Komunalne instytucja edukacyjna
Szkoła średnia nr 6
Streszczenie na temat fizyki na ten temat:
Silniki spalanie wewnętrzne. Ich zalety i wady.
Student 8 „A”
Butrinova Alexandra
Nauczyciel: Shulpina Taisiya Vladimirovna
1. Wprowadzenie ……………………………………………………………… .. Strona 3
Aby zastosować tę koncepcję do silnika, spójrzmy na poniższy schemat. Na schemacie widzimy tłok nr 1 na końcu jego siły uderzenia w jego dolny martwy punkt; dlatego tłok nr 3 będzie na końcu suwu sprężania, aby włączyć mieszankę, po czym tłok nr 4 znajdzie się na końcu suwu ssania, a tłok nr 2 będzie na końcu suwu. biegać.
Jeśli weźmiemy pod uwagę, że w przypadku, gdy silnik całkowicie wypełni swoje cylindry, będzie miał więcej wysoka kompresja i bardziej wydajne spalanie, jasne jest, że zawory wlotowe odgrywają ważną rolę w osiągnięciu tego. Jednym z najważniejszych osiągnięć w tej dziedzinie jest niewątpliwie konstrukcja silników wielozaworowych. Jeśli w typowy silnik mamy zawór wydechowy i zawór wlotowy dla każdego cylindra silnik wielozaworowy może mieć trzy zawory dolotowe i dwa zawory wydechowe na cylinder, czyli będzie miał pięć zaworów na cylinder.
1.1 Cel pracy
1.2 Zadania
2. Główna część.
2.1 Historia powstania silników spalinowych ………………. Strona 4
2.2.Ogólne urządzenie silniki spalinowe ...................... Strona 7
2.2.1 Silniki dwusuwowe i czterosuwowe
spalanie wewnętrzne; ………………………………………. …………… .. Strona 15
Jeśli silnik składa się z czterech cylindrów, będzie miał w sumie dwadzieścia zaworów. Mówią, że jest to łatwe, ale liczba zaworów powoduje problemy projektowe, aby mogły działać. Krzywki, jedna do poruszania ssaniem i jedna do poruszania się spaliny. Ten, który poruszy wydech, będzie miał osiem krzywek w czterech parach, a ten, który poruszy krzywki wlotowe, musi mieć dwanaście krzywek w czterech równych grupach. Ponadto przestrzeń dostępna w głowicy cylindrów dla każdego cylindra jest zbyt mała, aby pomieścić pięć zaworów, przez co zmniejsza się ich średnica.
2.3 Nowoczesne silniki spalinowe.
2.3.1 Nowe rozwiązania konstrukcyjne wdrożone w silniku spalinowym; …………………………………………………………………………. 21
2.3.2 Wyzwania stojące przed projektantami .............................. Strona 22
2.4 Zalety i wady w stosunku do innych typów silników spalinowych ………………………………………………………… .. str.23
Zatem oprócz zaworów było wystarczająco dużo miejsca, aby pomieścić świecę zapłonową. Szczegół głowicy w cylindrze z 5 zaworami. Szczegół głowicy 4 cylindrów. Jak widać na poprzedniej ilustracji, przestrzeń na zawory ma kluczowejednak objętość powietrza, które zostało odebrane i wydalone, jest znacznie wyższa niż w systemach z mniejszą liczbą zaworów. Prowadzi to do większej wydajności napełniania butli i spalin praktycznie bez ograniczeń. Rezultat: wysokowydajny silnik o bardzo niskiej emisji spalin.
2.5 Zastosowanie silnika spalinowego. …………………… .strona 25
3. Wniosek ……………………………………………………………………. Str. 26
4. Referencje ……………………………………………………… .. Str. 27
5. Załączniki …………………………………………………………………. Str. 28
1. Wprowadzenie.
1.1 Cel pracy:
Aby przeanalizować odkrycie i osiągnięcia naukowców w zakresie wynalezienia i zastosowania silnika spalinowego (D.V.S.), porozmawiaj o jego zaletach i wadach.
Duży udział mają dwutlenek węgla i inne szkodliwe cząsteczki emitowane przez rury wydechowe pojazdów z silnikami spalinowymi, ponieważ ich liczba jest tak duża. Przyczynia się do efektu cieplarnianego, kwaśnego deszczu i warstwy ozonowej: - Efekt cieplarniany: spalanie paliw kopalnych zwiększa ilość dwutlenku węgla w atmosferze, która.
Kwaśne deszcze: spowodowane głównie przez azot. Wyzwalane przez rury wydechowe. Po zmieszaniu tego zanieczyszczenia z parą wodną i tlenem z atmosfery powstają kwasy azotowy i siarkowy. Ta mieszanina spada z deszczem, zwiększając kwasowość jezior, rzek i ogólnie substratów, w tym roślin i zwierząt.
1.2 Zadania:
1. Przestudiować niezbędną literaturę i opracować materiał
2. Przeprowadzić badania teoretyczne (D.V.S.)
3. Dowiedz się, który z (D.V.S.) jest lepszy.
2. Główna część.
2.1 .Historia powstania silnika spalinowego .
Projekt pierwszego silnika spalinowego (ICE) należy do słynnego wynalazcy kotwicy zegarka Christiana Huygensa i został zaproponowany w XVII wieku. Co ciekawe, proch strzelniczy miał być wykorzystywany jako paliwo, a sam pomysł zrodził się z działa artyleryjskiego. Wszystkie próby Denisa Papena zbudowania samochodu na takiej zasadzie zakończyły się niepowodzeniem. Historycznie pierwszy działający silnik spalinowy opatentowany w 1859 r. Przez belgijskiego wynalazcę Jean-Josepha Etienne Lenoira (ryc. Nr 1)
Chociaż pojazdy muszą mieć katalizatory w tłumiku wydechowym rura wydechowa, ten środek jest niewystarczający. Będziemy musieli zrobić małe zmiany do silnika, aby go dostosować. Pod koniec stulecia pojawiają się nowe problemy z samochodem: z jednej strony podejmowane są próby utrzymania poziomu dotychczas osiągniętych korzyści, az drugiej strony maksymalnego ograniczenia zużycia energii w możliwym zakresie oraz zanieczyszczenia powodowane przez emisje gazu. Samochód elektryczny w tym sensie jest wyraźną alternatywą.
Tworzone są prototypy pojazdów z silnikami elektrycznymi. Alternatywą jest silnik z częściami ceramicznymi zamiast stopów. Silnik ceramiczny działa 10 razy dłużej, ponieważ zużycie jest prawie zerowe. Nie wymaga chłodzenia ani smarowania silnika, ponieważ jest zdolny do większej wydajności wysokie temperatury bez wycieku ciepła.
Silnik Lenoir ma niską sprawność cieplną, a ponadto, w porównaniu z innymi tłokowymi silnikami spalinowymi, miał wyjątkowo niską moc pobieraną z jednostki objętości roboczej cylindra.
Silnik z 18-litrowym cylindrem uzyskał moc zaledwie 2 koni mechanicznych. Niedociągnięcia te wynikały z braku kompresji silnika Lenoir mieszanka paliwowa przed zapłonem. Silnik Otto, równy jego mocy (w cyklu którego przewidziano specjalny suw sprężania), ważył kilka razy mniej i był znacznie bardziej kompaktowy.
Nawet oczywiste zalety silnika Lenoir to stosunkowo niski poziom hałasu (konsekwencja wydechu prawie pod ciśnieniem atmosferycznym), i niski poziom wibracje (konsekwencja bardziej równomiernego rozłożenia ruchów roboczych w cyklu) nie pomogły mu wytrzymać konkurencji.
Wymaga to znacznie wyższej energii, ponieważ spalanie jest idealne, zapewniając lepszą wydajność przy mniejszym zużyciu i bez. Emituj gazy zanieczyszczające, takie jak tlenek węgla. Powodem, dla którego nie jest używany, z wyjątkiem prototypów, jest to, że ceramika jest bardzo delikatna i może zostać rozbita małym uderzeniem, ale poszukiwane są rozwiązania tego problemu.
Elektryczne w mieście i płonące na autostradzie, gdzie potrzebna jest większa autonomia. Jest to samochód z „startem i montażem” silnika. Musimy także wziąć pod uwagę Słońce, najliczniejszą i najmniej zanieczyszczającą energię dostępną na naszej planecie. Opracowano już setki modeli samochodów, które poruszają się za pośrednictwem energii fotowoltaicznej. panele słoneczne. Akumulatory elektryczne pozwalają im działać nawet wtedy, gdy słońce jest ukryte.
Jednak podczas pracy silników okazało się, że zużycie gazu na moc wynosi 3 metry sześcienne / m. na godzinę do miejsca szacowanego około 0,5 metra sześciennego / m. Współczynnik korzystne działanie Silnik Lenoira wyniósł zaledwie 3,3%, podczas gdy silniki parowe w tym czasie osiągnął c.p. 10%.
W 1876 roku Otto i Langen wystawiali na drugiej światowej wystawie w Paryżu nowy silnik moc 0,5 KM (ryc. nr 2)
Coraz więcej producentów samochodów stawia na samochody elektryczne jako alternatywę dla samochodów napędzanych silnikami spalinowymi. Te ostatnie działają oczywiście dzięki produktom naftowym, takim jak benzyna lub olej napędowy.
Z biegiem lat widzieliśmy, jak marki zaczynają prezentować elektryczne wersje niektórych z nich słynne modele. Jednak ci, którzy mają większy wpływ, wolą tworzyć zakresy zróżnicowanych pojazdów.
Rynek samochodów elektrycznych rozwija się powoli, ale z pewną definicją. Stopniowo widzimy, jak poziomy tego typu nabierają tempa silniki alternatywne. Jest powolny, ale stały, co powoduje, że zastanawiamy się, czy naprawdę jesteśmy gotowi stawić czoła transformacji floty samochodowej.
Ryc. 2 Silnik Otto
Pomimo niedoskonałości konstrukcji tego silnika, przypominającej pierwsze maszyny parowo-atmosferyczne, wykazywał on wówczas wysoką wydajność; zużycie gazu wyniosło 82 metry sześcienne. moc na godzinę i wydajność wyniósł 14%. W ciągu 10 lat wyprodukowano około 10 000 takich silników dla małego przemysłu.
Przed skokiem do basenu i zakupem samochód elektryczny, musisz wiedzieć, jakie są jego zalety i wady w porównaniu z samochodami napędzanymi silnikami spalinowymi. Dlatego będziemy analizować te dwie sekcje.
Brak emisji zanieczyszczających cząstek jako elementu różnicowego
Dwie główne zalety samochodu elektrycznego to koszt na kilometr i brak emisji spalin podczas jazdy. Przy cenie około 1 euro za 100 kilometrów jest to opcja, aby wziąć to pod uwagę. Nie ma to nic wspólnego ze zużyciem samochodu z silnikiem spalinowym, co powinno również zwiększyć koszt paliwa. Z drugiej strony ważne jest podkreślenie braku emisji zanieczyszczeń. Rzeczywiście, należy wziąć pod uwagę zanieczyszczenie emitowane przez energię, którą obciążamy tego typu pojazd.
W 1878 roku Otto zbudował czterosuwowy silnik oparty na koncepcji Boude-Roche. Wraz z wykorzystaniem gazu jako paliwa pomysł wykorzystania benzyny, benzyny i benzyny ciężkiej jako materiału do mieszanka paliwowa, a od lat 90. i nafty. Zużycie paliwa w tych silnikach wynosiło około 0,5 kg na moc na godzinę.
Ponadto eliminowane jest również zanieczyszczenie hałasem, co nie jest brane pod uwagę, ale stanowi poważny problem w dużych miastach, który wpływa na zdrowie, ponieważ jest znany jako zanieczyszczenie-zanieczyszczenie. Inne korzystne aspekty, na które należy zwrócić uwagę, to obniżenie podatków i zmniejszenie obciążających je wydatków pojazdy przed swoimi odpowiednikami z benzyną.
Pomimo tych wad istnieje wiele zalet, a oczekiwania dotyczące wzrostu tego typu pojazdów są znaczące. Zwłaszcza, gdy masz wsparcie rosnącej liczby marek, w tym oczywiście tzw. Premium. Pojazdy elektryczne wydają się związane z przyszłością. przemysł motoryzacyjnyZ tego powodu będziemy Cię informować o wszystkich wiadomościach pojawiających się w tym segmencie.
Od tego czasu silniki spalinowe (D.V.S.) zmieniły konstrukcję, na zasadzie pracy, materiałów użytych do produkcji. Silniki spalinowe stały się mocniejsze, bardziej kompaktowe, lżejsze, ale nadal w silniku spalinowym na każde 10 litrów paliwa tylko około 2 litry są wykorzystywane do użytecznej pracy, pozostałe 8 litrów jest marnowane. Oznacza to, że wydajność ICE wynosi tylko 20%.
Możemy zdefiniować silniki benzynowe jako maszyny termodynamiczne, odpowiedzialne za przekształcanie chemicznej energii zapłonu, spowodowanej mieszaniem powietrza i paliwa, w energię mechaniczną, aby spowodować przemieszczenie pojazdu. Silniki wybuchowe wykorzystujące benzynę jako paliwo są strukturalnie bardzo podobne do tych, które wykorzystują olej napędowy lub olej napędowy, chociaż każdy z nich może wytwarzać różne wydajności.
Jak działa silnik gazowy?
Silniki benzynowe, jak już wskazaliśmy, pracują cyklicznie cztery razy, co można w przybliżeniu wytłumaczyć faktem, że działają one w następujący sposób. Wejście: Po pierwsze, zawór wlotowy otwiera się przez zasysanie mieszanki powietrza i paliwa do cylindrów. Kompresja: krótko przed dnem martwy punkt zawór zamyka się, a tłok unosi się, ściskając mieszaninę. Wybuch: na krótko przed górnym martwym punktem iskra z świecy zapłonowej przeskakuje powyżej czternastu tysięcy woltów z obwodu wysokiego napięcia, który powoduje wybuch i opadanie tłoka. Możemy założyć, że silniki benzynowe mają ogólnie lepszą wydajność, ponieważ ich spalanie generuje większą moc, zawsze określoną liczba oktanowa zużyte paliwo, zwłaszcza jeśli weźmiemy pod uwagę kryteria takie jak prędkość lub zdolność przyspieszania.
2. 2. Ogólny układ silnika spalinowego.
W sercu każdego D.V.S. polega na ruchu tłoka w cylindrze pod działaniem ciśnienia gazu, które powstaje podczas spalania mieszanki paliwowej, zwanej dalej pracą. Jednocześnie samo paliwo nie pali się. Spalają się tylko jego opary z powietrzem, które są mieszanką roboczą dla ICE. Jeśli podpalisz tę mieszaninę, natychmiast płonie, wielokrotnie zwiększając objętość. A jeśli umieścisz mieszaninę w zamkniętej objętości i sprawisz, że jedna ściana będzie się poruszać, to na tej ścianie
zadziała ogromna presja, która poruszy ścianę.
Dla porównania możemy również powiedzieć, że silniki benzynowe są lżejsze, co pozwala im łatwiej zrewolucjonizować, więc ogólnie możemy powiedzieć, że silniki benzynowe działają lepiej w wysokie obroty. Wynika to z faktu, że system generuje mniej wibracji i hałasu w bloku silnika. Jeśli chodzi o ceny na rynku, wersje benzynowe większości samochodów mają zwykle niższy koszt, podczas gdy ich naprawy i części zamienne są znacznie tańsze, z drugiej strony zużycie jest wyższe, a cena paliwa wyższa.
Inny z naszych ekspertów w dziale części zamiennych, David Diaz, dodaje: Ostatecznie silnik gazowy ulega znacznemu zużyciu, ponieważ działa na więcej duże prędkości nawet podczas jazdy z tą samą prędkością. Moc generowana jest przez natychmiastową eksplozję, a rozkład siły jest bardziej liniowy silnik wysokoprężny.
D.V.S. używane w dniu samochody, składają się z dwóch mechanizmów: dystrybucji korby i gazu, a także następujących systemów:
· Żywienie;
· Emisje spalin;
Zapłon
· Chłodzenie;
Smar
Główny szczegóły ICE:
· Głowica cylindra;
· Cylindry;
Tłoki
Ogólnie rzecz biorąc, są to cechy, które składają się na silnik benzynowy, jeśli chcesz poznać więcej różnic w silnikach wysokoprężnych, zalecamy kontynuowanie przeglądania sekcji „Mechanika”. W rzeczywistości dziś silniki Stirlinga są używane tylko w niektórych wysoce wyspecjalizowanych aplikacjach, takich jak okręty podwodne lub generatory pomocnicze dla jachtów, gdzie ważna jest cicha praca. Z tego powodu nie są one jeszcze używane masowo, ale nie oznacza to, że pracujesz nad tym, jeśli w rzeczywistości weźmiemy pod uwagę zalety, które omówimy później.
· Palce tłoka;
Korbowody;
· Wał korbowy;
Koło zamachowe;
· wałek rozrządu z krzywkami;
Zawory
· Świece zapłonowe.
Większość nowoczesne samochody małe i średnie klasy wyposażone czterocylindrowe silniki. Istnieją silniki o większej pojemności - z ośmioma, a nawet dwunastoma cylindrami (ryc. 3). Im większa pojemność silnika, tym mocniejszy i wyższe zużycie paliwa.
Jak działa silnik Stirlinga
Silnik Stirlinga wykorzystuje cykl Stirlinga, który różni się od cykli stosowanych w silnikach spalinowych. Gazy stosowane w silniku Stirlinga nigdy nie opuszczają silnika. Nie ma zawory wydechowektóre uwalniają gazy wysokie ciśnieniena przykład w benzynie lub silniku Diesla i nie ma żadnych wybuchów. Z tego powodu silniki Stirlinga są bardzo ciche.
Ponadto silnik Stirlinga wykorzystuje zewnętrzne źródło ciepła, którym może być wszystko, od benzyny po energia słoneczna lub nawet z ciepła wytwarzanego przez rozkład roślin, tak że nie ma spalania wewnątrz cylindrów silnika. Kluczowa zasada Silnik Stirlinga polega na tym, że pewna ilość gazu jest uszczelniona wewnątrz silnika. Cykl Stirlinga obejmuje szereg zdarzeń, które zmieniają ciśnienie gazu wewnątrz silnika, dzięki czemu działa.
Zasada praca silnika najprostszy sposób na rozważenie przykładu jednocylindrowego silnika benzynowego. Taki silnik składa się z cylindra z wewnętrzną powierzchnią lustra, do której przykręcana jest zdejmowana głowica. W cylindrze znajduje się tłok o cylindrycznym kształcie - szkło składające się z głowicy i osłony (ryc. 4). Na tłoku znajdują się rowki, w których zamontowane są pierścienie tłokowe. Zapewniają szczelność przestrzeni nad tłokiem, zapobiegając przenikaniu gazów powstających podczas pracy silnika pod tłokiem. Ponadto pierścienie tłokowe nie pozwalają, aby olej dostał się do przestrzeni nad tłokiem (olej ma smarować wewnętrzną powierzchnię cylindra). Innymi słowy, pierścienie te pełnią rolę uszczelek i są podzielone na dwa typy: sprężanie (te, które nie pozwalają na przepuszczanie gazów) i zgarniacz oleju (zapobiegający przedostawaniu się oleju do komory spalania) (ryc. 5).
Ryc. 3) Układy cylindrów w silnikach o różnych układach:
a - czterocylindrowy; b - sześciocylindrowy; w - dwunastocylindrowy (α - kąt pochylenia)
Ryc. 4 Tłok
Mieszanina benzyny z powietrzem, przygotowana przez gaźnik lub wtryskiwacz, wchodzi do cylindra, gdzie jest sprężana przez tłok i zapalana przez iskrę ze świecy zapłonowej. Płonąc i rozszerzając się, tłok przesuwa się w dół.
Energia cieplna zamienia się w mechaniczną.
Ryc. 5 Tłok z korbowodem:
1 - zespół korbowodu; 2 - pokrywa korbowodu; 3 - wkład korbowodu; 4 - nakrętka śruby; 5 - śruba osłony pręta; 6 - pręt; 7 - tuleja korbowodu; 8 - pierścienie ustalające; 9 - palec tłokowy; 10 - tłok; 11 - pierścień zgarniający olej; 12, 13 - pierścienie zaciskowe
Poniżej przedstawiono konwersję skoku tłoka na obrót wału. Aby to zrobić, tłok jest połączony obrotowo z korbą za pomocą palca i korbowodu wał korbowyktóry obraca się na łożyskach zamontowanych w skrzyni korbowej (ryc. 6).
Ryc. 6 Wał korbowy z kołem zamachowym:
1 - wał korbowy; 2 - tuleja łożyskowa pręta; 3 - trwałe półpierścienie; 4 - koło zamachowe; 5 - podkładka śrub mocujących koło zamachowe; 6 - tuleje pierwszego, drugiego, czwartego i piątego łożyska głównego; 7 - tuleja łożyska centralnego (trzeciego)
W wyniku przesunięcia tłoka w cylindrze z góry na dół iz powrotem przez korbowód wał korbowy obraca się.
Top Dead punkt (TDC) to najwyższa pozycja tłoka w cylindrze (to znaczy miejsce, w którym tłok przestaje się poruszać w górę i jest gotowy do ruchu w dół) (patrz ryc. 4).
Najniższe położenie tłoka w cylindrze (to znaczy miejsce, w którym tłok przestaje się przesuwać i jest gotowy do ruchu w górę) nazywa się dolnym martwym punktem (BDC) (patrz ryc. 4).
Odległość między skrajnymi położeniami tłoka (od TDC do BDC) nazywa się skokiem tłoka.
Kiedy tłok przesuwa się z góry na dół (z TDC na BDC), jego objętość zmienia się z minimum na maksimum. Minimalna objętość w cylindrze nad tłokiem w pozycji TDC to komora spalania.
A objętość powyżej cylindra, gdy znajduje się w BDC, nazywa się roboczą objętością cylindra. Z kolei całkowite przemieszczenie wszystkich cylindrów silnika, wyrażone w litrach, nazywa się przesunięciem silnika. Całkowita objętość cylindra jest sumą jego objętości roboczej i objętości komory spalania w czasie, gdy tłok znajduje się w BDC.
Ważne charakterystyka ICE to współczynnik sprężania, który jest zdefiniowany jako stosunek całkowitej objętości cylindra do objętości komory spalania. Współczynnik sprężania pokazuje, ile razy dociera się do cylindra. mieszanka paliwowo-powietrzna podczas przesuwania tłoka z BDC do TDC. W przypadku silników benzynowych stopień sprężania mieści się w zakresie 6–14, w przypadku silników Diesla - 14–24. Współczynnik sprężania w dużej mierze determinuje moc silnika i jego wydajność, a także znacząco wpływa na toksyczność spalin.
Moc silnika mierzy się w kilowatach lub calach moc (używane częściej). W tym samym czasie 1 litr. s równa około 0,735 kW. Jak już powiedzieliśmy, działanie silnika spalinowego opiera się na wykorzystaniu siły ciśnienia gazów wytworzonych podczas spalania mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrze.
W benzynie i silniki gazowe mieszanina jest zapalana z świecy zapłonowej (ryc. 7), w oleju napędowym - od sprężania.
Ryc. 7 Świeca zapłonowa
Gdy pracuje silnik jednocylindrowy, jego wał korbowy obraca się nierównomiernie: w momencie spalania palnej mieszanki gwałtownie przyspiesza, a przez resztę czasu zwalnia. Aby zwiększyć jednorodność obrotu na wał korbowywychodząc z obudowy silnika, naprawiają masywny dysk - koło zamachowe (patrz rys. 6). Podczas pracy silnika wał z kołem zamachowym obraca się.
2.2.1 Urządzenie pchająco-ciągnące i czterosuwowe
silniki spalinowe;
Silnik dwusuwowy - silnik tłokowy spalanie wewnętrzne, w którym proces roboczy w każdym z cylindrów odbywa się w jednym obrocie wału korbowego, to znaczy w dwóch suwach tłoka. Kompresje i suwy robocze w silniku dwusuwowym zachodzą w taki sam sposób, jak w silniku czterosuwowym, ale procesy czyszczenia i napełniania cylindra są połączone i są przeprowadzane nie w oddzielnych cyklach, ale w krótkim czasie, gdy tłok znajduje się w pobliżu dolnego martwego punktu (ryc. 8).
Ryc. 8 Silnik dwusuwowy
Ze względu na fakt, że w silniku dwusuwowym, z taką samą liczbą cylindrów i liczbą obrotów wału korbowego, uderzenia występują dwa razy częściej, moc litrowa silników dwusuwowych jest wyższa niż silników czterosuwowych - teoretycznie dwa razy, w praktyce 1,5-1,7 razy, ponieważ część efektywnego skoku tłoka jest zajęta przez procesy wymiany gazu, a sama wymiana gazu jest mniej doskonała niż w przypadku silników czterosuwowych.
W przeciwieństwie do silników czterosuwowych, w których gazy spalinowe są wypychane, a tłok zasysa świeżą mieszankę, w silnikach dwusuwowych gaz jest wymieniany przez dostarczanie mieszanki roboczej lub powietrza (w silnikach Diesla) do cylindra pod ciśnieniem wytwarzanym przez pompę czyszczącą, a sam proces wymiany gazu nazywany jest - oczyścić. W procesie oczyszczania świeże powietrze (mieszanina) wypiera produkty spalania z cylindra do organów wydechowych, zajmując ich miejsce.
Zgodnie z metodą organizowania ruchu przepływów powietrza oczyszczającego (mieszanki) rozróżnij silniki dwusuwowe z konturem i bezpośrednim przepływem.
Silnik czterosuwowy - tłokowy silnik spalinowy, w którym proces roboczy w każdym z cylindrów odbywa się w dwóch obrotach wału korbowego, to znaczy w czterech suwach tłoka (cykl). Te środki to:
Pierwszy rytm to wlot:
Podczas tego suwu tłok przesuwa się z TDC do BDC. W takim przypadku zawór wlotowy jest otwarty, a zawór wylotowy jest zamknięty. Przez zawór wlotowy cylinder jest napełniany palną mieszanką, aż tłok znajdzie się w BDC, tj. dalszy ruch w dół stanie się niemożliwe. Z powyższego wiemy już, że ruch tłoka w cylindrze pociąga za sobą ruch korby, a co za tym idzie, obrót wału korbowego i odwrotnie. Tak więc w pierwszym cyklu silnika (podczas przenoszenia tłoka z TDC do BDC) wał korbowy obraca się o pół obrotu (ryc. 9).
Ryc. 9 Pierwszy cykl - ssanie
Drugim środkiem jest kompresja .
Gdy mieszanina paliwowo-powietrzna przygotowana przez gaźnik lub wtryskiwacz wejdzie do cylindra, miesza się z pozostałościami spalin, a zawór wlotowy zamyka się za nim, zaczyna działać. Teraz przyszedł czas, gdy mieszanka robocza wypełniła cylinder i nie było dokąd pójść: zawory wlotowe i wylotowe są bezpiecznie zamknięte. W tym momencie tłok zaczyna się przesuwać od dołu do góry (z BDC do TDC) i próbuje nacisnąć mieszanina robocza do głowicy cylindrów. Jednak, jak mówią, nie będzie w stanie wymazać tej mieszaniny w proszek, ponieważ naruszy tłok TDC
nie może, ale wewnętrzna przestrzeń cylindra jest zaprojektowana w taki sposób (i wał korbowy jest odpowiednio ustawiony, a wymiary korby są dobrane), tak że nawet jeśli nie jest bardzo duża, ale zawsze pozostaje wolna przestrzeń nad tłokiem znajdującym się w TDC, komorze spalania. Pod koniec skoku sprężania ciśnienie w cylindrze wzrasta do 0,8–1,2 MPa, a temperatura osiąga 450–500 ° С. (rys. 10)
Ryc. 10 Drugi cykl - kompresja
Trzeci krok - skok roboczy (główny)
Trzeci krok to najważniejszy moment, w którym energia cieplna zamienia się w mechaniczną. Na początku trzeciego etapu (a właściwie na końcu etapu sprężania) palna mieszanina jest zapalana iskrą świecy zapłonowej (ryc. 11)
Rycina 11: Trzeci krok, skok.
Fourth Beat - Release
Podczas tego procesu zawór wlotowy jest zamknięty, a zawór wylotowy jest otwarty. Tłok, przesuwając się od dołu do góry (od BDC do TDC), wypycha spaliny pozostające w cylindrze po spaleniu i rozprężeniu przez otwarty zawór wydechowy do kanału wydechowego (ryc. 12)
Ryc. 12 Release.
Wszystkie cztery cykle są okresowo powtarzane w cylindrze silnika, zapewniając w ten sposób jego ciągłą pracę, i są nazywane cyklem roboczym.
2.3 Nowoczesne silniki spalinowe.
2.3.1 Nowe rozwiązania konstrukcyjne wdrożone w silniku spalinowym.
Od czasów Lenoira do chwili obecnej silnik spalinowy przeszedł wielkie zmiany. Zmieniłem ich wygląd, urządzenie, moc. Przez lata projektanci z całego świata starali się ulepszyć Sprawność silnika do spalania wewnętrznego, przy mniejszym zużyciu paliwa więcej mocy. Pierwszym krokiem w tym kierunku był rozwój przemysłu, pojawienie się bardziej precyzyjnych maszyn do produkcji D.V.S., sprzętu i nowych (lekkich) metali. Kolejne etapy budowy silnika zależały od akcesoriów silników. W samochodzie budynku potrzebne były mocne, ekonomiczne, kompaktowe, łatwe w utrzymaniu, wytrzymałe silniki. Czy w budownictwie okrętowym ciągniki wymagają silników trakcyjnych z dużą rezerwą mocy (głównie oleju napędowego)? W lotnictwie mocne, niezawodne, trwałe silniki.
Aby osiągnąć powyższe parametry, zastosowano wysokie i niskie obroty. Z kolei współczynniki sprężania, objętości cylindrów, rozrząd zaworów, liczba zaworów wlotowych i wylotowych na cylinder, metody dostarczania mieszanki do cylindra zostały zmienione we wszystkich silnikach. Pierwsze silniki były wyposażone w dwa zawory, mieszanina była podawana przez gaźnik, składający się z dyfuzora powietrza klapy przepustnicy i skalibrowanego strumienia paliwa. Gaźniki szybko zmodernizowano, dostosowując się do nowych silników i ich trybów pracy. Głównym zadaniem gaźnika jest przygotowanie palnej mieszanki i doprowadzenie jej do kolektora silnika. Ponadto zastosowano inne techniki w celu zwiększenia mocy i wydajności silnika spalinowego.
2.3.2 Wyzwania stojące przed projektantami.
Postęp technologiczny zaszedł tak daleko, że silniki spalinowe zmieniły się prawie nie do poznania. Stopień sprężania w cylindrach silnika spalinowego wzrósł do 15 kg / cm2 na silniki benzynowe i do 29 kg / cm2 na oleju napędowym. Liczba zaworów wzrosła do 6 na cylinder; moc jest usuwana z małych objętości silnika, który wcześniej produkował silniki o dużej objętości, na przykład: 120 KM jest usuwanych z silnika o pojemności 1600 cm3, a silnik o pojemności 2400 cm3. do 200 KM W związku z tym wymagania dotyczące D.V.S. rośnie z każdym rokiem. Wynika to z gustów konsumenta. Dla silników istnieją wymagania związane z redukcją szkodliwych gazów. Obecnie w Rosji wprowadzono normę EURO-3, Kraje europejskie Wprowadzono normę EURO-4. Dzięki temu projektanci z całego świata przeszli na nowy sposób zasilanie paliwem, sterowanie, praca silnika. W dzisiejszych czasach za pracę D.V.S. sterowanie, sterowanie, mikroprocesor. Spaliny są spalane różne gatunki katalizatory. Zadaniem współczesnych projektantów jest: zadowolenie konsumenta, stworzenie silników o odpowiednich parametrach i spełnienie norm EURO-3, EURO-4.
2.4 Zalety i wady
w porównaniu z innymi typami silników spalinowych.
Ocena zalet i wad D.V.S. z innymi typami silników należy porównać określone typy silników.
2.5 Zastosowanie silnika spalinowego.
D.V.S. stosowany w wielu pojazdach i przemyśle. silniki dwusuwowe są stosowane tam, gdzie małe rozmiary są bardzo ważne, ale oszczędność paliwa jest stosunkowo nieistotna, na przykład w motocyklach, małych łodziach motorowych, piłach łańcuchowych i narzędziach silnikowych. Silniki czterosuwowe są instalowane w zdecydowanej większości innych pojazdów.
3. Wniosek.
Przeanalizowaliśmy odkrycia i osiągnięcia naukowców w zakresie wynalezienia silników spalinowych, ustaliliśmy ich zalety i wady.
4. Referencje.
1. Silniki spalinowe, t. 1-3, Moskwa .. 1957.
2. klasa fizyczna 8. A.V. Peryszkin.
3.Wikipedia (darmowa encyklopedia)
4. Magazyn „Za kierownicą”
5. Świetny poziom odniesienia dla uczniów 5-11. Moskwa Wydawnictwo drop.
5. Zastosowanie
Ryc.1 http://images.yandex.ru
Ryc. 2 http://images.yandex.ru
Ryc.3 http://images.yandex.ru
Ryc. 4 http://images.yandex.ru
Ryc.5 http://images.yandex.ru
Ryc.6 http://images.yandex.ru
Ryc. 7 http://images.yandex.ru
Ryc. 8 http://images.yandex.ru
Ryc. 9 http://images.yandex.ru
Ryc.10 http://images.yandex.ru
Ryc.11 http://images.yandex.ru
Ryc. 12 http://images.yandex.ru
Na naszych drogach często można znaleźć samochody, które zużywają benzynę i olej napędowy. Czas na samochody elektryczne jeszcze nie nadszedł. Dlatego rozważamy zasadę działania silnika spalinowego (ICE). Charakterystyczna cecha jest to zamiana energii wybuchu w energię mechaniczną.
Podczas pracy z elektrowniami benzynowymi istnieje kilka sposobów tworzenia mieszanki paliwowej. W jednym przypadku dzieje się tak w gaźniku, a następnie wszystko jest podawane do cylindrów silnika. W innym przypadku benzyna jest wtryskiwana bezpośrednio przez specjalne dysze (wtryskiwacze) bezpośrednio do kolektora lub komory spalania.
Dla pełne zrozumienie Operacja ICE, musisz wiedzieć, że istnieje kilka rodzajów nowoczesne silnikiktórzy udowodnili swoją skuteczność w pracy:
- silniki benzynowe;
- silniki diesla;
- instalacje gazowe;
- urządzenia gazowo-diesla;
- opcje obrotowe.
Zasada działania tego typu ICE jest prawie taka sama.
ICE Beats
Każda z nich ma paliwo, które wybucha w komorze spalania, rozszerza się i popycha tłok zamontowany na wale korbowym. Ponadto ten obrót za pomocą dodatkowych mechanizmów i komponentów jest przenoszony na koła samochodu.
Jako przykład rozważymy benzynę silnik czterosuwowy, ponieważ to on jest najczęstszą opcją elektrownia w samochodach na naszych drogach.
Bary:
- wlot otwiera się, a komora spalania jest wypełniona przygotowaną mieszanką paliwową
- komora jest szczelnie zamknięta, a jej objętość zmniejsza się w suwie sprężania
- mieszanina wybucha i popycha tłok, który otrzymuje impuls energii mechanicznej
- komora spalania jest wolna od produktów spalania
Na każdym z tych etapów silnika spalinowego zachodzi kilka jednoczesnych procesów. W pierwszym przypadku tłok znajduje się w najniższym położeniu, a wszystkie zawory wlotowe paliwa są otwarte. Następny krok rozpoczyna się od całkowitego zamknięcia wszystkich otworów i przesunięcia tłoka do maksymalnej górnej pozycji. W tym przypadku wszystko jest skompresowane.
Po ponownym osiągnięciu skrajnego górnego położenia tłoka, na świecę przykładane jest napięcie, które wytwarza iskrę, zapalając mieszaninę do wybuchu. Siła tej eksplozji popycha tłok w dół, a w tym czasie wylot się otwiera, a komora jest oczyszczona z pozostałości gazu. Potem wszystko się powtarza.
Działanie gaźnika
Formowanie mieszanki paliwowej w samochodach pierwszej połowy ubiegłego wieku przeprowadzono za pomocą gaźnika. Aby zrozumieć, jak działa silnik spalinowy, musisz wiedzieć, co zaprojektowali inżynierowie motoryzacyjni układ paliwowy tak, że już przygotowaną mieszaninę wprowadzono do komory spalania.
Urządzenie gaźnika
Gaźnik był zaangażowany w jego tworzenie. Zmieszał benzynę i powietrze we właściwych proporcjach i wysłał wszystko do cylindrów. Ta względna prostota konstrukcji systemu pozwoliła mu długi czas pozostają niezbędną częścią jednostki benzynowe. Ale później jego wady zaczęły przeważać nad zaletami i nie zapewniały rosnących wymagań dla samochodów w ogóle.
Wady systemów gaźników:
- nie ma możliwości zapewnienia tryby oszczędzania o godz nagłe zmiany tryby jazdy;
- przekroczenie limitów szkodliwe substancje w spalinach;
- niska moc samochodów z powodu niezgodności przygotowanej mieszanki ze stanem samochodu.
Próbowali zrekompensować te niedociągnięcia poprzez bezpośrednie zaopatrzenie w benzynę przez wtryskiwacze.
Pracuj silniki wtryskowe
Zasada działania silnik wtryskowy leży w bezpośredni zastrzyk benzyna w kolektor dolotowy lub komora spalania. Wizualnie wszystko jest podobne do pracy instalacja dieslakiedy dozowanie jest dozowane i tylko do cylindra. Jedyną różnicą jest to, że jednostki wtryskowe są wyposażone w świece do zapłonu.
Konstrukcja wtryskiwacza
Etapy pracy silniki benzynowe z bezpośrednim wtryskiem nie różnią się od opcji gaźnika. Różnica polega tylko na miejscu tworzenia mieszaniny.
Dzięki tej opcji konstrukcyjnej zapewniono zalety takich silników:
- wzrost mocy do 10% z podobnym specyfikacje techniczne z gaźnikiem;
- zauważalne oszczędności na benzynie;
- poprawa cechy środowiskowe w sprawie emisji.
Ale przy takich zaletach występują również wady. Najważniejsze z nich to konserwacja, łatwość konserwacji i strojenie. W przeciwieństwie do gaźników, które można niezależnie rozmontować, zmontować i wyregulować, wtryskiwacze wymagają specjalnego drogiego sprzętu i dużej liczby zainstalowanych różne czujniki w samochodzie.
Metody wtrysku paliwa
Podczas ewolucji dopływu paliwa do silnika proces ten stale zbliżał się do komory spalania. W większości nowoczesny silnik nastąpiło połączenie punktu zasilania gazem i miejsca spalania. Teraz mieszanina nie powstaje już w gaźniku lub kolektorze dolotowym, ale jest wtryskiwana bezpośrednio do komory. Rozważ wszystkie opcje urządzeń do wstrzykiwań.
Wtrysk jednopunktowy
Najprostsza opcja konstrukcyjna wygląda jak wtrysk paliwa przez pojedynczą dyszę do kolektora dolotowego. Różnica w stosunku do gaźnika polega na tym, że ten ostatni dostarcza gotową mieszaninę. W wersji wtryskowej dopływ paliwa przechodzi przez dyszę. Korzyścią są oszczędności w zużyciu.
Jednopunktowa dostawa paliwa
Ta metoda tworzy również mieszaninę na zewnątrz komory, ale tutaj stosowane są czujniki, które dostarczają bezpośrednio do każdego cylindra przez kolektor dolotowy. Jest to bardziej ekonomiczna opcja korzystania z paliwa.
Bezpośredni wtrysk do komory
Ta opcja jak dotąd najskuteczniej korzysta z funkcji projekt wtrysku. Paliwo jest rozpylane bezpośrednio w komorze. Z tego powodu poziom szkodliwych emisji jest obniżony, a samochód otrzymuje, oprócz większych oszczędności benzyny, zwiększoną moc.
Zwiększony stopień niezawodności systemu zmniejsza ujemny współczynnik konserwacji. Ale takie urządzenia wymagają paliwa wysokiej jakości.