Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Из чего состоит двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Из чего состоит двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Для решения проблем, связанных с работой авто, необходимо знать, как устроен двигатель внутреннего сгорания. Автолюбителю нужно понимать, как преобразуется энергия в движение, из каких узлов и агрегатов состоит мотор. Знания помогут в экстренных ситуациях устранить поломку авто.

  1. Устройство двигателя внутреннего сгорания
  2. Принцип работы ДВС
  3. Системы двигателя
  4. ГРМ газораспределительный механизм
  5. Система смазки
  6. Система подачи топлива
  7. Охлаждающая система
  8. Выхлопная система

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Движок состоит из цилиндров, поршней, сжимающих впрыскиваемую смесь, которая вместе с искрой входит в процесс сгорания, заставляя поршни подниматься и опускаться, производя движение вверх и вниз.

Самый распространенный — поршневой движок на 4 такта . То есть за 4 хода поршня тепло от сгоревшего топлива преобразуется в механическое движение.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Принцип работы ДВС

Современные системы впрыска — непрямые. Горючее подается в двигательный отсек из топливного бака с помощью специального насоса. Там оно распределяется по цилиндрам. Топливо может подаваться в отверстие с помощью форсунки или во впускной коллектор, смешивается с воздухом и попадает в камеру сгорания.

Рабочий процесс состоит из четырех этапов:

  • всасывание горючей смеси;
  • сжатие;
  • расширение;
  • выхлоп.

Процесс начинается с впрыска однородной смеси, которая поступает либо в карбюратор, либо в корпус дроссельной заслонки, затем поджигается электрической системой зажигания.

Внутри смесь воспламеняется, а выделяемое тепло вызывает повышение давления сжатых газов и движение поршня.

  • всасывающий клапан открывается:
  • смесь всасывается поршнем.
  • поршень поднимается;
  • сжимается горючая смесь.
  • искра поджигает топливо;
  • горение увеличивает давление и приводит к появлению энергии, которая толкает поршень, передавая усилие к коленвалу.

  • выхлопной клапан открывается;
  • поршень, поднявшись, выпускает сгоревшие газы, начиная цикл заново.

Рабочий процесс в четырехтактном двигателе

Все операции (всасывание, сжатие, расширение и выхлоп) называются четырехтактным циклом . Каждое время работы двигателя соответствует полуобороту. Четыре полуоборота эквивалентны двум оборотам коленчатого вала.

Системы двигателя

Моторы имеют нескольких систем, выполняющих свои функции.

ГРМ газораспределительный механизм

Состоит из распредвала, толкателей, коромысла, клапанов, привода, штанги и распределительного вала. Необходим для подачи воздуха или смеси , а также выпуска газов.

Газораспределительный механизм

Система смазки

Подает масло для снижения изнашивания деталей и уменьшения трения.

Включает в себя:

  • масляный насос;
  • фильтр;
  • поддон картера двигателя с маслозаборником;
  • радиатор;
  • каналы и магистрали.

Устройство системы смазки двигателя

Система подачи топлива

Доставляет топливо из бака к рейке. Состав:

  • штуцер контроля давления;
  • рампа с топливными форсунками;
  • топливопроводы;
  • электробензонасос;
  • регулятор давления топлива.

Строение топливной системы автомобиля

Охлаждающая система

При работе мотора его детали нагреваются. Для поддержания температурного режима служит система охлаждения. Она выполняет и ряд других функций, например, нагрев воздуха в системе вентиляции.

Состоит из следующих узлов:

  • датчик температуры;
  • соединительные патрубки;
  • блок цилиндров;
  • рубашки охлаждения;
  • радиатор;
  • вентилятор;
  • расширительный бачок;
  • термостат;
  • помпа.

Система охлаждения двигателя

В ДВС используется жидкостное (водяное) и воздушное охлаждение.

Выхлопная система

Предназначена для охлаждения цилиндров , выпуска из них газов, снижения токсичности и шума. Состоит из глушителя, каталитического конвертера и выпускного коллектора.

Выхлопная система автомобиля

Для продления срока службы мотора и во избежание непредвиденных поломок необходимо проводить профилактическое техническое обслуживание различных узлов движка с интервалами, указанными производителем в руководстве пользователя.

Характеристика и понятие режима работы двигателя

При эксплуатации дизеля показатели его работы (мощность, КПД, температурный уровень деталей и т.д.) постоянно изменяется в зависимости от положения топливной рейки, технического состояния и регулировки двигателя, изменения внешних условий. Так, очевидно, что при ходе судна в полном грузу и прочих равных условиях мощность главного двигателя будет больше, чем при ходе в балласте и той же частоте вращения гребного винта. В таких случаях говорят, что режим работы двигателя при полной загрузке судна более тяжелый, чем при ходе в балласте.

Под режимом работы двигателя имеются в виду конкретные условия эксплуатации, характеризуемые комплексом технико-экономических показателей (частотой вращения коленчатого вала, мощностью, средним индикаторным давлением Определение среднего индикаторного давления в цилиндре, тепловыми и механическими нагрузками и т.д.).

Для главных судовых двигателей условия эксплуатации задаются режимом работы судна: режимы полного, среднего, малого ходов, в грузу, в балласте, буксировочный, швартовный и т.д. Для вспомогательных дизель-генераторов условия эксплуатации задаются величиной нагрузки на генератор, в зависимости от которой можно выделить режимы холостого хода, номинальной нагрузки и т.д.

Судовой дизельный двигатель внутреннего сгорания

Если при заданных условиях эксплуатации параметры работы двигателя не изменяются во времени, то режим называется установившимся. Переход от одного установившегося режима к другому происходит через ряд неустановившихся режимов, когда параметры работы дизеля изменяются с течением времени.

Совокупность установившихся режимов и параметров, представленных в виде аналитических, табличных или графических зависимостей от основного, заранее выбранного параметра, называется характеристикой двигателя. Каждая точка на характеристике представляет собой режим работы.

Различают характеристики скоростные и нагрузочные.

Скоростные характеристики подразделяются на внешние, винтовые и ограничительные. Это есть зависимости показателей работы двигателя от его скоростного режима (частоты вращения коленчатого вала) при определенных условиях. Нагрузочные характеристики — это зависимости показателей работы дизеля от нагрузки (мощности или среднего эффективного давления) при постоянной частоте вращения коленчатого вала.

Характеристики дизеля снимаются при его испытаниях на стенде завода-строителя, а также при сдаточных испытаниях Испытания и сдача судов на судне. Результаты испытаний заносятся в паспорт или в формуляр двигателя. Наиболее полные данные могут быть получены в заводских условиях, где испытательные стенды оснащены измерительной аппаратурой, нагрузочными устройствами, позволяющими в широком диапазоне варьировать частотой вращения и нагрузкой двигателя.

Кроме того, характеристики могут быть сняты в процессе эксплуатации при специальных теплотехнических испытаниях силовой установки. Эти характеристики учитывают конкретное состояние двигателя, всей силовой установки, корпуса судна, внешние условия.

Разобранный судовой двигатель

Сопоставление паспортных характеристик с последующими эксплуатационными данными позволяет судить об изменении показателей работы двигателя в процессе эксплуатации, косвенно оценить состояние узлов двигателя и его регулировку. Знание закономерностей изменения показателей работы двигателя позволяет выбрать режим его работы (особенно в условиях плавания, отличных от нормальных — при волнении моря, буксировке, обрастании корпуса и т.д.).

Грамотное решение при оценке состояния двигателя и выборе режима его работы может быть принято путем анализа изменения отдельных групп показателей:

  • Энергетических (индикаторная и эффективная мощность, среднее индикаторное и эффективное давление, индикаторный и эффективный КПД);
  • Общих (коэффициент избытка воздуха на сгорание, коэффициент наполнения, механический КПД);
  • Показателей механической напряженности (максимальное давление в цилиндре, степень повышения давления, скорость нарастания давления);
  • Показателей тепловой напряженности (температура стенок цилиндра, тепловые напряжения, удельный тепловой поток).

Анализ изменения этих групп показателей при работе двигателя по различным характеристикам дан в последующих параграфах.

Рекомендуем к прочтению:

График работы двигателя внутреннего сгорания

При эксплуатации автомобиля постоянно меняется режим работы двигателя. При этом под режимом работы двигателя понимается частота вращения коленчатого вала и развиваемая им мощность, т. е. тяговое усилие. Мощность двигателя, которая расходуется на преодоление сопротивлений, возникающих при движении автомобиля (сопротивление дорожного покрытия, воздуха, подъема или спуска, массы перевозимого груза и т. д.) называется нагрузкой .

Читать еще:  Что такое башка двигателя

Если, например, двигатель при частоте вращения коленчатого вала 3200 об/мин в данных дорожных условиях развивает мощность 40 кВт, то нагрузка двигателя составляет 40 кВт.
Если максимально возможная мощность двигателя при этой частоте вращения коленчатого вала равна 80 кВт, то нагрузочный режим в данном конкретном случае соответствует 50 %, т. е. двигатель работает в половину своей силы. Мощность двигателя завит от положения дроссельной заслонки: по мере ее открытия мощность повышается, и наоборот.

Когда автомобиль стоит или движется по инерции (что с точки зрения науки Статики – одно и то же), двигатель работает на холостом ходу и развиваемая им мощность должна покрывать только внутренние потери.
На хороших дорогах и если автомобиль не полностью загружен, двигатель работает на средних нагрузках. При движении полностью загруженного автомобиля по плохим дорогам, на крутых подъемах двигатель развивает максимальную мощность.

Если водитель решил резко повысить скорость движения автомобиля в зависимости от условий движения, мощность двигателя должна быстро нарастать.
Особые условия работы двигателя имеют место и при его запуске после длительной стоянки автомобиля, т. е. когда двигатель холодный.

Исходя из перечисленных выше возможных режимов работы двигателя, можно выделить следующие условия, в которых ему приходится выполнять свои функции, и которые следует учитывать, разрабатывая конструкцию системы питания:

  • работа в режиме отсутствия нагрузки (холостой ход);
  • работа в режиме планируемых оптимальных нагрузок (средние нагрузки);
  • работа в условиях длительных повышенных нагрузок (максимальные нагрузки);
  • работа в условиях кратковременных экстремальных нагрузок (разгон, ускорение);
  • пуск холодного двигателя.

Для каждого из перечисленных режимов мощность двигателя различна, значит, система питания автомобиля должна гибко подстраиваться под сиюминутные требования, диктуемые внешними нагрузочными условиями (масса груза, состояние и профиль дороги и т. п.), намерениями водителя и другими обстоятельствами (например, пуск холодного двигателя).

Разумеется, нельзя все проблемы взваливать только на систему питания. Некоторую «ответственность» несет и трансмиссия автомобиля, например, коробка перемены передач, но, поскольку мы сейчас рассматриваем систему питания, то нас интересует, каким образом она должна реагировать на характер эксплуатации автомобиля и двигателя в тех или иных условиях.

Решение основных сиюминутных задач и выполнение насущных требований к системе питания обеспечивается регулированием качественных и количественных характеристик горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Количественные характеристики можно корректировать с помощью дроссельной заслонки (или педали акселератора), а вот качественный состав горючей смеси должен обеспечивать карбюратор. При этом должны учитываться следующие требования:

    пуск холодного двигателя требует очень богатой смеси (0,80 ≤ α ≥ 0,60), поскольку ухудшаются условия распыления и испарения топлива из-за малых скоростей движения горючей смеси и увеличения содержания в рабочей смеси остаточных газов, так как дроссельная заслонка прикрыта;

на холостом ходу в цилиндры двигателя следует подавать небольшое количество горючей смеси, но она должна быть слегка обогащенной, чтобы работа двигателя была устойчивой;

режим частичных (средних) нагрузок, являющийся основным (оптимальным) режимом работы двигателя характеризуется обедненной рабочей смесью, поскольку в этом режиме двигатель функционирует основную часть времени, и главное требование к данному режиму – максимальная экономия топлива (1,50 ≤ α ≥ 1,15);

режим полных (максимальных) нагрузок требует обогащения состава смеси (0,85 ≤ α ≥ 0,90);

режим ускорения (экстремальный режим – резкое увеличение мощности двигателя, например, при обгоне), требует значительного обогащения горючей смеси.

Простейший карбюратор, конструкция которого рассмотрена в этой статье, не способен обеспечить требуемый качественный состав горючей смеси, необходимый для работы двигателя в перечисленных режимах нагрузки.
Поэтому в конструкциях реальных современных карбюраторов предусмотрены специальные устройства, обеспечивающие корректировку состава горючей смеси в зависимости от постоянно изменяющихся потребностей автомобильного двигателя на различных режимах:

  • корректирующие устройства главных дозирующих систем;
  • приспособления для облегчения пуска двигателя;
  • системы холостого хода;
  • экономайзеры (обогатители);
  • ускорительные насосы (ускорители).

С особенностями работы и принципом действия этих дополнительных устройств, расширяющих круг возможностей простейшего карбюратора, можно ознакомиться в следующих статьях.

На автомобилях устанавливают поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра. В основу их действия положено свойство газов расширяться при нагревании. Рассмотрим принцип устройства и работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также его рабочие циклы.

Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным.

Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.

• Принцип работы ДВС (для просмотра нажмите на кнопку иллюстрации — Фото 2-5

Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ). Подробнее в статье «как устроены бензиновые и дизельные двигатели».

Впуск. По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.

Сжатие. После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.

Расширение или рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал.

При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 — 0.75 МПа, а температура до 950 — 1200оС.

Выпуск. При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.

Читать еще:  Датчик запуска двигателя ниссан цефиро

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

В отличие от бензинового двигателя, при такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600оС. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Впуск. При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздушного фильтра в цилиндр через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 — 0.095 МПа, а температура 40 — 60°С.

Сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ; впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.

Расширение или рабочий ход. Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 — 9 МПа, а температура 1800 — 2000°С. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ — происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 — 0.5 МПа, а температура до 700 — 900оС.

Выпуск. Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 — 0.12 МПа, а температура до 500-700оС. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Принцип работы многоцилиндровых двигателей

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).

Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

• Диаграмма работы двигателя по схеме 1-2-4-3 Фото 6

Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

1,5,1 Основные параметры двухконтурного турбореактивного двигателя

1. Тяга двигателя – Р, [Н].

Тяга двигателя является равнодействующей всех сил давления и трения, действующих на конструктивные элементы двигателя со стороны газового потока.

Удельная тяга двигателя характеризует техническое совершенство двигателя и определяет, какую тягу создает каждый килограмм рабочего тела.

Удельный расход топлива характеризует экономичность двигателя и определяется часовым расходом топлива, потребным для создания единицы тяги.

Удельная масса двигателя характеризует конструктивное совершенство и определяется отношением массы двигателя к развиваемой им тяге.

5. Степень двухконтурности – m.

Степень двухконтурности показывает, какая часть воздуха проходит через второй контур.

Величина m зависит от режима работы двигателя: на пониженных режимах она максимальна, на повышенных – минимальна.

1,5,2 Режимы работы трддф

Исходя из того, что боевой ЛА предназначен для выполнения широкого круга боевых задач в различных условиях эксплуатации, авиационные двигатели должны иметь широкий диапазон параметров. Эксплуатационные особенности авиационного двигателя как технического устройства определяются условиями, в которых работают его элементы. Уровни давления, температуры газового потока и частоты вращения роторов современного ГТД таковы, что длительная работа элементов конструкции на некоторых режимах недопустима по условиям прочности.

Все возможные режимы работы ГТД можно разделить на:

Основные установившиеся режимы.

Максимальный (М) – это режим работы двигателя с максимальной тягой (без форсирования) при данных условиях полета. Он достигается при максимальных значениях частоты вращения ротора и температуры газов перед турбиной. Время непрерывной работы на этом режиме ограничивается от десятков секунд до десятков минут. Применяется при взлете, наборе высоты и увеличении скорости полета.

Максимальный режим ГТД транспортных ЛА и вертолетов используется, в основном, только при взлете, поэтому он называется, как правило, взлетным.

Малый газ (МГ) – это режим работы двигателя с минимальной тягой, характеризуется минимальной частотой вращения ротора, при которой обеспечивается устойчивая работа компрессора и вырабатывается мощность, достаточная для привода агрегатов.

Применяется при запуске двигателя, проверке герметичности систем, при посадке самолета для уменьшения скорости и для охлаждения двигателя. Время непрерывной работы на этом режиме ограничено 10…15 минутами в связи с недостаточным воздушным охлаждением.

Крейсерские (К) – режимы наибольшей экономичности.

Применяется при полетах на максимальную дальность и продолжительность.Время непрерывной работы не ограничено.

Номинальный (Н) – характеризуется повышенной частотой вращения ротора по сравнению с крейсерскими режимами.

Применяется при необходимости увеличения скорости полета и набора высоты в течение длительного времени. Время непрерывной работы – от 30 минут до 2-х часов.

НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА — РЕФЕРАТЫ — Двигатель внутреннего сгорания

Реферат на тему

Двигатель внутреннего сгорания

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Области применения теплового расширения

ПОРШНЕВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Основы устройства поршневых ДВС

Принцип действия четырехтактного карбюраторного двигателя

Принцип действия четырехтактного дизеля

Принцип действия двухтактного двигателя

Рабочий цикл четырехтактных карбюраторных и дизельных двигателей

Рабочий цикл четырехтактного двигателя

Рабочие циклы двухтактных двигателей

ПОКАЗАТЕЛИ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ РАБОТУ ДВИГАТЕЛЕЙ

Среднее индикаторное давление и индикаторная мощность

Эффективная мощность и средние эффективные давления

Индикаторный КПД и удельный индикаторный расход топлива

Эффективный КПД и удельный эффективный расход топлива

Тепловой баланс двигателя

Значительный рост всех отраслей народного хозяйства требует перемещения

большого количества грузов и пассажиров. Высокая маневренность,

проходимость и приспособленность для работы в различных условиях делает

автомобиль одним из основных средств перевозки грузов и пассажиров.

Важную роль играет автомобильный транспорт в освоении восточных и

нечерноземных районов нашей страны. Отсутствие развитой сети железных дорог

и ограничение возможностей использования рек для судоходства делают

автомобиль главным средством передвижения в этих районах.

Автомобильный транспорт в России обслуживает все отрасли народного

хозяйства и занимает одно из ведущих мест в единой транспортной системе

страны. На долю автомобильного транспорта приходится свыше 80% грузов,

перевозимых всеми видами транспорта вместе взятыми, и более 70%

Автомобильный транспорт создан в результате развития новой отрасли

народного хозяйства — автомобильной промышленности, которая на современном

этапе является одним из основных звеньев отечественного машиностроения .

Начало создания автомобиля было положено более двухсот лет назад

(название «автомобиль» происходит от греческого слова autos — «сам» и

латинского mobilis — «подвижный»), когда стали изготовлять «самодвижущиеся»

повозки. Впервые они появились в России. В 1752 г. русский механик-самоучка

крестьянин Л.Шамшуренков создал довольно совершенную для своего времени

Читать еще:  Что такое капиталка двигателя c20ne

«самобеглую коляску», приводимого в движение силой двух человек. Позднее

русский изобретатель И.П.Кулибин создал «самокатную тележку» с педальным

приводом. С появлением паровой машины создание самодвижущихся повозок

быстро продвинулось вперед. В 1869-1870 гг. Ж.Кюньо во Франции, а через

несколько лет и в Англии были построены паровые автомобили. Широкое

распространение автомобиля как транспортного средства начинается с

появлением быстроходного двигателя внутреннего сгорания. В 1885 г.

Г.Даймлер (Германия) построил мотоцикл с бензиновым двигателем, а в 1886 г.

К.Бенц — трехколесную повозку. Примерно в это же время в индустриально

развитых странах (Франция, Великобритания, США) создаются автомобили с

двигателями внутреннего сгорания.

В конце XIX века в ряде стран возникла автомобильная промышленность. В

царской России неоднократно делались попытки организовать собственное

машиностроение. В 1908 г. производство автомобилей было организовано на

Русско-Балтийском вагоностроительном заводе в Риге. В течение шести лет

здесь выпускались автомобили, собранные в основном из импортных частей.

Всего завод построил 451 легковой автомобиль и небольшое количество

грузовых автомобилей. В 1913 г. автомобильный парк в России составлял около

9000 автомобилей, из них большая часть — зарубежного производства.

После Великой Октябрьской социалистической революции практически заново

пришлось создавать отечественную автомобильную промышленность. Начало

развития российского автомобилестроения относится к 1924 году, когда в

Москве на заводе АМО были построены первые грузовые автомобили АМО-Ф-15.

В период 1931-1941 гг. создается крупносерийное и массовое производство

автомобилей. В 1931 г. на заводе АМО началось массовое производство

грузовых автомобилей. В 1932 г. вошел в строй завод ГАЗ.

В 1940 г. начал производство малолитражных автомобилей Московский завод

малолитражных автомобилей. Несколько позже был создан Уральский

автомобильный завод. За годы послевоенных пятилеток вступили в строй

Кутаисский, Кременчугский, Ульяновский, Минский автомобильные заводы.

Начиная с конца 60-х гг., развитие автомобилестроения характеризуется особо

быстрыми темпами. В 1971 г. вступил в строй Волжский автомобильный завод

им. 50-летия СССР.

За последние годы заводами автомобильной промышленности освоены многие

образцы модернизированной и новой автомобильной техники, в том числе для

сельского хозяйства, строительства, торговли, нефтегазовой и лесной

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

В настоящее время существует большое количество устройств, использующих

тепловое расширение газов. К таким устройствам относится карбюраторный

двигатель, дизели, турбореактивные двигатели и т.д.

Тепловые двигатели могут быть разделены на две основные группы. 1.

Двигатели с внешним сгоранием — паровые машины, паровые турбины, двигатели

Стирлинга и т.д. 2. Двигатели внутреннего сгорания. В качестве

энергетических установок автомобилей наибольшее распространение получили

двигатели внутреннего сгорания, в которых процесс сгорания топлива с

выделением теплоты и превращением ее в механическую работу происходит

непосредственно в цилиндрах. На большинстве современных автомобилей

установлены двигатели внутреннего сгорания.

Наиболее экономичными являются поршневые и комбинированные двигатели

внутреннего сгорания. Они имеют достаточно большой срок службы,

сравнительно небольшие габаритные размеры и массу. Основным недостатком

этих двигателей следует считать возвратно-поступательное движение поршня,

связанное с наличием криво шатунного механизма, усложняющего конструкцию и

ограничивающего возможность повышения частоты вращения, особенно при

значительных размерах двигателя.

А теперь немного о первых ДВС. Первый двигатель внутреннего сгорания

(ДВС) был создан в 1860 г. французским инженером Этвеном Ленуаром, но эта

машина была еще весьма несовершенной. В 1862 г. французский изобретатель Бо

де Роша предложил использовать в двигателе внутреннего сгорания

четырехтактный цикл: 1)всасывание; 2) сжатие; 3) горение и расширение; 4)

выхлоп. Эта идея была использована немецким изобретателем Н.Отто,

построившим в 1878 г. первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

двигателя достигал 22%, что превосходило значения, полученные при

использовании двигателей всех предшествующих типов.

Быстрое распространение ДВС в промышленности, на транспорте, в сельском

хозяйстве и стационарной энергетике была обусловлена рядом их положительных

Осуществление рабочего цикла ДВС в одном цилиндре с малыми потерями

значительным перепадом температур между источником теплоты и холодильником

обеспечивает высокую экономичность этих двигателей. Высокая экономичность —

одно из положительных качеств ДВС. Среди ДВС дизель в настоящее время

является таким двигателем, который преобразует химическую энергию топлива в

механическую работу с

наиболее высоким КПД в широком диапазоне изменения мощности. Это качество

дизелей особенно важно, если учесть, что запасы нефтяных топлив ограничены.

К положительным особенностям ДВС стоит отнести также то, что они могут

быть соединены практически с любым потребителем энергии. Это объясняется

широкими возможностями получения соответствующих характеристик изменения

мощности и крутящего момента этих двигателей.

Рассматриваемые двигатели успешно используются на автомобилях тракторах

, сельскохозяйственных машинах, тепловозах, судах ,электростанциях и т.д.,

т.е. ДВС отличаются хорошей приспособляемостью к потребителю.

Сравнительно невысокая начальная стоимость, компактность и малая масса

ДВС позволили широко использовать их на силовых установках, находящих

широкое применение и имеющих небольшие размеров моторного отделения.

Установки с ДВС обладают большой автономностью. Даже самолеты с ДВС

могут летать десятки часов без пополнения горючего. Важным положительным

качеством ДВС является возможность их быстрого пуска в обычных условиях.

Двигатели, работающие при низких температурах, снабжаются специальными

устройствами для облегчения и ускорения пуска. После пуска двигатели

сравнительно быстро могут принимать полную нагрузку. ДВС обладают

значительным тормозным моментом, что очень важно при использовании их на

Положительным качеством дизелей является способность одного двигателя

работать на многих топливах. Так известны конструкции автомобильных

многотопливных двигателей, а также судовых двигателей большой мощности,

которые работают на различных топливах – от дизельного до котельного

мазута. Но наряду с положительными качествами ДВС обладают рядом

недостатков. Среди них ограниченное по сравнению, например с паровыми и

газовыми турбинами агрегатная мощность. Высокий уровень шума, относительно

большая частота вращения коленчатого вала при пуске и невозможность

непосредственного соединения его с ведущими колесами потребителя,

Токсичность выхлопных газов, возвратно-поступательное движение поршня,

ограничивающие частоту вращения и являющиеся причиной появлений не

уравновешенных сил инерции и моментов от них. Но невозможно было бы

создание двигателей внутреннего сгорания, их развития и применения, если бы

не эффект теплового расширения. Ведь в процессе теплового расширения

нагретые до высокой температуры газы совершают полезную работу. Вследствие

быстрого сгорания смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, резко

повышается давление, под воздействием которого происходит перемещение

поршня в цилиндре. А это-то и есть та самая нужная технологическая функция,

т.е. силовое воздействие, создание больших давлений, которую выполняет

тепловое расширение, и ради которой это явление применяют в различных

технологиях и в частности в ДВС. Именно этому явлению я хочу уделить

внимание в следующей главе.

Тепловое расширение — изменение размеров тела в процессе его

изобарического нагревания (при постоянном давлении). Количественно тепловое

расширение характеризуется температурным коэффициентом объемного расширения

B=(1/V)*(dV/dT)p, где V — объем, T — температура, p — давление. Для

большинства тел B>0 (исключением является, например, вода, у которой в

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector