2000° К. Точка 4 — начало рас­ширения газов. Под давлением газов поршень движется вниз, со­вершая полезную механическую работу. В конце расширения (угол опережения 20—40° до н. м. т.) — точка 5 — открывается выпускной клапан в, давление в цилиндре резко падает и по дости­жении поршнем н. м. т. оказывается равным 0,1—0,11 Мн/м², а температура 600—800° К. Предварение выпуска обеспечивает минимальное сопротивление движению поршня вверх в последую­щем такте. Рабочий ход совершается за 160—180° угла поворота коленчатого вала.

Четвертый такт — выпуск. Продолжается от точки 5 до точки 6. При выпуске поршень, двигаясь вверх от н. м. т., выталкивает от­работавшие продукты сгорания. Выпускной клапан закрывается с некоторым запозданием (на 10—30° угла поворота коленчатого вала после в. м. т.). Это улучшает удаление отработавших про­дуктов горения за счет отсасывающего действия газов, тем более что в это время впускной клапан уже открыт. Такое положение клапанов называется «перекрытием клапанов». Перекрытие кла­панов обеспечивает более совершенное удаление продуктов сгора­ния. Выпуск осуществляется в течение 225—250° угла поворота коленчатого вала.

Двухтактный двигатель.

На рис. 127 показана схема работы двухтактного дизеля. Газораспределение в двухтактных двигате­лях осуществляется через продувочные окна П и выпускные окна В. Продувочные окна соединены с продувочным ресиве­ром Р, в который продувочным насосом Н нагнетается чистый воз­дух под давлением 0,12—0,16 Мн/м². Выпускные окна, несколько выше расположенные, чем продувочные, соединяются с выпускным коллектором. Топливо подается в цилиндр форсункой Ф. Рабочий цикл двухтактного двигателя осуществляется за два хода поршня, за один оборот коленчатого вала. Открытие и закрытие выпускных и продувочных окон производится поршнем.

Рассмотрим последовательность процессов в цилиндре.

Первый такт — горение, расширение, выпуск и продувка. Пор­шень движется вниз от в. м. т. к н. м. т. В начале такта происхо­дит бурное горение с повышением давления газов до 5—10 Мн/м² и температуры до 1700—1900° К для тихоходных двигателей и 1800—2000° К для быстроходных. Горение заканчивается в точке 4 и затем происходит расширение продуктов сгорания (участок 4—5) до давления 0,25—0,6 Мн/м² и температуры 900—1200° К. При положении мотыля в точке 5 (за 50—70° до н. м. т.) откры­ваются выпускные окна, давление в цилиндре резко падает и на­чинается выпуск отработавших газов выпускного коллектора в ат­мосферу. Высота продувочных окон подбирается таким образом, чтобы к моменту их открытия давление газов в цилиндре было бы близко к давлению продувочного воздуха в продувочном ресивере. После открытия продувочных окон (точка 6) продувочный воздух, поступая в цилиндр, вытесняет продукты сгорания через выпускные окна, при этом часть воздуха уходит с отработавшими газами. При открытых продувочных окнах происходит принудительная очистка цилиндра и заполнение его свежим зарядом; этот процесс называется продувкой.

Второй такт. Процесс продувки продолжается также при дви­жении поршня вверх от н. м. т. до закрытия продувочных окон (точка 1). После закрытия поршнем выпускных окон (точка 2) процесс выпуска заканчивается и начинается процесс сжатия све­жего заряда воздуха. В конце сжатия (в. м. т.) давление воздуха равно 3,5—5 Мн/м², а температура составляет 750—800° К. Высо­кая температура воздуха в конце сжатия обеспечивает самовос­пламенение топлива. Затем цикл повторяется.

По тем же соображениям, что и для четырехтактных дизелей, топливо в цилиндр подается с опережением в 10—20° поворота ко­ленчатого вала до в. м. т. (точка 3).

В настоящее время на судах применяют как двухтактные, так и четырехтактные дизели. Для крупнотоннажных грузовых и пас­сажирских судов основным является двухтактный двигатель. Ти­хоходные двухтактные крейцкопфного типа дизеля долговечны, отличаются высокой экономичностью, но имеют большой вес и га­бариты. При одной и той же частоте вращения и одинаковых раз­мерах цилиндров мощность двухтактного двигателя теоретически вдвое больше мощности четырехтактного. Увеличение мощности двухтактного двигателя обусловлено сгоранием вдвое большего количества топлива, чем в четырехтактном, но так как объем ра­бочего цилиндра (из-за наличия выпускных и продувочных окон) используется неполностью, а часть мощности (4—10%) затрачи­вается на приведение в действие продувочного насоса, то факти­ческое превышение мощности в двухтактном двигателе над мощ­ностью четырехтактного составляет 70—80%.

Четырехтактный двигатель при одинаковых мощности и ча­стоте вращения с двухтактным имеет большие размеры и вес. Двухтактный двигатель при одинаковых частоте вращения и числе цилиндров с четырехтактным вследствие удвоенного числа рабо­чих циклов работает более равномерно. Минимальное число ци­линдров, обеспечивающее надежный пуск для двухтактного дви­гателя — четыре, а для четырехтактного — шесть.

Отсутствие клапанов и приводов к ним у двухтактного двига­теля со щелевой продувкой упрощает его конструкцию. Однако на изготовление деталей требуются более прочные материалы, так как двухтактные двигатели работают при более высоких темпера­турных условиях.

В двухтактных двигателях очистка, продувка и зарядка све­жим воздухом цилиндра осуществляется на протяжении части одного хода, поэтому качество этих процессов ниже, чем у четы­рехтактного двигателя.

Четырехтактные двигатели удобнее в отношении повышения их мощности путем наддува. Для них используют более простую схему наддува, теплонапряженность цилиндров меньше, чем у двухтактных дизелей. Для современных четырехтактных дизелей с газотурбинным наддувом удельный эффективный расход топ­лива составляет 0,188—0,190 кг/(квт ? ч), а для двухтактных тихо­ходных дизелей с наддувом 0,204—0,210 кг/(квт?ч).

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

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

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

Работа двигателя внутреннего сгорания

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

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

Принцип работы ДВС этих типов практически одинаковый.

Такты ДВС

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

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

Такты:

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

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

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

Работа карбюратора

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

Устройство карбюратора

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

Недостатки карбюраторных систем:

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

Компенсировать эти недостатки попытались прямой подачей бензина через инжекторы.

Работа инжекторных моторов

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

Конструкция инжектора

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

За счет этого варианта конструкции обеспечиваются достоинства таких двигателей:

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

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

Способы впрыска топлива

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

Одноточечный вариант впрыска

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

Моноточечный вариант подачи топлива

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

Прямой впрыск в камеру

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

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

Интересное по теме:

загрузка…

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания

9. Карбюраторные двигатели

10. История создания карбюраторного двигателя

11. Применение карбюраторных двигателей

Двигатель внутреннего сгорания — Энергетическое образование

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются наиболее распространенной формой тепловых двигателей, поскольку они используются в транспортных средствах, лодках, кораблях, самолетах и ​​поездах. Они названы так потому, что топливо воспламеняется, чтобы совершать работу внутри двигателя. ^[1] Та же топливно-воздушная смесь затем выбрасывается в виде выхлопных газов. Это можно сделать с помощью поршня (так называемый поршневой двигатель) или с помощью турбины.

Закон идеального газа

Тепловые двигатели внутреннего сгорания работают по принципу идеального газа: [math]pV=nRT[/math].Повышение температуры газа увеличивает давление, которое заставляет газ расширяться. ^[1] Двигатель внутреннего сгорания имеет камеру, в которую добавлено топливо, воспламеняющееся для повышения температуры газа.

Когда в систему добавляется тепло, газ внутри расширяется. В поршневом двигателе это заставляет поршень подниматься (см. рис. 2), а в газовой турбине горячий воздух нагнетается в камеру турбины, вращая турбину (рис. 1). Прикрепив поршень или турбину к распределительному валу, двигатель может преобразовать часть подводимой к системе энергии в полезную работу. ^[2] Для сжатия поршня в двигателе прерывистого внутреннего сгорания двигатель выпускает газ. Затем используется радиатор, чтобы система работала при постоянной температуре. Газовая турбина, в которой используется непрерывное сгорание, просто выбрасывает свой газ непрерывно, а не в цикле.

Поршни против турбин

Двигатель, в котором используется поршень , называется двигателем внутреннего сгорания периодического действия , а двигатель, в котором используется турбина , называется двигателем внутреннего сгорания непрерывного действия .Разница в механике очевидна из-за названий, но разница в использовании менее очевидна.

Поршневой двигатель чрезвычайно отзывчив по сравнению с турбиной, а также более экономичен при низкой мощности. Это делает их идеальными для использования в транспортных средствах, поскольку они также быстрее запускаются. И наоборот, турбина имеет более высокое отношение мощности к массе по сравнению с поршневым двигателем, а ее конструкция более надежна для обеспечения постоянной высокой производительности. Турбина также работает лучше, чем безнаддувный поршневой двигатель на больших высотах и ​​при низких температурах.Легкая конструкция, надежность и способность работать на большой высоте делают турбины предпочтительным двигателем для самолетов. Турбины также широко используются на электростанциях для производства электроэнергии.

Четырехтактный двигатель

на главную

Несмотря на то, что существует много типов двигателей внутреннего сгорания, четырехтактный поршневой двигатель (рис. 2) является одним из наиболее распространенных.Он используется в различных автомобилях (которые специально используют бензин в качестве топлива), таких как легковые автомобили, грузовики и некоторые мотоциклы. Четырехтактный двигатель обеспечивает один рабочий ход за каждые два цикла поршня. Справа есть анимация четырехтактного двигателя и дальнейшее объяснение процесса ниже.

1. Топливо впрыскивается в камеру.
2. Топливо воспламеняется (в дизельном двигателе это происходит иначе, чем в бензиновом двигателе).
3. Этот огонь толкает поршень, что является полезным движением.
4. Химические отходы, по объему (или массе) это в основном водяной пар и двуокись углерода. Там могут быть загрязняющие вещества, а также угарный газ от неполного сгорания.

Двухтактный двигатель

главная страница

Как следует из названия, системе требуется всего два движения поршня для выработки энергии. Основным отличительным фактором, который позволяет двухтактному двигателю работать только с двумя движениями поршня, является то, что выпуск и впуск газа происходят одновременно, ^[6] , как показано на рисунке 3.Сам поршень используется в качестве клапана системы вместе с коленчатым валом для направления потока газов. Кроме того, из-за частого контакта с движущимися компонентами топливо смешивается с маслом для добавления смазки, что обеспечивает более плавный ход. В целом двухтактный двигатель содержит два процесса:

1. Топливно-воздушная смесь добавляется и поршень движется вверх (сжатие). Впускное отверстие открывается из-за положения поршня, и топливно-воздушная смесь поступает в приемную камеру.Свеча зажигания воспламеняет сжатое топливо и начинает рабочий ход.
2. Нагретый газ оказывает высокое давление на поршень, поршень движется вниз (расширение), отработанное тепло отводится.

Роторный двигатель Ванкеля

на главную

В двигателе этого типа имеется ротор (внутренний круг обозначен буквой «В» на рис. 4), который находится в корпусе овальной формы.Он выполняет обычные этапы четырехтактного цикла (впуск, сжатие, воспламенение, выпуск), однако эти этапы происходят 3 раза за одно вращение ротора — создавая три рабочих такта за оборот .

Для дальнейшего чтения

Ссылки

1. ↑ ^{1.0 1.1} Р. Д. Найт, «Тепловые двигатели и холодильники» в Физика для ученых и инженеров: стратегический подход, 3-е изд. Сан-Франциско, США: Пирсон Аддисон-Уэсли, 2008 г., гл.19, с.2, с.530
2. ↑ Р. А. Хинрихс и М. Клейнбах, «Тепло и работа», в Energy: its Use and the Environment , 5th ed. Торонто, Онтарио. Канада: Брукс/Коул, 2013 г., ч. 4, стр. 93–122.
3. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Jet_engine.svg
4. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dc/4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif
5. ↑ «Файл:Двухтактный двигатель.gif — Wikimedia Commons», Commons.wikimedia.org, 2018. [Онлайн]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Two-Stroke_Engine.gif. [Доступ: 17 мая 2018].
6. ↑ К. Ву, Термодинамика и тепловые циклы. Нью-Йорк: Издательство Nova Science, 2007 г.
7. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fc/Wankel_Cycle_anim_en.gif

Принцип работы двигателей внутреннего сгорания

Чтобы двигатель работал правильно, он должен непрерывно выполнять некоторый цикл операций.Принцип работы двигателей с искровым зажиганием (SI) был изобретен Николаусом А. Отто в 1876 году; следовательно, двигатель SI также называют двигателем Отто. Принцип работы двигателя с воспламенением от сжатия (ДВС) был открыт Рудольфом Дизелем в 1892 году, поэтому двигатель ВД также называют дизельным двигателем.

Принцип работы двигателей SI и CI практически одинаков, за исключением процесса сгорания топлива, происходящего в обоих двигателях. В двигателях SI сгорание топлива происходит за счет искры, создаваемой свечой зажигания, расположенной в головке блока цилиндров.Топливо сжимается до высокого давления, и его сгорание происходит при постоянном объеме. В двигателях с ЦЗ сгорание топлива происходит из-за сжатия топлива до чрезмерно высокого давления, при котором не требуется искра для инициирования воспламенения топлива. В этом случае сгорание топлива происходит при постоянном давлении.

Двигатели SI и CI могут работать как в двухтактном, так и в четырехтактном цикле. Оба цикла описаны ниже:

1. Четырехтактный двигатель : В четырехтактном двигателе рабочий цикл завершается четырьмя ходами поршня внутри цилиндра.Четыре такта 4-тактного двигателя: всасывание топлива, сжатие топлива, рабочий ход или рабочий ход и такт выпуска. В 4-тактных двигателях мощность вырабатывается, когда поршень совершает такт расширения. За четыре такта двигателя совершается два оборота коленчатого вала двигателя.

2. Двухтактный двигатель : В случае двухтактного двигателя такты всасывания и сжатия происходят одновременно. Точно так же такты расширения и выпуска происходят одновременно.Мощность вырабатывается во время такта расширения. При совершении двух ходов поршня производится один оборот коленчатого вала двигателя.

В 4-тактных двигателях топливо сжигается один раз за два оборота колеса, а в 2-тактных двигателях топливо сжигается один раз за один оборот колеса. Следовательно, КПД 4-тактных двигателей выше, чем у 2-тактных двигателей. Однако мощность двухтактных двигателей больше, чем у четырехтактных.

назначение, конструкция, принцип действия

Основная функция распределительного вала (распределительного вала) — обеспечение открытия/закрытия впускных и выпускных клапанов, через которые подается топливо (топливно-воздушная смесь) и образующиеся газы удаляются.Распределительный вал – это основная часть газораспределительного механизма (ГРМ), принимающая участие в сложном процессе газообмена в двигателе автомобиля. Его повреждение, наряду с другими важными частями автомобиля, является сигналом к ​​тому, чтобы задуматься о сдаче автомобиля на утилизацию: https://towingandscrapcarremoval.ca/scrap-car-removal-vaughan.

Современный ГРМ может быть оснащен одним или двумя распределительными валами. В одновальном механизме обслуживаются сразу все впускные и выпускные клапаны (по 1 впускному и выпускному клапану на цилиндр).В двухвальном механизме один распределительный вал запускает впускные клапаны, а другой распределительный вал запускает выпускные клапаны (по 2 впускных и выпускных клапана на цилиндр).

Устройство механизма ГРМ напрямую зависит от типа двигателя автомобиля. Различают газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов (в блоке цилиндров) и с нижним расположением клапанов (в головке блока цилиндров).

Самый распространенный вариант – верхнее расположение, благодаря которому можно проводить эффективную регулировку и обслуживание распределительного вала.

Принцип действия и конструкция распределительного вала

Распределительный вал соединен с коленчатым валом цепью или ремнем, прикрепленным к шкиву распределительного вала и звездочке коленчатого вала. Вращательное движение вала в его подшипниках обеспечивается специальными подшипниками скольжения, так что вал воздействует на клапаны, запускающие клапаны цилиндра. Этот процесс происходит в соответствии с фазами газообразования и газораспределения, а также рабочим циклом двигателя.

Фазы газораспределения устанавливаются по установочным меткам на шестернях или шкиве.Правильная настройка обеспечивает правильную последовательность циклов двигателя.

Основными компонентами распределительного вала являются кулачки. Количество кулачков, которыми оснащен распределительный вал, зависит от количества клапанов. Основной функцией кулачков является регулировка фаз газораспределения. В зависимости от конструкции ГРМ кулачки могут использоваться вместе с коромыслом или толкателем.

Кулачки устанавливаются между шейками подшипников, по два на цилиндр двигателя. В процессе работы распределительному валу приходится преодолевать сопротивление клапанных пружин, которые служат возвратным механизмом, приводя клапаны в исходное (закрытое) положение.

На преодоление этих сил расходуется полезная мощность двигателя, поэтому конструкторы постоянно думают о том, как уменьшить потери мощности.

Для уменьшения трения между толкателем и кулачком толкатель может быть снабжен специальным роликом.

Кроме того, разработан специальный десмодромный механизм, реализующий беспружинную систему.

Распределительные валы поддерживаются крышками, причем передняя крышка является общей. Он имеет упорные фланцы, которые соединяются с шейками вала.

Распределительные валы изготавливаются одним из двух способов – ковкой из стали или литьем из чугуна.

Системы газораспределения

Как было сказано выше, количество распределительных валов соответствует типу двигателя.

Рядные двигатели с одной парой клапанов (по одному впускному и по одному выпускному клапану) оснащены только одним распределительным валом. Рядные двигатели с двумя парами клапанов имеют два вала.

Оппозитные и V-образные двигатели могут иметь по одному валу (в распределительном валу) или по два в каждой головке блока цилиндров.

Современные двигатели могут быть оснащены различными системами газораспределения:

VVT-i. В такой технике фазировка регулируется поворотом распредвала по отношению к звездочке на

Valvetronic. Эта технология позволяет регулировать высоту подъема клапана путем смещения оси вращения коромысла

VTEC. Данная технология предполагает регулирование фаз газораспределения с помощью кулачков на регулируемом клапане

Напомним… распределительный вал, как основное звено механизма газораспределения, обеспечивает своевременное и точное открытие клапанов двигателя.Это обеспечивается за счет точной подгонки формы кулачков, которые, нажимая на толкатели, заставляют клапаны двигаться.

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Двигатели внутреннего сгорания бывают следующих основных типов:

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

Двигатель внутреннего сгорания бывает двух типов в зависимости от процесса зажигания:

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

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

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

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

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

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

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

Читайте также: Работа цикла Отто

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

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

Читайте также: Работа дизельного цикла

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

 Двухтактный двигатель завершает рабочий цикл в следующие этапы:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Читайте также: Работа и типы бензиновых двигателей

Основная статья: Дизельный двигатель

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

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

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

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

Читайте также: Работа двухтактного двигателя

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

Читайте также: Работа четырехтактного двигателя

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

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

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

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

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

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

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

Основная статья: Роторный двигатель Ванкеля

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

Двигатель внутреннего сгорания по системе охлаждения бывает следующих типов:

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

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

Ниже приведены основные компоненты двигателя внутреннего сгорания:

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

• Цилиндр изготавливается из стальных или алюминиевых сплавов.
• Внутри цилиндра поршень движется вперед и назад для передачи энергии.
• Это затем повысит более высокое давление и более высокую температуру внутри цилиндра двигателя

• Крепится к верхней части цилиндра двигателя.
• Изготовлены из стальных сплавов или алюминиевых сплавов.
• Производится методом литья.
• Медная или асбестовая прокладка подается к цилиндру, а затем к головке цилиндра для обеспечения герметичности

• Поршень двигателя внутреннего сгорания чаще всего изготавливается из алюминиевых сплавов.
• Важной функцией поршня является передача мощности, обеспечиваемой сгоранием топливно-воздушной смеси, на коленчатый вал.

• Поршневое кольцо представляет собой круглое кольцо из обычного стального сплава.
• Поршневое кольцо указывает на канавки по окружности поршня.
• Поставляется 2 комплекта уплотнительных колец, где самое верхнее уплотнительное кольцо может препятствовать утечке продуктов сгорания в нижнюю часть, а нижнее уплотнительное кольцо может предотвращать утечку масла в цилиндр двигателя.
• Может сохранять свою эластичность даже при высоких температурах.
• Сальник поршня оснащен герметичным уплотнением.

• Клапаны относятся к наиболее важным компонентам двигателя внутреннего сгорания.
• Двигатель имеет два клапана (впускной клапан и выпускной клапан).
• Эти клапаны устанавливаются на головку блока цилиндров.
• Впускные клапаны используются для подачи свежей смеси в цилиндр.
• Выпускной (EGR) клапан цилиндра используется для выпуска отработавших газов из цилиндра двигателя.

Читайте также: Работа клапана EGR

• Коленчатый вал обеспечивает соединение между поршнем и коленчатым валом.
• Функция шатуна заключается в передаче мощности от поршня к коленчатому валу.
• Он преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение и передает это вращательное движение на коленчатый вал.

• Изготавливается из специального стального сплава.
• Основная функция коленчатого вала — воспринимать движение поршня и передавать это движение маховику. Кроме того, маховик использует это вращательное движение для поворота колеса транспортного средства.

• Картер изготовлен из чугуна.
• Используется для управления движением впускного и выпускного клапанов.Он отвечает за правильное открытие и закрытие впускного клапана и правильную подачу свежей воздушно-топливной смеси.

• Основное назначение руля – поддерживать постоянную скорость.
• Аккумулирует дополнительную энергию во время накопления энергии и обеспечивает дополнительную энергию во время такта сжатия.
• Принимает вращательное движение от коленчатого вала и поворачивает колесо транспортного средства.

• Всасывает свежий воздух из окружающей среды и смешивает его с топливом.
• Карбюратор отвечает за правильную подачу топливно-воздушной смеси в цилиндр двигателя.

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

• Тормозное средство Эффективное давление

• Удельный расход топлива

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

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

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

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

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

Основные отличия двигателя внутреннего сгорания от парового двигателя приведены ниже:

FAQ Раздел

Что такое двигатель внутреннего сгорания?

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

Какова цель двигателя внутреннего сгорания?

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

Почему его называют двигателем внутреннего сгорания?

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

Какие примеры двигателей внутреннего сгорания?

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

Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?

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

Какие существуют типы двигателей внутреннего сгорания?

Двигатель внутреннего сгорания бывает следующих основных типов:

1. бензиновый двигатель
2. Diesel Engine
3. Diesel Engine
4. Wankel Engine
5. Engine Engine
6. Engine
7. SI Engine
8. CI Engine Engine
9. OTTO Cycle Engine
10. Diesel Cycle Engine
11. Двухколесный Engine Engine
12. Air Cool Engine
13. Водный прохладный двигатель
15. Двухтактный Engine Engine
16. Engine
17. Engine End
18. Engine
19. Engine
20. Engine
21. Engine Engine
22. Engine
23. V-типа Engine
24. Radial Engine
25. Engine Engine
26. x Engine
27. Вт Двигатель

Если у вас все еще есть какие-либо вопросы о «IC Engine», вы можете связаться со мной, или вам будет легко отправить комментарии.

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

Двигатель внешнего сгорания: типы и использование — видео и расшифровка урока

Внешний против.Двигатели внутреннего сгорания

Разница между двигателями внешнего и внутреннего сгорания весьма очевидна и очевидна по разнице в их названиях. В двигателе внешнего сгорания топливо не сгорает внутри двигателя. В двигателе внутреннего сгорания камера сгорания находится прямо посередине двигателя.

Внешние двигатели имеют рабочую жидкость, нагреваемую топливом. Двигатели внутреннего сгорания полагаются на взрывную силу топлива внутри двигателя для выполнения работы.В двигателях внутреннего сгорания взрыв с силой толкает поршни или выбрасывает горячий газ под высоким давлением из двигателя на больших скоростях. И движущиеся поршни, и выбрасываемый с высокой скоростью газ способны совершать работу. В двигателях внешнего сгорания сгорание нагревает жидкость, которая, в свою очередь, выполняет всю работу.

Двигатели внешнего сгорания Типы

Паровой двигатель является одним из типов двигателей внешнего сгорания. В паровой машине топливо, такое как уголь, сжигается в камере сгорания.Это тепло превращает воду в котле в пар. По трубам пар поступает в турбину, которая имеет ряд лопастей, прикрепленных к валу. Высокотемпературный пар расширяется, проходя через турбину, давит на лопасти и заставляет их вращать вал. Вращающийся вал может приводить в действие электрический генератор, двигать винт корабля или выполнять другую полезную работу.

Другая конфигурация включает впрыск пара высокого давления в камеру с помощью поршня. Пар давит на поршень, соединенный с коленчатым валом.Коленчатый вал способен превращать возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение, которое может вращать колеса или гребные винты.

Вторым типом двигателя внешнего сгорания является двигатель Стирлинга . Двигатель Стирлинга отличается от парового двигателя тем, что его рабочее тело всегда находится в газообразной фазе, в отличие от парового двигателя, который превращает жидкую воду в газообразный пар. Кроме того, двигатель Стирлинга постоянно рециркулирует свое рабочее тело, тогда как паровые двигатели выбрасывают сконденсированный пар после того, как он прошел через двигатель.

Двигатели Стирлинга пропускают горячий газ, нагретый внешним источником, через поршни, которые вращают коленчатый вал. В сложной конфигурации газ циркулирует между горячим и холодным концами поршневой камеры, расширяясь при нагревании и сжимаясь при охлаждении. Расширенный газ толкает поршень вперед, а сжимающийся газ толкает поршень назад. Тепло, выделяемое при сгорании, используется для производства работы и непрерывного цикла рабочей жидкости через циклы нагрева и охлаждения.

Двигатели внешнего сгорания Использование

Паровые двигатели были первыми успешно изобретенными двигателями и в первую очередь привели к промышленной революции.Именно они питали знаменитый паровоз, паровой шлейф которого вырывался из дымовой трубы. В настоящее время они используются для производства большого количества электроэнергии в мире. Любая угольная или атомная электростанция приводится в действие паровыми двигателями. Любой, кто когда-либо проезжал мимо электростанции, видел гигантские белые шлейфы пара, поднимающиеся из нескольких труб.

Двигатель Стирлинга имеет более ограниченное применение и не так широко распространен, как паровой двигатель. Двигатели Стирлинга используются для выработки электроэнергии в некоторых частях мира.Они также используются в подводных лодках и для отопления домов. Недавно они были объединены с солнечными фермами для выработки электроэнергии.

Краткий обзор урока

Таким образом, двигатель внешнего сгорания относится к категории таковых, поскольку он работает на сгорании топлива, но сгорание происходит в камере, внешней по отношению к двигателю. Таким образом, он отличается от двигателя внутреннего сгорания , поскольку в двигателе внутреннего сгорания сгорание происходит внутри двигателя.

Двигатели внешнего сгорания могут быть либо паровыми двигателями, либо двигателями Стирлинга. Паровые двигатели превращают жидкую воду в газообразный пар, работают на паровозах и электростанциях и очень широко используются. Двигатели Стирлинга отличаются от паровых машин тем, что рабочее тело в них всегда находится в газовой фазе, ограничены в их применении. Они производят электроэнергию в некоторых частях мира, отапливают дома и питают подводные лодки.

Структура и принцип работы двигателей -English-

двигатель внутреннего сгорания: Эксплуатация двигателя | Infoplease

В большинстве двигателей один рабочий цикл (впуск, сжатие, мощность и выпуск) происходит в течение четырех ходов поршня, совершаемых за два оборота двигателя. Когда двигатель имеет более одного цилиндра, циклы равномерно распределены для обеспечения плавной работы, но каждый цилиндр проходит полный цикл за любые два оборота двигателя. Когда поршень находится в верхней части цилиндра в начале такта впуска, впускной клапан открывается, и опускающийся поршень всасывает топливовоздушную смесь.

В нижней части такта впускной клапан закрывается, и поршень движется вверх на такте сжатия, во время которого он выдавливает топливовоздушную смесь в небольшое пространство в верхней части цилиндра. Отношение объема цилиндра, когда поршень находится внизу, к объему, когда поршень находится вверху, называется степенью сжатия. Чем выше степень сжатия, тем мощнее двигатель и выше его КПД. Однако для размещения устройств контроля загрязнения воздуха производителям пришлось снизить степень сжатия.

Непосредственно перед тем, как поршень снова достигает верхней точки, срабатывает свеча зажигания, воспламеняющая топливно-воздушную смесь (альтернативно смесь воспламеняется теплотой сжатия). Смесь при сгорании становится горячим, расширяющимся газом, заставляющим поршень опускаться во время рабочего хода. Горение должно быть плавным и контролируемым. Иногда происходит более быстрое неконтролируемое горение, когда горячие точки в цилиндре преждевременно воспламеняют смесь; эти взрывы называются детонацией двигателя и вызывают потерю мощности. Когда поршень достигает дна, выпускной клапан открывается, позволяя поршню вытеснять продукты сгорания, в основном двуокись углерода, окись углерода, оксиды азота и несгоревшие углеводороды, из цилиндра во время такта выпуска вверх.

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