Що називають двигуном внутрішнього згоряння?

Двигуном внутрішнього згоряння називається такий тепловий двигун, в якому хімічна енергія палива перетворюється в теплову, а теплова - в механічну всередині циліндрів з рухомими поршнями або всередині спеціальних камер (газотурбінні та реактивні двигуни). Кеш

Чого складається двигун внутрішнього згоряння?

Двигун внутрішнього згоряння складається з таких механізмів і систем: ♦ кривошипно-шатунного механізму; ♦ механізму газорозподілу; ♦ системи охолодження; ♦ системи мащення; ♦ системи живлення; ♦ системи запалювання (тільки в карбюраторних двигунах). КешСхожі

Як працює чотиритактний двигун?

Чотиритактним двигун називається тому, що повний робочий процес розбитий на чотири проміжки — такти. Із цих тактів тільки один робочий, тобто такий, під час якого відбувається переміщення поршня під дією газів, що виділяються від згоряння паливо-повітряної суміші. Кеш

Двигун внутрішнього згоряння — Вікіпедія Принцип роботи чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння. Такти: 1. Впуск. 2. Стиснення. 3. Робочий хід. 4. Випуск Конструкція і принцип дії See more

Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО АВТОМОБІЛЬНІ ДВИГУНИ

1 Двигуни внутрішнього згоряння, їх переваги і недоліки

На автомобілях та інших видах дорожньо-транспортних засобів ( ДТЗ ) в c тановлються , в основному, двигуни внутрішнього згоряння ( ДВЗ ). Двигуном внутрішнього згоряння називається такий тепловий двигун, в якому хімічна енергія палива перетворюється в теплову, а теплова - в механічну всередині циліндрів з рухомими поршнями або всередині спеціальних камер (газотурбінні та реактивні двигуни).

У двигунах зовнішнього згоряння - горіння палива відбувається поза двигуном і продукти згоряння не являються робочим тілом. Робоче тіло - це газ, який виконує роботу в надпоршневому просторі двигуна (рухає поршень). Наприклад, в бензиновому двигуні під час процесу впуску в циліндри надходить суміш парів бензину з повітрям – горюча суміш, далі ця суміш змішується в циліндрі з залишковими газами і утворюється робоча суміш. Після згоряння робочої суміші утворюються продукти згоряння. Горюча суміш, робоча суміш та продукти згоряння є робочим тілом.

За характером розширення робочого тіла ДВЗ можна розділити на два види :

На автомобілях, як правило, застосовуються п оршневі ДВЗ .

- добра паливна економічність ;

- швидкість пуску та постійна готовність до дії.

- несприятлива форма тягової характеристики ДТЗ , внаслідок чого їх необхідно агрегатувати з коробкою передач;

- нездатність до пуску під навантаженням;

- високі експлуатаційні вимоги до пального;

- великі затрати на виготовлення;

- забруднення атмосфери токсичними речовинами та шумність.

Інші типи ДВЗ не набули широкого розповсюдження на автомобілях. Зокрема, роторно-поршневі (РПД) і газотурбінні (ГТД) двигуни через більшу експлуатаційну витрату палива та ряд інших причин.

2 Історія виникнення і розвитку ДВЗ

Перший поршневий ДВЗ , що дістав практичне використання, побудував в 186 0 р. французький механік Жан Ленуар . Це був двигун на базі парової машини, двотактний, подвійної дії, без стиску, тому він мав дуже низький ефективний ККД. На 1/3 частині ходу поршня відбувався впуск свіжого заряду, на 2/3 - згоряння і розши­рення, а випуск на повному зворотньому ходу поршня. Працював на світильному газі з займанням від електричної іскри.

У 1862 р. французький інженер Альфонс Бо де Роша розробив теорію чотиритактного робочого процесу із стиском суміші. А в 1877 р. німецький вчений і підприємець Ніколаус Отто виготовив перший чотиритактний стаціо­нарний газовий двигун . Зараз практично всі сучасні бензинові та газові двигуни працюють за циклом Отто.

Офіційно винахідниками автомобільних бензинових двигунів визнані два німецькі конструктори : Готліб Даймлер , який створив за патентом від 1885 р. мотоцикл та Карл Бенц , який за патентом від 1886 р. побудував триколісний екіпаж з бензиновим двигуном .

Бажання підвищити економічність ДВЗ при з вело до створення двигуна з запалюванням від стиску. Патент на принцип дії такого двигуна одержав у 1892 р. німецький інженер Рудольф Дизель. Двигун мав працювати на кам'яновугільному пилу, але виявився нероботоздатним . Тільки в 1897-1899 р.р було отримано робо­тоздатну конструкцію двигуна, що працював на гасі, який впорскувався в ци­ліндр попередньо стиснутим у компресорі повітрям - компресорний дизель.

Перший бензиновий двигун з прийнятними для транспортного засобу експлуатаційними показниками сконструював і побудував для дирижабля ка­пітан російського флоту Гнат Костович у 1885 р. Перший безкомпресорний дизель побудували на заводі "Руський дизель" за проектом інженера Г.В. Трінклера в 1901 р. Подальші успіхи в розвитку моторобудування стали можливими завдяки розробці теорії ДВЗ , яку започаткував в 1906 р. проф. МВТУ В.І. Гриневецький , розробивши метод теплового розрахунку двигуна.

Подальший розвиток автомобільних двигунів буде здійснюватися в таких напрямках:

- покращення паливної економічності;

- зниження токсичності та шумності;

- підвищення потужності при зменшенні металомісткості та габаритних розмірів;

- підвищення надійності та ресурсу;

- використання альтернативних видів палива.

ДВЗ можна класифікувати за такими ознаками:

1) за призначенням: стаціонарні та транспортні (автомобільні, тракторні, тепловозні, авіаційні);

2) за видом використовуваного палива:

а) легкого (бензин, легроїн , гас, бен­зол, спирт);

б) важкого (дизпаливо, солярове масло, мазут, рослинні олії);

в) газоподібного (природний газ, нафтові гази (пропан і бутан);

г) змішаного ( бензогазові суміші, газодизелі);

3) за способом здійснення робочого циклу: двотактні і чотиритактні ( без наддуву і з наддувом );

4) за способом сумішоутворення:

а) з зовнішнім сумішоутворенням (карбюраторні та з впорскуванням бензину у впускний трубопровід);

б) з внутрішнім сумішоутворенням (дизелі та з впорскуванням бензину в циліндри);

5) за способом займання робочої суміші: з іскровим запалюванням, з запалюванням від стиску, з займанням газового палива від запальної дози рідкого палива (газодизелі);

6) за способом регулювання потужності: з якісним, кількісним та комбінованим регулюванням;

7) за способом охолодження: з рідинним та повітряним охолодженням.

На сучасних автомобілях переважно застосовуються чотиритактні ДВЗ – бензинові або дизелі.

Такт - частина робочого циклу, яка відбувається за один хід поршня від однієї мертвої точки до іншої.

Ро­бочий цикл - сукупність послідовних процесів, які періодично повторюються у двигуні: впуск свіжового заряду, його стиск, згоряння робочої суміші, розширення (робочий хід), випуск відпрацьованих газів (5 процесів).

Причиною меншого поширення двотактних двигунів є гірша їх паливна економічність, хоч їх потужність за одинакових умов є більшою в середньому в 1,6 раза .

4 Принципи роботи поршневих двигунів

Одинакові принципи перетворення теплової енергії палива, що виділяється під час його згоряння, в механічну роботу визначили схожість конструктивних схем всіх поршневих двигунів. На рис. 1 показана типова схема поршневого двигуна, який складається з циліндра 2 з камерою згоряння 6, поршня 4 з кільцями 5, шатуна 3 і колінчастого вала 1, які забезпечують перетворення зворотньо-поступального руху поршня в обертальний рух колінчастого вала, впускного 7 і випускного 10 клапанів, які регулюють відкриття і закриття відповідно впускного 8 і випускного 11 каналів, маховика 14, який забезпечує рівномірність обертання колінчастого вала, картера 13 і піддона 15, корінних підшипників 16. Всі конструктивні схеми поршневих двигунів характеризуються деякими основними параметрами. До них відносяться діаметр циліндра D і хід поршня S , який рівний подвоєному радіусу кривошипа r , робочий об`єм циліндра V і об`єм камери згоряння V , сума яких є повним об`ємом циліндра V . Робочий цикл чотиритактного поршневого двигуна здійснюється за два оберти колінчастого вала, що відповідає чотирьом ходам (тактам) поршня від однієї мертвої точки до іншої: 1 – наповнення циліндра свіжим зарядом; 2 – стиск;

3 – розширення (робочий хід); 4 – випуск відпрацьованих газів.

Для забезпечення періодичності повторення робочих процесів ДВЗ оснащені двома механізмами (кривошипно-шатунним і газорозподільним) і рядом систем: живлення, охолодження, мащення, запалювання.

Рис. 1. Схема поршневого ДВЗ

5 Режими роботи і характеристики автомобільних двигунів

Автомобільні двигуни працюють на сталих і несталих режимах. Сталим вва­жається режим роботи двигуна, під час якого його основні параметри (крутний момент Мк , частота обертання колінчастого вала n ) незмінні протягом певного часу (наприклад, під час руху автомобіля по рівній дорозі з постійною швидкістю). Всі інші режими роботи - розгін, сповільнення, примусовий холостий хід - не­сталі

Роботу двигуна на сталих режимах можна оцінити за його харак­теристиками. Характеристикою двигуна називається залежність (як правило, графічна) показників двигуна від режиму роботи або від параметрів, пов'язаних з регулюванням його основних систем. Режим роботи двигуна визначається частотою обертання колінчастого вала і навантаженням.

Характеристики, які являють собою залежність показників двигуна від частоти обертання колінчастого вала при незмінному положенні органа керування паливоподачею, називаються швидкісними. Залежності показників двигуна від наванта­ження при фіксованій частоті обертання колінчастого вала називаються наван­тажувальними характеристиками .

Рис. 2. Поле навантажувальних і швидкісних режимів автомобільного двигуна

На швидкісній характеристиці двигуна (рис. 2), яка являє собою залежність крутного моменту, який розвивається на колінчастому валу двигуна, від частоти обертання колінчастого вала, схематично показано поле навантажувальних і швидкісних ре­жимів роботи автомобільного двигуна. Вище осі абсцис розміщена область актив­них режимів роботи двигуна (А). На цих режимах робота двигуна позитивна. Зверху поле обмежене кривою 1 максимального крутного моменту по зовнішній швидкіс­ній характеристиці; справа - регулятор­ною гілкою 2 або гілкою зменшення частоти обертання при перевищенні номінального значення ; зліва - мінімальною стій­кою частотою обертання 3 вала при даному навантаженні.

Точки, які лежать на осі абсцис, відповідають режиму холостого ходу, по­чинаючи від мінімальної частоти обертання на холостому ходу (4) і закінчуючи максимальною частотою обер­тання при роботі на холостому ходу (5).

Нижче лінії абсцис розміщені пасивні режими роботи двигуна. В цій зоні, обмеженій знизу кривою крутного моменту, необхідного для провертання колінчастого вала двигуна, двигун працює в режимі вибігу або на примусовому холостому ходу ( ПХХ ), тобто при гальмуванні автомобіля двигуном.

Крім цих характеристик поршневих двигунів широко викори­стовуються так звані регулювальні характеристики, які являють собою залежності показників роботи двигуна від регулювального параметра (наприклад, коефіцієнта надлишку повітря, кута випередження запалювання, кута ви­передження впорскування палива і т.д.). Ці характеристики використовуються для визначення оптимальних параметрів роботи систем живлення і запалювання.

Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння

Поняття про двигуни внутрішнього згоряння

Мета заняття:
дидактична: Засвоєння знань з загальних понять про двигуни внутрішнього згоряння;
виховна: виховати в учнів повагу та любов до обраної професії.

Вид заняття: урок пояснення.

Тип уроку: комбінований.

Методи і засоби навчання: інформаційно-повідомляючий, пояснювально-ілюстративний з елементами проблемності, репродуктивні, методи роботи з книгою, усний контроль, тестовий контроль.

Міжпредметні зв’язки:
предмети, що забезпечують: Фізика, Хімія;
предмети, які забезпечуються: Сільськогосподарські машини, Будова і ТО вантажного автомобіля.

Забезпечення заняття:
наочні посібники: модель двигуна внутрішнього згоряння, плакати, картки-завдання.;
технічні засоби навчання: ноутбук, портативний проектор, ППЗ "Трактори і автомобілі".

Робочі місця: кабінет № 9.

Література:
основна: А. Ф. Головчук., В. Ф. Орлов., О. П. Строков «Експлуатація та ремонт сільськогосподарської техніки». Підручник у 3 кн. – К.: Грамота, 2003 – кн. 1: Трактори.- 336с.: іл. Я. Ю. Білоконь., А. І. Окоча., С. П. Коханівський «Трактори». – К.: Урожай, 1987 із змінами, переклад на укр. 1991-368 с.

Тривалість уроку: 45 хв.

Структура уроку:
1: Організаційна частина.
2: Актуалізація опорних знань учня.
3: Формування знань учнів.
4: Застосування здобутих знань.
5: Підбиття підсумків уроку і повідомлення домашнього завдання.

Хід уроку:
1: Організаційна частина - 3 хв.
1.1. Перевірка присутності учнів та готовності їх до уроку.
1.2. Підготовка до сприйняття матеріалу.
1.3. Доведення теми уроку.
2: Актуалізація опорних знань: - 7 хв.
2.1. Роздача карток-завдань для тестового контролю.
2.2. Пояснення ходу виконання тестової контрольної роботи.
3: Формування знань учнів. - 24 хв.

План уроку:
1: Класифікація та загальна будова двигунів внутрішнього згоряння.
2: Поняття про принцип дії двигунів внутрішнього згоряння. Поняття про «мертві точки», хід поршня, робочий об’єм циліндра (літраж), ступінь стиснення.

1. Класифікація та загальна будова двигуна внутрішнього згоряння

Двигун внутрішнього згоряння призначений для перетворення хімічної енергії згоряючого палива в теплову, яка переходить в механічну роботу вала, що обертається.

Отже, двигун внутрішнього згоряння являється джерелом механічної енергії.

Велика різноманітність транспортних засобів і функцій, які вони виконують, зумовило створення значної кількості різноманітних двигунів.

виконують, зумовило створення значної кількості різноманітних двигунів. ДВЗ класифікують за такими основними ознаками (рис. 1.1).

Рис. 1. 1 Класифікація двигунів внутрішнього згорання

ДВЗ повинен відповідати своєму призначенню і мати високі техніко- економічні і екологічні показники.

Основними вимогами до ДВЗ є:

• простота конструкції і надійність роботи на різних експлуатаційних режимах;
• мінімальні габаритні розміри та маса при необхідній потужності, надійності і довговічності;
• висока економічність щодо витрат палива і мастил при роботі на різних експлуатаційних режимах і кліматичних умовах;
• високий моторесурс протягом якого двигун повинен працювати надійно і економічно до КР;
• безвідмовний пуск за різних температурних умов і добра прийомистість;
• найповніше зрівноваження сил та моментів рухомих мас та забезпечення заданого ступеня нерівномірності обертання колінчастого вала;
• низький рівень викидів токсичних компонентів та шуму і повна безпечність незалежно від умов експлуатації.

• кривошипно-шатунний механізм;
• газорозподільний механізм;
• система охолодження;
• система мащення;
• система живлення повітрям і паливом;
• система запуску;
• система запалювання (тільки у карбюраторних двигунах).

2. Поняття про принцип дії двигуна внутрішнього згоряння.

Принцип дії двигуна оснований на властивості газів розширюватись. Він складається із 4-х ходів поршня, при яких в циліндрі протікають процеси впуску свіжого повітря, стиску його, подачі і згоряння палива та розширення гарячих газів, випуску відпрацьованих газів. Чергуючись у такій послідовності, ці процеси становлять робочий цикл двигуна.

Під час роботи двигуна поршень переміщується в циліндрі, наближаючись до осі колінчастого вала або віддаляючись від неї.

Положення поршня, при якому віддаль його днища до осі колінчастого вала найбільша називається верхньою мертвою точкою (ВМТ).

При найменшому віддалені від осі колінчастого вала, поршень займає положення, яке називається нижньою мертвою точкою (НМТ).

Частина робочого циклу, під час руху поршня від однієї мертвої точки до іншої називається тактом.

Відстань S, яку проходить поршень між мертвими точками, називається ходом поршня:

Де R – радіус кривошипа колінчастого вала.

Рис. 2.1 Схема поршневого двигуна внутрішнього згорання

За один хід поршня (наприклад від ВМТ до НМТ) колінчастий вал повертається на пів-оберти.

Порожнина під поршнем, який знаходиться у ВМТ називається об’ємом камери згоряння (стиску) V_с, а порожнина над поршнем, коли він знаходиться у НМТ – повним б’ємом циліндра.

Об’єм циліндра, що звільняє поршень при переміщенні від ВМТ до НМТ називається робочим об’ємом V_р.

Повний об’єм циліндра – це сума б’ємів камери стиску та робочого б’єму:

Відношення повного об’єму циліндра до об’єму камери стиску називається ступенем стиску (ε):

Ступінь стиску показує у скільки разів зменшується об’єм над поршнем при його русі від НМТ до ВМТ. Сума робочих об’ємів циліндрів двигуна називається літражем двигуна.

4: Застосування здобутих знань. – 5 хв.
4.1 Як класифікують двигуни внутрішнього згоряння?
4.2 Як називається положення поршня коли він знаходиться найдальше від осі колінчастого вала?
4.3 Що називається робочим циклом двигуна внутрішнього згоряння?

5:Підбиття підсумків уроку і повідомлення домашнього завдання. – 5 хв.
5.1 Оголошення оцінок учням за роботу на уроці.
5.2 Підведення підсумків про досягнення мети на уроці.
5.3 Повідомлення домашнього завдання.

Домашнє завдання:
Література основна:
А. Ф. Головчук., В. Ф. Орлов., О. П. Строков «Експлуатація та ремонт сільськогосподарської техніки» ст. 13-16. Я. Ю. Білоконь., А. І. Окоча., С. П. Коханівський «Трактори» ст. 12-14.

Офіційні документи