%d1%82-%d0%be%d0%b1%d1%80%d0%b0%d0%b7%d0%bd%d1%8b%d0%b9%20%d0%b4%d0%b2%d0%b8%d0%b3%d0%b0%d1%82%d0%b5%d0%bb%d1%8c — с русского на все языки
Все языкиАнглийскийРусскийКитайскийНемецкийФранцузскийИспанскийИтальянскийЛатинскийФинскийГреческийИвритАрабскийСуахилиНорвежскийПортугальскийВенгерскийТурецкийИндонезийскийШведскийПольскийЭстонскийЛатышскийДатскийНидерландскийАрмянскийУкраинскийЯпонскийСанскритТайскийИрландскийТатарскийСловацкийСловенскийТувинскийУрдуИдишМакедонскийКаталанскийБашкирскийЧешскийГрузинскийКорейскийХорватскийРумынский, МолдавскийЯкутскийКиргизскийТибетскийБелорусскийБолгарскийИсландскийАлбанскийНауатльКомиВаллийскийКазахскийУзбекскийСербскийВьетнамскийАзербайджанскийБаскскийХиндиМаориКечуаАканАймараГаитянскийМонгольскийПалиМайяЛитовскийШорскийКрымскотатарскийЭсперантоИнгушскийСеверносаамскийВерхнелужицкийЧеченскийГэльскийШумерскийОсетинскийЧеркесскийАдыгейскийПерсидскийАйнский языкКхмерскийДревнерусский языкЦерковнославянский (Старославянский)МикенскийКвеньяЮпийскийАфрикаансПапьяментоПенджабскийТагальскийМокшанскийКриВарайскийКурдскийЭльзасскийФарерскийАбхазскийАрагонскийАрумынскийАстурийскийЭрзянскийКомиМарийскийЧувашскийСефардскийУдмурдскийВепсскийАлтайскийДолганскийКарачаевскийКумыкскийНогайскийОсманскийТофаларскийТуркменскийУйгурскийУрумскийБурятскийОрокскийЭвенкийскийМаньчжурскийГуараниТаджикскийИнупиакМалайскийТвиЛингалаБагобоЙорубаСилезскийЛюксембургскийЧерокиШайенскогоКлингонский
Все языкиАнглийскийНемецкийНорвежскийКитайскийИвритФранцузскийУкраинскийИтальянскийПортугальскийВенгерскийТурецкийПольскийДатскийЛатинскийИспанскийСловенскийГреческийЛатышскийФинскийПерсидскийНидерландскийШведскийЯпонскийЭстонскийТаджикскийАрабскийКазахскийТатарскийЧеченскийКарачаевскийСловацкийБелорусскийЧешскийАрмянскийАзербайджанскийУзбекскийШорскийРусскийЭсперантоКрымскотатарскийСуахилиЛитовскийТайскийОсетинскийАдыгейскийЯкутскийАйнский языкЦерковнославянский (Старославянский)ИсландскийИндонезийскийАварскийМонгольскийИдишИнгушскийЭрзянскийКорейскийИжорскийМарийскийМокшанскийУдмурдскийВодскийВепсскийАлтайскийЧувашскийКумыкскийТуркменскийУйгурскийУрумскийЭвенкийскийБашкирскийБаскский
Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания (18 фото+4 видео)
В устройстве двигателя поршень является ключевым элементом рабочего процесса.
Поршень выполнен в виде металлического пустотелого стакана, расположенного сферическим дном (головка поршня) вверх. Направляющая часть поршня, иначе называемая юбкой, имеет неглубокие канавки, предназначенные для фиксации в них поршневых колец. Назначение поршневых колец – обеспечивать, во-первых, герметичность надпоршневого пространства, где при работе двигателя происходит мгновенное сгорание бензиново-воздушной смеси и образующийся расширяющийся газ не мог, обогнув юбку, устремиться под поршень. Во-вторых, кольца предотвращают попадание масла, находящегося под поршнем, в надпоршневое пространство. Таким образом, кольца в поршне выполняют функцию уплотнителей. Нижнее (нижние) поршневое кольцо называется маслосъемным, а верхнее (верхние) – компрессионным, то есть обеспечивающим высокую степень сжатия смеси.
Когда из карбюратора или инжектора внутрь цилиндра попадает топливно-воздушная или топливная смесь, она сжимается поршнем при его движении вверх и поджигается электрическим разрядом от свечи системы зажигания (в дизеле происходит самовоспламенение смеси за счет резкого сжатия).
Образующиеся газы сгорания имеют значительно больший объем, чем исходная топливная смесь, и, расширяясь, резко толкают поршень вниз. Таким образом тепловая энергия топлива преобразуется в возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршня в цилиндре.
Далее необходимо преобразовать это движение во вращение вала. Происходит это следующим образом: внутри юбки поршня расположен палец, на котором закрепляется верхняя часть шатуна, последний шарнирно зафиксирован на кривошипе коленчатого вала. Коленвал свободно вращается на опорных подшипниках, что расположены в картере двигателя внутреннего сгорания. При движении поршня шатун начинает вращать коленвал, с которого крутящий момент передается на трансмиссию и – далее через систему шестерен – на ведущие колеса.
Технические характеристики двигателя.Характеристики двигателя При движении вверх-вниз у поршня есть два положения, которые называются мертвыми точками. Верхняя мертвая точка (ВМТ) – это момент максимального подъема головки и всего поршня вверх, после чего он начинает движение вниз; нижняя мертвая точка (НМТ) – самое нижнее положение поршня, после которого вектор направления меняется и поршень устремляется вверх.
Расстояние между ВМТ и НМТ названо ходом поршня, объем верхней части цилиндра при положении поршня в ВМТ образует камеру сгорания, а максимальный объем цилиндра при положении поршня в НМТ принято называть полным объемом цилиндра. Разница между полным объемом и объемом камеры сгорания получила наименование рабочего объема цилиндра.
Мощность двигателя имеет бинарное обозначение – в лошадиных силах (л.
с.) и в киловаттах (кВт). Для перевода единиц одна в другую применяется коэффициент 0,735, то есть 1 л.с. = 0,735 кВт. Рабочий цикл четырехтактного ДВС определяется двумя оборотами коленчатого вала – по пол-оборота на такт, соответствующий одному ходу поршня. Если двигатель одноцилиндровый, то в его работе наблюдается неравномерность: резкое ускорение хода поршня при взрывном сгорании смеси и замедление его по мере приближения к НМТ и далее. Для того, чтобы эту неравномерность купировать, на валу за пределами корпуса мотора устанавливается массивный диск-маховик с большой инерционностью, благодаря чему момент вращения вала во времени становится более стабильным.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Современный автомобиль, чаше всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС).
Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.
Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части. Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ).
Первый такт — такт впуска
Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень, всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами.
Второй такт — такт сжатия
Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее.
Третий такт — рабочий ход
Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.
Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.Четвертый такт — такт выпуска
Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.
После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика.
А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.Газораспределительный механизм
Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуска отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизм подразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами.
Для двухтактных двигателей механизм газораспределения осуществляется при помощи впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей самая распространенная система верхнеклапанная, о ней и пойдет речь ниже.
Устройство ГРМ
В верхней части блока цилиндров находится ГБЦ (головка блока цилиндров) с расположенными на ней распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами.
Шкив привода распредвала вынесен за пределы головки блока цилиндров. Для исключения протекания моторного масла из-под клапанной крышки, на шейку распредвала устанавливается сальник. Сама клапанная крышка устанавливается на масло- бензо- стойкую прокладку. Ремень ГРМ или цепь одевается на шкив распредвала и приводится в действие шестерней коленчатого вала. Для натяжения ремня используются натяжные ролики, для цепи натяжные «башмаки». Обычно ремнем ГРМ приводится в действие помпа водяной системы охлаждения, промежуточный вал для системы зажигания и привод насоса высокого давления ТНВД (для дизельных вариантов).
С противоположной стороны распределительного вала посредством прямой передачи или при помощи ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.
Распредвал представляет собой ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки расположены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно в соответствии с рабочими тактами двигателя.
Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных.
Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей. Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели. Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется.
Принцип работы ГРМ
Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней.
Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки. Перед одеванием ремня газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки.
Затем одевается ремень, «освобождаются» шкивы, после чего ремень натягивается натяжным(и) роликами.
При открывании клапана коромыслом происходит следующее: распредвал кулачком «наезжает» на коромысло, которое нажимает на клапан, после прохождения кулачка, клапан под действием пружины закрывается. Клапаны в этом случае располагаются v-образно.
Если в двигателе применены толкатели, то распредвал находится непосредственно над толкателями, при вращении, нажимая своими кулачками на них. Преимущество такого ГРМ малые шумы, небольшая цена, ремонтопригодность.
В цепном двигателе весь процесс газораспределения тот же, только при сборке механизма, цепь одевается на вал совместно со шкивом.
Кривошипно-шатунный механизм
Кривошипно-шатунный механизм (далее сокращенно – КШМ) – механизм двигателя. Основным назначением КШМ является преобразование возвратно-поступательных движений поршня цилиндрической формы во вращательные движения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания и, наоборот.
Устройство КШМ
Поршень
Поршень имеет вид цилиндра, изготовленного из сплавов алюминия. Основная функция этой детали заключается в превращении в механическую работу изменение давления газа, или наоборот, – нагнетание давления за счет возвратно-поступательного движения.
Поршень представляет собой сложенные воедино днище, головку и юбку, которые выполняют совершенно разные функции. Днище поршня плоской, вогнутой или выпуклой формы содержит в себе камеру сгорания. Головка имеет нарезанные канавки, где размещаются поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые маслосъемные кольца способствуют удалению излишков масла на внутренних стенках цилиндра. В юбке расположены две бобышки, обеспечивающие размещение соединяющего поршень с шатуном поршневого пальца.
Изготовленный штамповкой или кованый стальной (реже – титановый) шатун имеет шарнирные соединения.
Основная роль шатуна состоит в передаче поршневого усилия к коленчатому валу. Конструкция шатуна предполагает наличие верхней и нижней головки, а также стержня с двутавровым сечением. В верхней головке и бобышках находится вращающийся («плавающий») поршневой палец, а нижняя головка – разборная, позволяя, тем самым, обеспечить тесное соединение с шейкой вала. Современная технология контролируемого раскалывания нижней головки позволяет обеспечить высокую точность соединения ее частей.
Маховик устанавливается на конце коленчатого вала. На сегодняшний день находят широкое применение двухмассовые маховики, имеющие вид двух, упруго соединенных между собой, дисков. Зубчатый венец маховика принимает непосредственное участие в запуске двигателя через стартер.
Блок и головка цилиндров
Блок цилиндров и головка блока цилиндров отливаются из чугуна (реже – сплавов алюминия). В блоке цилиндров предусмотрены рубашки охлаждения, постели для подшипников коленчатого и распределительного валов, а также точки крепления приборов и узлов.
Сам цилиндр выполняет функцию направляющей для поршней. Головка блока цилиндра располагает в себе камеру сгорания, впускные-выпускные каналы, специальные резьбовые отверстия для свечей системы зажигания, втулки и запрессованные седла. Герметичность соединения блока цилиндров с головкой обеспечены прокладкой. Кроме того, головка цилиндра закрыта штампованной крышкой, а между ними, как правило, устанавливается прокладка из маслостойкой резины.
В целом, поршень, гильза цилиндров и шатун формируют цилиндр или цилиндропоршневую группу кривошипно-шатунного механизма. Современные двигатели могут иметь до 16 и более цилиндров.
В «Энергомаше» ответили Маску на сравнение двигателей РД-180 и Raptor
Сравнивать характеристики российского двигателя РД-180 с Raptor — то же самое, что сравнивать дизельный и бензиновый двигатели. Об этом заявил главный конструктор НПО «Энергомаш» Петр Левочкин, комментируя публикацию Илона Маска в Twitter.
Известный американский предприниматель утверждал, что по показателю уровня давления в камере внутреннего сгорания двигатель Raptor, сконструированный компанией SpaceX, побил рекорд российского РД-180, достигнув показателя 268,9 бар.
По словам Левочкина, Маск, не будучи техническим специалистом, не учитывает, что в двигателе РД-180 для ракеты-носителя Atlas используется совершенно другая топливная схема — «кислород-керосин», а это иные параметры работы двигателя.
Российский специалист отметил, что «Энергомаш» сертифицировал двигатель РД-180 с 10% запасом, то есть давление в его камере сгорания выше 280 атмосфер. Двигатель Raptor работает на схеме «газ-газ» и в подобных схемах такой уровень давления в камере сгорания не является чем-то выдающимся.
«В своих разработках для данных схем мы закладываем уровень давления в камере более 300 атмосфер. А сам параметр давление в камере не является выходной характеристикой двигателя, такой как тяга и удельный импульс», — цитирует РИА Новости, ссылаясь на сайт Роскосмоса.
По словам главного конструктора «Энергомаша», несмотря на конкуренцию двух фирм-производителей ракетных двигателей, российские инженеры приветствуют первые успехи коллег из SpaceX. При разработке двигателя Raptor им удалось выйти на рекордный для себя уровень по давлению в камере, что свидетельствует о высоком качестве разработок и производственных процессов в компании.
Напомним, в декабре прошлого года Илон Маск вынужден был признать, что российский двигатель РД-180, который применяется на американской ракете-носителе Atlas, отличается великолепным конструктивным решением. Предприниматель подчеркнул, что у этого двигателя «блестящая конструкция».
каталог деталей для ТО и ремонта мотора
Устройство автомобильного двигателя и принцип его работы
Двигатель автомобиля преобразует энергию любого топлива в механическую. За счет смешения топлива с воздухом получается топливно-воздушная смесь, которая сгорает и создает тем самым нужное давление для вращения коленвала. Данная энергия вращения переходит к трансмиссии транспортного средства.
Двигатели внутреннего сгорания различаются по:
- Виду топлива
- Количеству и месторасположению цилиндров
- Методу создания топливной смеси
- Числу тактов
- Способу охлаждения
- Степени сжатия
Самыми распространенными считаются бензиновые моторы, в которых бензин поступает во впускной коллектор или карбюратор. Карбюраторная система практически не используется на современных авто, чаще применяется механическая или электронная инжекторная система.
В дизельных моторах получившаяся воздушная смесь проходит в цилиндры через форсунки.
Газовые применяют в качестве топлива сжиженный, генераторный или сжатый природный газ. Он находится под давлением в специальных баллонах, откуда проникает в газовый редуктор через систему испарителя.
В автомобилестроении используются следующие подвиды ДВС:
- Поршневой. Находящийся в цилиндре поршень запускается благодаря тепловой энергии сгоревшего топлива
- Роторно-поршневой или роторный. Применяется трехгранный ротор, который вращается внутри цилиндра. Он соединяется с зубчатым колесом, в результате чего вращается стартер
Современные автомобили в основном используют усовершенствованные модели моторов прошлого столетия. Снижается расход топлива, повышается степень сжатия, благодаря чему увеличивается КПД цикла и всего мотора. В частности основные параметры двигателя улучшились при внедрении регулируемых фаз и системы непосредственного впрыска бензина. Она исключает неравномерность подачи топлива, повышает наполняемость цилиндров и сдвигает режимы детонации.
В последних тенденциях мирового автомобилестроения двигатель внутреннего сгорания все еще занимает лидирующие позиции, хотя все большую популярность, за счет высокой экологической безопасности, завоевывает электромотор. Для его работы используется электрическая энергия, находящаяся в аккумуляторах. Недостатком подобных систем считается небольшой ход, маленькая емкость батареи и недостаточно развитая инфраструктура для обслуживания и заправки электрокаров.
Также достаточно большое распространение получили гибридные силовые установки, объединяющие электродвигатель и ДВС, которые связываются через генератор.Конструктивные особенности двигателя
Основным механизмом типичного автомобильного двигателя является блок цилиндров, состоящий из разных каналов, которые обеспечивают циркуляцию охлаждающей жидкости. Внутри блока цилиндров находятся поршни с компрессионными и маслосъемными кольцами. Первые создают герметичную систему при сжатии для того, чтобы получилось воспламенение, а вторые отвечают за недопущение попадания моторного масла в камеру сгорания.
За правильное функционирование двигателя отвечают следующие системы:
- Система питания. Ее функция заключается в дозировании и подаче топливно-воздушной смеси в цилиндры
- Газораспределительная. Включает шестерни, валы, пружины, толкатели, клапаны, она регулирует подачу горючей смеси и вывод отработанных газов
- Зажигание, подает электрический ток на контакт свечи, в результате чего происходит воспламенение рабочей смеси
- Система охлаждения. Предотвращает перегрев и преждевременный выход из строя двигателя
- Система смазки. Обеспечивает смазывание трущихся деталей моторным маслом, тем самым уберегая их от износа
Принцип работы мотора заключается в том, что топливо проходит в камеру сгорания, где перемешивается с воздухом, создавая особую топливную смесь. Она воспламеняется, получившиеся газы толкают поршень, приводя в движение коленчатый вал. Он вращает трансмиссию, а шестеренный механизм приводит в движение колеса транспортного средства.
Диагностика и обслуживание двигателя
Проведение диагностических мероприятий и обслуживание автомобильного двигателя целесообразно при покупке подержанного авто, а также при возникновении проблем в процессе эксплуатации, при запуске, появлении посторонних шумов, снижении мощности, повышении расхода масла и топлива, троении, задымлении.
Техническое обслуживание двигателя включает в себя несколько этапов:
- Внешнюю очистку. Проводится обдуванием сжатым воздухом и протиранием материей, смоченной в специальном растворе
- Контрольный осмотр. Заключается в визуальном определении целостности деталей, в наличии утечек масла, топлива и рабочих жидкостей. Контролируются крепления, тестируется система пуска. На данном этапе выявляются очевидные неполадки
- Общее диагностирование. Диагностика дает возможность оценить состояние работоспособности мотора, исходя из его обобщенных параметров. Ведется инструментальное, акустическое или компьютерное обследование, анализируются внешние симптомы
- Регулирование систем, исправление неполадок, смена расходных материалов
Для оптимального функционирования всех деталей и узлов рекомендуется проводить диагностику нового мотора после 10-40 тысяч км пробега. Техническое обслуживание осуществляется также при прохождении плановых ТО.
В этом случае проверяются основные элементы системы зажигания, свечи, модули зажигания, проводка, герметичность впускного клапана, состояние ремня ГРМ, цилиндров, замеряется давление масла. При компьютерной диагностике анализируется состояние датчиков, считываются их данные.
При необходимости меняется или доливается моторное масло, охлаждающая жидкость, проводится замена фильтров, очищаются от нагара свечи зажигания, контакты.
Несоблюдение сроков проведения диагностики и несвоевременное обслуживание двигателя может привести к преждевременному износу и перегреву деталей и узлов мотора, что впоследствии грозит поломкой самого двигателя.Капитальный ремонт двигателя
Срок эксплуатации двигателя зависит от марки автомобиля, типа мотора и манеры вождения. В среднем он составляет 100-250 тысяч км, хотя основным фактором для проведения капитального ремонта служит не пробег, а техническое состояние двигателя. Несвоевременная замена моторного масла, некачественные фильтры, топливо и смазка, а также тяжелые условия эксплуатации снижают долговечность мотора.
Появление характерных стуков, а также синего дыма из выхлопной трубы на фоне повышенного потребления масла свидетельствует о необходимости проведения диагностики двигателя. Если повреждения существенные, изношены цилиндры, поршни или другие важные составляющие системы, принимается решение о проведении капитального ремонта.
Он включает в себя:- Визуальный осмотр
- Разборка. В зависимости от модели авто может потребоваться снятие двигателя
- Ремонт поверхности корпуса или головки блока цилиндров, коленвала. Меняются прокладки, опоры двигателя, поршневые кольца, маслосъемные колпачки, фильтры, шатунные и коренные вкладыши, регулируются клапаны. Производится проточка и отшлифовка кривошипно-шатнунного механизма, других деталей и узлов двигателя. Если стоимость поврежденного элемента невысокая, то обычно проводят замену, в противном случае пытаются восстановить его работоспособность
- Сборка и последующая диагностика функционирования систем силового агрегата
В некоторых случаях вместо капитального ремонта проводят полную замену двигателя. Это происходит из-за высокой стоимости или невозможности приобретения некоторых составляющих данного механизма, а также тогда, когда мотор не поддается ремонту из-за сильных повреждений.
Выбор запчастей для двигателя
Для проведения капитального ремонта или обслуживания двигателя необходимо приобрести запчасти для замены поврежденных элементов. В этом случае перед водителем возникает проблема, какие комплектующие лучше: оригинальные или неоригинальные.
Оригинальные детали и узлы поставляет завод-изготовитель, они отличаются надежностью и высоким качеством, имеют фирменную упаковку и гарантированно подойдут ко всем системам автомобиля. Оригинальные комплектующие обычно устанавливаются в сертифицированных автосервисах при гарантийном техобслуживании. Главным недостатком таких запчастей является их высокая стоимость.
В настоящее время появились качественные неоригинальные детали для двигателей, которые практически не уступают оригиналам по производительности и долговечности, но стоят при этом на 25-30% дешевле. Найти подобные аналоги можно намного быстрее, за счет обширного ассортимента. Имеет смысл приобретать неоригинальные расходные материалы, замена которых проводится достаточно часто.
Однако при слишком низкой цене аналоговых деталей можно столкнуться с некачественной продукцией, которая слишком быстро выйдет из строя. Также встречается бракованный товар или подделки, которые в результате могут спровоцировать серьезные повреждения крупных узлов двигателя.
Чтобы не ошибиться, приобретая автомобильные запчасти, следует обратиться к надежному поставщику подобной продукции. В магазине Eshop в наличие неимоверно широкий ассортимент автотоваров. Здесь можно купить качественные оригинальные и неоригинальные детали от проверенных производителей.
Взрыв в кольце Детонационные двигатели сэкономят топливо ВМС США: Наука и техника: Lenta.ru
ВМС США намерены в перспективе модернизировать газотурбинные силовые установки на своих кораблях и самолетах, заменив обычные двигатели внутреннего сгорания с циклом Брайтона на ротационные детонационные двигатели. Благодаря этому военные рассчитывают экономить на топливе до 400 миллионов долларов в год. Впрочем, говорить о скором серийном использовании новой технологии, еще пока до конца не изученной, не приходится — по самым смелым оценкам, первые детонационные двигатели появятся на флоте через десять лет.
Разработкой ротационного, или спинового, детонационного двигателя (Rotating Detonation Engine, RDE) занимается Научно-исследовательская лаборатория (NRL) ВМС США. По предварительным расчетам лаборатории, RDE будет на десять процентов мощнее и на 25 процентов экономичнее используемых сегодня обычных газотурбинных двигателей. Правда, общий принцип работы силовых установок останется неизменным — поток газов от сгоревшего топлива будет по-прежнему вращать лопасти газовой турбины.
По данным NRL, даже в отдаленном будущем, когда все корабли ВМС США будут приводиться в движение электричеством, выработку энергии все равно будут обеспечивать газовые турбины, может быть, конструктивно немного измененные. В настоящее время американский флот использует 430 газотурбинных двигателей на 129 кораблях. Ежегодно они потребляют топлива на два миллиарда долларов. В перспективе обычные двигатели внутреннего сгорания на кораблях будут заменены новыми RDE, то есть речь идет о модернизации. Тем не менее принципы работы перспективных силовых установок и современных двигателей будут значительно отличаться.
Детонация
Сегодня двигатели внутреннего сгорания работают по циклу Брайтона. Упрощенно его суть заключается в последовательном смешивании топлива и окислителя, сжатии смеси, ее поджоге и горении с последующим расширением разогретых продуктов горения. Такое расширение, как раз и используемое для выполнения механической работы (движение, вращение турбины, перемещение поршней), дает постоянное давление. Фронт горения в топливной смеси перемещается на дозвуковой скорости; такой процесс называется дефлаграцией.
В новых двигателях ученые намерены использовать детонацию, взрывное горение топливной смеси, при котором реакция распространяется по веществу со сверхзвуковой скоростью. Явление детонации пока изучено не полностью, однако достоверно известно, что при таком горении по веществу распространяется ударная волна, за которой следует химическая реакция в топливной смеси с выделением большого количества тепла. При прохождении ударной волны через вещество оно нагревается и может детонировать.
В RDE будут использованы наработки, полученные в ходе создания пульсирующего детонационного двигателя (Pulse Detonation Engine, PDE). Принцип его работы заключается в том, что в камеру сгорания впрыскивается предварительно сжатая топливная смесь, происходит ее поджог, после чего смесь детонирует. В сопле происходит расширение продуктов горения, которые и выполняют механическую работу. Затем весь цикл повторяется. Недостаток PDE заключается в относительно малой величине пульсаций (частоте повторения циклов).
Кроме того, конструкция таких двигателей с увеличением частоты пульсаций становится сложнее. В частности, необходимо синхронизировать работу клапанов, ответственных за впрыск топливной смеси, с самими циклами детонации. Сам пульсирующий детонационный двигатель крайне шумен, потребляет много топлива, а для его работы требуется постоянная дозированная подача топлива и инициация каждого цикла детонации. Проще говоря: в камеру сгорания попало топливо, его подожгли, оно детонировало, затем все повторяется.
Спиновая детонация (слева) и плоская детонация. Фото с сайта ras.ru
Lenta.ru
Принцип работы ротационных детонационных двигателей несколько отличается от PDE. В нем реализована возможность постоянной незатухающей детонации топливной смеси в кольцевой камере сгорания. Впервые такое явление, получившее название спиновой, или вращающейся, детонации, в 1956 году описал советский ученый Богдан Войцеховский. Само явление было открыто в 1926 году в Великобритании — было замечено, что в некоторых системах вместо ожидаемой плоской детонационной волны возникала ярко светящаяся «голова», вращающаяся по спирали.
Благодаря фоторегистратору собственного изобретения Войцеховскому удалось сфотографировать фронт ударной волны, движущейся в топливной смеси в кольцевой камере сгорания. В отличие от плоской детонации, в спиновой детонации возникает единственная поперечная ударная волна, за которой следует слой непрореагировавшего нагретого газа, а затем зона химической реакции. Такая волна «обегает» кольцевую камеру сгорания. Марлен Топчиян, профессор Института гидродинамики имени Лаврентьева, в котором долгое время работал Войцеховский, описал эту камеру как «сплющенный бублик».
Для получения вращающейся детонации в кольцевую камеру сгорания радиально подается топливная смесь (причем топливо и окислитель могут поступать раздельно, а их смешивание и сжатие обеспечивает детонационная волна). В интервью газете «Наука в Сибири» Топчиян рассказал, что, пока детонационная волна «обегает» кольцевую камеру сгорания, топливная смесь за ней успевает обновиться — «и каждый раз перед волной оказывается свежая смесь». Таким образом и обеспечивается стационарность детонации.
Компьютерная модель движения «головы» детонационной волны, распределения давления и массовой концентрации топлива в ротационном детонационном двигателе.
В отличие от цикла Брайтона, при котором давление в системе после сгорания топлива остается величиной постоянной, при детонации за время химического горения смеси давление в камере сгорания не успевает значительно измениться, но затем возрастает скачкообразно в разы и может превышать сто атмосфер. Что интересно, к ротационным детонационным двигателям вполне применимы технологии двигателей, работающих по циклу Брайтона. В частности, использование в RDE компрессора увеличивает эффективность и мощность системы в целом.
Детонационные двигатели, к слову, уже использовались. В частности, один из вариантов такой силовой установки — пульсирующий воздушно-реактивный двигатель — использовался на немецких крылатых ракетах «Фау-1» в конце Второй мировой войны. Он был прост в производстве, неприхотлив, однако не очень надежен для решения более серьезных задач.
В 2008 году первый полет совершил экспериментальный самолет Rutang Long-EZ с пульсирующим детонационным двигателем. Двигатель работал в течение десяти секунд, самолет летел на высоте 30 метров. PDE на экспериментальном самолете состоял из четырех трубок, в которых происходили циклы детонации с частотой 80 герц. Силовая установка смогла развить тягу в 890 ньютонов. Для сравнения, каждый двигатель истребителя МиГ-29 развивает тягу в 81,4 килоньютона.
Двигатели будущего
Экспериментальный образец RDE, созданный Научно-исследовательской лабораторией ВМС США, представляет собой кольцевую конусообразную камеру сгорания, диаметр которой со стороны впрыска топливной смеси составляет 140 миллиметров, а со стороны сопла — 160 миллиметров. Расстояние между стенками камеры сгорания составляет десять миллиметров при длине «трубки» 177 миллиметров.
В качестве топлива используется стехиометрическая смесь водорода и воздуха (в ней окислителя содержится ровно столько, сколько необходимо для полного сгорания топлива). Топливная смесь подается в камеру сгорания под давлением в десять атмосфер, а сама смесь предварительно прогревается до 27,9 градуса Цельсия. Смесь водорода и кислорода считается наиболее удобной для изучения спиновой детонации, однако, по утверждению NRL, в перспективных двигателях можно будет использовать обычное горючее в смеси с воздухом.
Предварительные испытания RDE, созданного NRL, показали коэффициент полезного действия одного цикла детонации на уровне 30 процентов (КПД цикла Брайтона был принят за ноль процентов). При добавлении в систему компрессора КПД цикла Брайтона можно увеличить; причем это правило работает и для систем, построенных на цикле детонации. Износостойкость RDE по сравнению с PDE выше, поскольку в них детонационная волна «идет» вдоль стенок камеры сгорания и ее ударное влияние на них существенно ниже.
Карта температур (сверху) и давления в RDE. Фото NRL.
A — детонационная волна; B — задний фронт ударной волны; C — зона смешения свежих и старых продуктов горения; D — область заполнения топливной смесью; E — область несдетонировавшей сгоревшей топливной смеси; F — зона расширения со сдетонировавшей сгоревшей топливной смесью; G, H, I — зоны подачи топлива с заблокированными, частично открытыми и открытыми форсунками; J — вторичная ударная волна. Движение детонации — слева направо.
По данным NRL, процесс сгорания топливной смеси в RDE неоднороден, в нем присутствуют и области дефлаграции, однако их доля в общем процессе горения составляет всего 14 процентов. Оптимизация конструкции двигателя и подбор подходящих диаметров кольцевой камеры сгорания и просвета между стенками может уменьшить этот показатель. К достоинствам перспективного двигателя NRL относит существенную экономию топлива (для инициации нового цикла детонации горючей смеси требуется меньше).
Расширяющиеся в сопле продукты горения впоследствии можно, благодаря эффекту Коанда, собирать при помощи конуса в единую газовую струю и направлять ее в турбину. Истекающие из сопла газы будут вращать ее; часть работы турбины можно будет использовать для движения кораблей, а часть — для выработки энергии, необходимой для корабельных систем и оборудования.
Сами спиновые детонационные двигатели могут быть собраны вообще без каких-либо подвижных частей, благодаря чему упрощается конструкция и снижается конечная стоимость силовой установки в целом. Тем не менее, прежде чем всерьез говорить о перспективах серийного использования ротационных двигателей, ученым предстоит решить еще несколько задач, самой сложной из которых является подбор термостойких и прочных материалов.
В RDE стабильность детонации можно поддерживать до окончания горючего и прогрева конструкции до стадии разрушения. В последнем случае могут быть также использованы технологии, успешно применяющиеся для охлаждения лопаток турбин, например, в воздушно-реактивных двигателях. Со временем новые двигатели можно будет устанавливать не только на корабли, но и на перспективные летательные аппараты. Так, из архивов может быть возвращен к жизни проект Blackswift — аппарат, способный развивать скорость до шести чисел Маха (около семи тысяч километров в час).
В настоящее время RDE считаются наиболее перспективным типом двигателей внутреннего сгорания. Их разработкой, в частности, занимается Техасский университет в Арлингтоне. Создаваемая им силовая установка получила название «двигателя непрерывной детонации» (Continous Detonation Engine, CDE). Ученые из этого университета также проводят эксперименты с разными диаметрами кольцевых камер сгорания и с различными топливными смесями, в которых присутствуют водород, а также кислород или воздух в разных пропорциях.
Двигатель непрерывной детонации. Показана работа двигателя с топливной смесью водорода-воздуха и водорода-кислорода в разных пропорциях.
В марте 2011 года управляющий директор НПО «Сатурн» Илья Федоров рассказал, что Научно-технический центр имени Люльки (входит в состав научно-производственного объединения) занимается созданием пульсирующего воздушно-реактивного двигателя. Тип двигателя Федоров не уточнил. В настоящее время известны три вида пульсирующих двигателей: клапанные, бесклапанные и детонационные. Наконец, французская компания MBDA совместно с Институтом гидродинамики имени Лаврентьева занимается изучением вращающейся детонации и созданием спинового детонационного двигателя.
Однако в настоящий момент можно сделать вывод, что RDE (пусть уже и существующие в виде экспериментальных образцов), как и «рельсотрон», являются технологией завлекательной, но пока мало реализуемой в промышленных масштабах. И все же время, в котором самолеты будут быстрее, а орудия — убойнее и дальнобойнее, уже обретает свои очертания.
Двигатель внутреннего сгорания Векторный клипарт в AI, SVG, EPS, PSD, PNG
Роторный двигатель на белом фоне
Маркированная схема четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.
Это изображение является векторной иллюстрацией, его можно масштабировать до любого размера без потери разрешения, изменять и использовать для создания различных композиций. Это изображение представляет собой файл .eps, и для использования этого файла вам понадобится векторный редактор, например Adobe Illustrator.
Стилизованные векторные иллюстрации чертежей роторного двигателя
Двигатель внутреннего сгорания под защитным кожухом,
Запасной двигатель, коленвал, вектор.Значок коленчатого вала. Автозапчасти. Части двигателя. Черный значок на желтом фоне. Ремонт машин. Знак гаража, автосервис.
Форсунка. Векторная иллюстрация.
поршневой бесшовные векторные иллюстрации шаблон картинки
Турбокомпрессор, или турбонагнетатель, представляет собой устройство принудительной индукции с приводом от турбины, которое увеличивает КПД и выходную мощность двигателя внутреннего сгорания за счет нагнетания дополнительного воздуха в камеру сгорания.
Детали механизма двигателя внутреннего сгорания автомобиля.Машиностроение
Это изображение является векторной иллюстрацией, его можно масштабировать до любого размера без потери разрешения, изменять и использовать для создания различных композиций. Это изображение представляет собой файл .eps, и для использования этого файла вам понадобится векторный редактор, например Adobe Illustrator.
поршневой значок
Стилизованная векторная иллюстрация роторного двигателя в разрезе
Векторный набор поршней и коленвалов, набор контуров поршней и коленчатых валов
Восьмицилиндровый двигатель внутреннего сгорания отдельно от автомобиля
вектор пути поршня
Доступны в высоком разрешении и нескольких размерах, чтобы соответствовать потребностям вашего проекта.
Линия по производству или ремонту автомобилей. Механик устанавливает новый двигатель на кузов автомобиля. Капитальный ремонт мотора. Плоский стиль векторные иллюстрации, изолированные на белом фоне.
Свеча автомобильная и двигатель внутреннего сгорания с клапаном, комплект ремня генератора. Часть ремонта автомобилей, изолированные на белом фоне. Капитальный ремонт мотора. Плановое ТО автомобилей
Секретная разработка обуви с двигателем внутреннего сгорания.
Основные значки тяжелой и энергетической промышленности
Символ свечи зажигания с крыльями, монохромная векторная эмблема для классического гаража и станции ремонта.Крылатая автомобильная свеча, бензиновая часть двигателя внутреннего сгорания, изолированные на белом фоне
Значок наброски радиатора охлаждения автомобиля. Элементы иллюстрации значок ремонт автомобилей. Знаки и символы могут использоваться для Интернета, логотипа, мобильного приложения, пользовательского интерфейса, пользовательского интерфейса на цветном фоне
Мультфильм счастливого автомеханика с гаечным ключом
векторные иконки автозапчастей.
Значок радиатора автомобиля. Радиатор охлаждения. Система охлаждения автомобиля. Иконка Вентилятор охлаждения автомобиля на белом фоне
Старый ретро автомобиль с открытым верхом.Векторные иллюстрации, изолированные на белом фоне
поршневой значок
поршневой бесшовные векторные иллюстрации шаблон картинки
Значки автомобильных запчастей и услуг
Двигатель внутреннего сгорания, векторные иллюстрации
3D рука, держащая символ шестерни на белом фоне
Векторная иллюстрация мультяшный механик, готовый к работе.
Символ автомобиля Турбокомпрессор на изолированном фоне. Векторная иллюстрация.
Символ автомобиля Турбокомпрессор на изолированном фоне. Векторная иллюстрация.
автомобильных запчастей и механик иконки в векторном стиле.
Символ свечи зажигания с крыльями, монохромная векторная эмблема для классического гаража и станции ремонта. Крылатая автомобильная свеча, бензиновая часть двигателя внутреннего сгорания, изолированные на белом фоне
Векторная иллюстрация мультяшный механик, готовый к работе.
автосервис обслуживание аккумулятор и электрик векторные иллюстрации
Автомастерская и автосервис старинный плакат.Механик двигателя автомобиля, ремонт гаражной станции или магазин запчастей ретро вектор баннер. Прокладка двигателя, поршень и свеча зажигания, колесо и тормозной диск
гараж и механик на доске и векторном стиле.
Форсунка. Векторная иллюстрация.
гараж и механик мультяшный и векторный стиль.
Символ автомобиля Турбокомпрессор на изолированном фоне. Векторная иллюстрация.
Авторемонтная мастерская ретро плакат, автосервис, гаражная станция, магазин запасных частей вектор баннер.Прокладка блока двигателя внутреннего сгорания автомобиля, масленка и воздушный фильтр, крестовые ключи
дип, значок станции. Элемент значка тренажерный зал для мобильной концепции и веб-приложений. Тонкая линия наклона, значок станции можно использовать для Интернета и мобильных устройств на сером фоне
Набор из 2-х автомехаников, проверяющих двигатель автомобилей.
поршневой бесшовные векторные иллюстрации шаблон картинки
✅ двигатель внутреннего сгорания бесплатно векторные eps, cdr, ai, svg векторная иллюстрация графика
Лобовая сторона двигателя
Двигатель внутреннего сгорания.Инсульт. Векторные искусства, иллюстрации.
Двигатель внутреннего сгорания современный автомобильный
Старый двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Схема четырехтактного двигателя.
Контур двигателя
Двигатель внутреннего сгорания. Инсульт. Векторные искусства, иллюстрации.
Старый двигатель внутреннего сгорания
Линия плоских цветных векторных иконок автомобильных запчастей с элементами двигателя внутреннего сгорания со стороны ходовой части. Промышленный. Мультяшный стиль. Иллюстрация и элемент дизайна. Автосервис. Обслуживание.
Автомобильный двигатель
Двигатель внутреннего сгорания Векторный icon
Сложный инженерный чертеж частей двигателя автомобиля, векторная иллюстрация
Четыре поршня
Двигатель внутреннего сгорания
Старый двигатель внутреннего сгорания
Вектор двигателя внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Комплект чертежей двигателей — двигателя внутреннего сгорания автомобиля, мотоцикла, электродвигателя и ракеты.Его можно использовать для иллюстрации идей науки, инженерного дизайна и высоких технологий
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания, вид спереди. Вектор Ил
Двигатель внутреннего сгорания. Четыре удара, векторные искусства, иллюстрации.
Двигатель
Системы впрыска бензинового топлива.
Линия плоских цветных векторных иконок автомобильных запчастей с элементами двигателя внутреннего сгорания со стороны ходовой части. Промышленный. Мультяшный стиль. Иллюстрация и элемент дизайна. Автосервис. Обслуживание.
Двигатель внутреннего сгорания с огнем
Процесс двигателя внутреннего сгорания. Векторная иллюстрация des
Синтетическое моторное масло реалистичный вектор промо-баннер
Замена моторного масла
Линия плоских векторных иконок автомобильных запчастей с элементами двигателя внутреннего сгорания со стороны ходовой части.Промышленный. Мультяшный стиль. Иллюстрация и элемент дизайна. Монохромный. Автосервис. Обслуживание.
Линия плоских векторных иконок автомобильных запчастей с элементами двигателя внутреннего сгорания со стороны ходовой части. Промышленный. Мультяшный стиль. Иллюстрация и элемент дизайна. Монохромный. Автосервис. Обслуживание.
Комплект чертежей двигателей — двигателя внутреннего сгорания автомобиля, мотоцикла, электродвигателя и ракеты.Его можно использовать для иллюстрации идей науки, инженерного дизайна и высоких технологий
Старый двигатель внутреннего сгорания
Нагнетатель работает. Векторные искусства, дизайн иллюстрации.
Впрыск топлива — это введение топлива в двигатель внутреннего сгорания, чаще всего в автомобильные двигатели, с помощью инжектора.
Синтетическое моторное масло рекламный баннер реалистичный вектор
Диагностика двигателя Полный рентген
Диагностика двигателя
Двигатель внутреннего сгорания
Замена моторного масла баннер.
Комплект чертежей двигателей — двигателя внутреннего сгорания автомобиля, мотоцикла, электродвигателя и ракеты. Его можно использовать для иллюстрации идей науки, инженерного дизайна и высоких технологий
Двигатель внутреннего сгорания
Старый двигатель внутреннего сгорания
Иконки автосервиса. Часть 3
Турбокомпрессор работает.Векторные искусства, дизайн иллюстрации.
Двигатель внутреннего сгорания. Чертеж двигателя машины в разрезе, иллюстрирующий внутреннее устройство — цилиндры, поршни, свечу зажигания. Изолированные на белом фоне.
Значок двигателей внутреннего сгорания
Облако слов гибридный автомобиль
Механизм двигателя автомобиля
Гравюра на дереве Поршень
Облако слов гибридный автомобиль
Облако слов гибридный автомобиль
Значки автомобильных запчастей и услуг
Линия по производству или ремонту автомобилей
Сельскохозяйственный тяговый двигатель, старинная гравюра
Двигатель V8, вид сбоку, изолированный на белом
Горизонтальный паровоз, старинная гравюра
Значок двигателя двигателя
Векторный двигатель
Значки автомобильных запчастей
Набор иконок авто
Вектор стальные шестерни
Автомобильные объекты
Форсунка.Векторная иллюстрация.
Гараж и механик мультфильм
Форсунка. Векторная иллюстрация.
Иконки автосервиса
Форсунка. Векторная иллюстрация.
3D символ шестерни в руке
Горизонтальный паровоз, старинная гравюра
Автомобильный двигатель
Икона автомеханика рядом с автомобилем с инструментом
Автосервис плоские иконки.Векторная иллюстрация
Автомобиль на АЗС.
Современная зеленая машина
Значок двигателя двигателя
Концепция автосервиса
Сельскохозяйственный тяговый двигатель, старинная гравюра
Значок радиатора автомобиля.
Двигатель внутреннего сгорания
Автомобильные технологии эволюция мультфильм вектор баннер
������������
Авторемонтная мастерская ретро плакат, автосервис, гаражная станция, магазин запасных частей вектор баннер.Прокладка блока двигателя внутреннего сгорания автомобиля, масленка и воздушный фильтр, крестовые ключи
Символ свечи зажигания с крыльями, монохромная векторная эмблема для классического гаража и станции ремонта. Крылатая автомобильная свеча, бензиновая часть двигателя внутреннего сгорания, изолированные на белом фоне
Символ двигателя внутреннего сгорания Простая тонкая линия вектора
Символ двигателя внутреннего сгорания Простая тонкая линия вектора
Символ двигателя внутреннего сгорания Простая тонкая линия вектора
Символ двигателя внутреннего сгорания Простая тонкая линия вектора
Символ двигателя внутреннего сгорания Простая тонкая линия вектора
Символ двигателя внутреннего сгорания Простая тонкая линия вектора
Символ двигателя внутреннего сгорания Простая тонкая линия вектора
Свеча зажигания, зажигающая взрывчатую смесь в двигателе внутреннего сгорания, изолирована монохромным значком.Запчасть двигателя автомобильной свечи зажигания Vector. Источник электрического тока свечи зажигания в автомобиле
Векторное изображение двигателя автомобиля, изолированных на фоне wihte. двигатель внутреннего сгорания для автотранспортных средств
Символ двигателя внутреннего сгорания Простая тонкая линия вектора
Символ двигателя внутреннего сгорания Простая тонкая линия вектора
Символ двигателя внутреннего сгорания Простая тонкая линия вектора
Поршень в сборе с шатуном.Деталь двигателя внутреннего сгорания автомобиля.
Значок двигателя автомобиля. поршень, коленчатый вал, блок цилиндров, двигатель внутреннего сгорания, автосервис, ремонт, деталь автомобиля
бесплатных клипартов для движков, Скачать бесплатные клипарты для движков png, бесплатные клипарты в библиотеке клипартов
томас паровозик персонажи мультфильма
игрушки прозрачный фон картинки
двигатели клипарт
поезд прозрачный фон клипарт
двигатели клипарт
раскраски Томас Паровозик
клипарт игрушечный поезд
игрушечный поезд клипарт
инженерный клипарт
красный поезд картинки
автомобильный двигатель картинки
автомобильный двигатель клипарт
реактивный двигатель вектор бесплатно
Диаграммапоезд с камбузом клипарт
двигатель черный и белый
паровая пожарная машина клипарт
паровозик и камбуз клипарт
клипарт пожарная машина
двигателей картинки
пожарная машина картинки
мультфильм пожарная машина png
поезд паровой двигатель клипарт
техника клипарт
поезд двигатель клипарт
Клипарт двигательбесплатные картинки пожарная машина
игрушечная пожарная машина клипарт
томас поезд клипарт черно-белый
паровоз картинки
поезд клипарт
поезд клипарт черно-белый
пожарная часть картинки
красная пожарная машина клипарт
проверьте знак двигателя
поезд томас картинки
пожарная машина пожарная машина клипарт
джеймс томас паровозик клипарт
двигатель внутреннего сгорания клипарт
томас поезд черный или белый
гамбар гербонг керета апи картун
детские игрушки для мальчиков картинки
двигатель внутреннего сгорания клипарт
автомобильный двигатель вектор png
Семь причин, по которым движется мертвец по двигателю внутреннего сгорания [обновлено]
Зарядка Tesla
Фотография предоставлена TeslaЭра двигателей внутреннего сгорания (ДВС) закончилась.Будущее за электромобилями. Переход только начался, но переход от автомобилей с ДВС к электромобилям произойдет раньше и быстрее, чем думает большинство людей.
Какие факторы заставили меня сказать это с такой уверенностью?
1 Китай так говорит!
Китай в настоящее время является крупнейшим автомобильным рынком в мире (из 86 млн автомобилей, проданных в 2017 г., 30% (25,8 млн) были проданы в Китае, по сравнению с 20% (17,2 млн) в США и 18% (15,6 млн) в США). ЕС).
Мировые продажи автомобилей, 2017 г.
Фотография предоставлена Ято.comНеудивительно, что производители автомобилей хотят иметь доступ к этому рынку. Тем не менее, Китай принял закон, который требует от любого производителя транспортных средств получить оценку нового энергетического транспортного средства не менее 10% к 2019 году, которая вырастет до 12% к 2020 году и до 20% продаж к 2025 году.
В результате этого объявления все основные OEM-производители внезапно обрели религию для электромобилей. За этим последовало множество объявлений о десятках миллиардов долларов или евро, которые они вкладывают в свои программы разработки электромобилей, а также о партнерствах или огромных инвестициях, которые они создают для обеспечения безопасности своей цепочки поставок аккумуляторов.Генеральный директор Porsche даже официально заявил, что после 2030 года все автомобили Porsche будут на 100% электрическими.
Итак, Китай сказал, и производители автомобилей прислушались. Ожидается, что в следующие 18 месяцев количество моделей электромобилей, доступных для покупки, значительно увеличится.
2 Стоимость батареи снижается
Основная стоимость электромобиля — это стоимость аккумулятора. При этом цена этих аккумуляторов значительно падает.
Тенденции развития литий-ионных батарей, 2010-2017 гг.
Bloomberg Литий-ионные батареив 2010 году стоили 1000 долларов за кВтч.К 2017 году эта стоимость упала до 200 долларов за киловатт-час, и на этом она не остановится. На собрании акционеров Tesla 5 июня этого года Илон Маск заявил, что Tesla будет стоить 100 долларов за киловатт-час в течение 2 лет. По общему мнению, 100 долларов за кВт · ч — это цифра, при которой электромобили и автомобили с ДВС будут иметь сопоставимую предварительную закупочную цену.
Итак, к 2020 году стоимость аккумуляторов упадет на 90% за 10 лет, и цена будет продолжать падать.
3 Емкость аккумулятора увеличивается
Литий-ионные батареи увеличивают удельную энергию на 5-8% в год.Mercedes заявил, что их полностью электрический Mercedes EQC, который выйдет на рынок в 2019 году, будет иметь ожидаемую дальность действия 500 км. В то время как Tesla Roadster, который запускается в 2020 году, имеет заявленный запас хода в 1000 км. Когда у электромобилей есть запас хода в 1000 км, проблемы с дальностью действия возникают именно у автомобилей с ДВС.
Более того, появятся и другие аккумуляторные технологии, такие как твердотельные батареи, которые дадут нам более дешевые батареи, более быструю зарядку и еще больший запас хода.
4 Аккумуляторы для электромобилей имеют очень долгий срок службы
Вопреки тому, что многие считают, батареи в электромобилях не разряжаются со временем (или даже при пробеге в милях / километрах).
Разрушение батареи Tesla
Фотография предоставлена MatteoЭто график емкости аккумуляторов автомобилей Tesla Model S / X, который показывает, что после пробега 270 000 км (примерно 168 000 миль) у аккумуляторов все еще оставался 91% их первоначальной емкости.В этой статье есть более подробная информация, но суть в том, что батареи теряют около 1% емкости каждые 30 000 км (18 750 миль). Это означает, что первоначальная стоимость электромобиля может быть снижена за гораздо более длительный период времени, что значительно снизит общую стоимость владения — электромобили будут продолжать работать. Сказав это, эти данные относятся к батареям Tesla — нам придется подождать, чтобы увидеть, как обстоят дела у других производителей.
5 Электромобили надежнее
Еще один фактор в пользу электромобилей — их надежность.Трансмиссия в автомобиле с ДВС обычно содержит 2000+ движущихся частей, тогда как трансмиссия в электромобиле содержит около 20. Об этом говорит быстрое сканирование 10 лучших автомобилей 2015 года, проведенных с ремонтом. Только одна из этих неисправностей может произойти с электромобилем (номер 4, и это, безусловно, самое дешевое решение).
ТОП-10 ремонтов автомобилей 2015
Фото Credit.com6 Дешевле на топливо
Электромобили, как правило, также значительно дешевле в топливе (если только вы не живете где-нибудь, где особенно дешевый бензин и чрезвычайно дорогое электричество).А поскольку за последние 12 месяцев цена на нефть выросла на 50%, найти где-нибудь с дешевым бензином будет все труднее.
Цена на сырую нефть за 1 год
Фотография предоставлена InfoMine.com7 Стоимость автомобилей с ДВС при перепродаже —
Наконец, как указано выше:
- количество моделей электромобилей, доступных для продажи, значительно возрастет
- закупочная цена электромобилей значительно падает
- диапазон электромобилей, приближающихся к автомобилям с ДВС или даже превосходящих их У электромобилей
- практически нет проблем с обслуживанием, за исключением необходимости замены тормозов и шин (а при рекуперативном торможении износ тормозных колодок минимален)
- батареи в электромобилях служат на сотни тысяч миль / километров с минимальным износом;
- и электромобили дешевле топлива
Так зачем кому-то подумать о покупке автомобиля с двигателем внутреннего сгорания? Большинство людей этого не сделает.И, как следствие, стоимость автомобилей с ДВС при перепродаже резко упадет.
И если стоимость автомобилей с ДВС при перепродаже упадет через 3-4 года, зачем вам покупать их сегодня? Подумайте об этом на секунду. Зачем покупать автомобиль с двигателем внутреннего сгорания сегодня, если его стоимость при перепродаже через 3-4 года значительно упадет? Ты бы не стал. И когда люди начнут это понимать, рынок перевернется. И произойдет это быстро. Раньше, чем думает большинство людей. Будет ли ваша следующая машина электромобилем?
Наконец —
И если вас это не убедит, возможно, посмотрите остальные характеристики Tesla Roadster — 0-100 км / ч (0-60 миль / ч) за 1.9 секунд, максимальная скорость 400 км / ч (250 миль / ч) и дальность полета 1000 км (620 миль).
Или, может быть, посмотрите, как Tesla Model S мчится с Boeing 737, или, что еще более невероятно, посмотрите, как Tesla Model X установила мировой рекорд Гиннеса, буксируя Boeing 787 Dreamliner.
И я даже не упомянул о растущем списке городов, которые принимают законы, запрещающие ездить по улицам дизельным транспортным средствам!
Последняя мысль: когда электромобили станут более распространенными, водители автомобилей с двигателями внутреннего сгорания будут думать так же, как сегодня курящие.И, поскольку потребуется меньше заправочных станций, их придется либо закрыть, либо преобразовать в электрические заправочные станции. Поскольку они закрываются ставнями, людям с двигателями внутреннего сгорания придется путешествовать все дальше и дальше, чтобы найти место для заправки. Этот неизбежный порочный круг означает, что игра для двигателя внутреннего сгорания действительно окончена.
Более ранняя версия этой истории была опубликована на Medium
.Искра двигателя внутреннего сгорания вот-вот погаснет?
После столетия доминирования под капотами мировых автомобилей бензиновый двигатель с поршневым двигателем постепенно заменяется батареями или топливными элементами.
Этот сдвиг, вызванный в основном регулированием, поскольку страны стремятся декарбонизировать, ставит перед автопроизводителями дилемму: могут ли они позволить себе инвестировать как в аккумуляторы, так и в технологию сжигания?
Несмотря на улучшения за последние десятилетия, система внутреннего сгорания все еще далека от совершенства. «По сравнению с современными двигателями сегодня мы определенно можем увидеть пути повышения максимальной эффективности примерно на 30 процентов», — говорит Адриан Грини, директор по двигателям Ricardo, британской компании, которая поставляет двигатели для суперкаров McLaren. .
История усовершенствования двигателей — это в большей степени история прогресса, достигнутого в результате нескольких небольших прорывов, а не каких-либо серьезных изменений.
Каждая настройка может повысить эффективность на один или два процента, что, вместе взятые, имеет огромное значение. Основы сгорания остались неизменными, но сегодняшний двигатель практически неузнаваем по мощности и характеристикам по сравнению с двигателями прошлых десятилетий.
«Бензиновый двигатель претерпел значительные изменения за последние десять лет, включая внутреннее трение, изменение фаз газораспределения, непосредственный впрыск и турбонаддув, и это лишь некоторые из них», — говорит Томас Вебер, руководитель отдела развития Mercedes-Benz.«И это будет способствовать дальнейшему прогрессу».
Одним из таких изменений является прямой впрыск топлива: распыление бензинового тумана в цилиндр расходует меньше топлива. Десять лет назад объем продаж увеличился с 3 процентов автомобилей до половины автомобилей, проданных в США.
Другой — турбонаддув. Когда-то излюбленная технология стритрейсеров с модифицированными автомобилями, технология, при которой выхлоп приводит в действие турбину, всасывающую больше воздуха в двигатель, теперь широко распространена.
Исторически сложилось так, что многие периоды самых резких изменений совпадали с регулированием, особенно в отношении выбросов CO2 в Европе или экономии топлива в США.
В 1975 году в США были введены корпоративные стандарты средней экономии топлива, известные как «Кафе», заставляющие автопроизводителей регистрировать эффективность своих автомобилей. В течение десяти лет экономия топлива в автомобилях США увеличилась вдвое.
Сегодня автопроизводители в Европе сталкиваются с наказанием в виде штрафов, если они не соблюдают новые ограничения на выбросы CO2, которые вступают в силу 1 января. Производители должны снизить свои выбросы в среднем до 95 г CO2 на км, иначе им грозят штрафы, которые могут исчисляться миллиардами евро. .
ЕС требует дополнительно 37.К 2030 году сокращение выбросов на 5% по сравнению с показателями 2021 года, что вызвало гнев отрасли.
Однако Элизабет Кестингер, министр устойчивого развития Австрии, говорит, что поставленные цели являются «важным сигналом в нашей борьбе с изменением климата».
Таковы темпы повышения эффективности, которые требуются автопроизводители, переходя на электрификацию и наполняя свои автомобили аккумуляторами или гибридными системами.
Volkswagen пообещал, что к 2025 году четверть его автомобилей будут полностью электрическими, в то время как Volvo заявила, что к этой дате половина ее автомобилей будет работать только от батарей.
Это поднимает вопрос, будут ли они игнорировать какие-либо достижения в технологии сжигания старой школы. Компания Daimler заявила, что не будет инвестировать в такие разработки после 2025 года.
Из-за жизненного цикла двигателей, который может длиться до 15 лет, автопроизводители, разрабатывающие новые двигатели во второй половине 2020-х годов, будут видеть их в продаже в 2040-е годы, когда правительства нескольких стран, включая Великобританию и Францию, планируют запретить использование некоторых транспортных средств с традиционными двигателями.
Для инженеров аккумуляторы открывают новые возможности, особенно для гибридных автомобилей. Добавление аккумулятора в смесь снижает давление на двигатель, позволяя ему работать только в тех случаях, когда он может работать с максимальной эффективностью или близкой к ней.
«В основном вы используете электрическую энергию, чтобы двигатель работал с максимальной эффективностью», — говорит г-н Грини. Аккумуляторы также можно использовать для поддержания оптимальной температуры двигателя около 90 ° C.
Стоимость приведения традиционных двигателей в соответствие с более строгими правилами выбросов может окончательно убить технологию.Герберт Дисс, генеральный директор Volkswagen, ранее предсказывал, что стоимость дизельного двигателя вырастет на 2000 евро в период с 2016 по 2020 год в результате изменений.
Кроме того, поскольку инвестиционные затраты окупаются за счет оптовых продаж, разработки, которые подпитывают только сокращающееся количество традиционных двигателей, в конечном итоге обойдутся заказчикам дороже.
Г-н Грини из Ricardo добавляет: «Нехорошо разрабатывать лучшую в мире технологию производства двигателей, если никто не может позволить себе развернуть ее и получить выгоду.»
Иконки двигателей внутреннего сгорания — загрузка в векторном формате, PNG, SVG, GIF
Иконки двигателей внутреннего сгорания — бесплатные векторные загрузки, PNG, SVG, GIF Все стили ПерекраситьОхлаждающая жидкость двигателя
Охлаждающая жидкость двигателя
Охлаждающая жидкость двигателя
Охлаждающая жидкость двигателя
Охлаждающая жидкость двигателя
Охлаждающая жидкость двигателя
Охлаждающая жидкость двигателя
Охлаждающая жидкость двигателя
Охлаждающая жидкость двигателя
Охлаждающая жидкость двигателя
Охлаждающая жидкость двигателя
Охлаждающая жидкость двигателя
Охлаждающая жидкость двигателя
Охлаждающая жидкость двигателя
Внутренний
Внутренний
Внутренний
Внутренний
Охлаждающая жидкость двигателя
Охлаждающая жидкость двигателя
Внутренний
Внутренний звонок
Внутренний звонок
Внутренний
Внутренний
Двигатель
Внутренний звонок
Двигатель
Внутренний звонок
Внутренний звонок
Двигатель
Двигатель
Двигатель
Внутренний звонок
Внутренний звонок
Двигатель
Двигатель
Внутренний
Машинное масло
Машинное масло
Внутренний
Внутренний
Паровой двигатель
Машинное масло
Реактивный двигатель
Внутренний
Паровой двигатель
Машинное масло
Реактивный двигатель
Unreal Engine
Паровой двигатель
Машинное масло
Реактивный двигатель
Двигатель
Паровой двигатель
Реактивный двигатель
Паровой двигатель
Реактивный двигатель
Машинное масло
Внутренний звонок
Как работают тепловые двигатели?
Как работают тепловые двигатели? — Объясни это Рекламное объявлениеКриса Вудфорда.Последнее изменение: 7 ноября 2020 г.
В наш век топливных элементов и электромобили, паровозы (и даже автомобили с бензиновым двигателем) может показаться ужасно старой технологией. Но посмотрите на историю шире, и вы увидите, что даже самые старые паровой двигатель — действительно очень современное изобретение. Люди были использовать инструменты для увеличения мышечной силы примерно на 2,5 миллионов лет, но только за последние 300 лет или около того мы усовершенствовали искусство создания «мускулов» — машин с приводом от двигателя — которые работают все сами по себе.Другими словами: люди были без двигатели для более чем 99,9 процента нашего существования на Земле!
Теперь у нас есть двигатели, без которых, конечно, не обойтись. их. Кто мог представить себе жизнь без машин, грузовиков, кораблей или самолеты — все они приводились в движение мощными двигателями. И двигатели не просто перемещают нас по миру, они помогают нам его кардинально изменить. От мостов и туннелей до небоскребов и плотины, практически каждое крупное здание и сооружение, построенное людьми за последние пару веков был построен с помощью двигатели — краны, экскаваторы, самосвалы, бульдозеры и т. д. их.Двигатели также подпитывают современную сельскохозяйственную революцию: подавляющая часть всех наших еда теперь собирается или транспортируется с помощью двигателя. Двигатели не заставляют мир идти раунд, но они участвуют практически во всем, что происходит на нашей планете. Давайте подробнее разберемся, что это такое и как они Работа!
Artwork: Основная концепция теплового двигателя: машина, которая преобразует тепловую энергию в работу, перемещаясь туда и обратно между высокой и низкой температурой.Типичный тепловой двигатель приводится в действие за счет сжигания топлива (внизу слева) и использует расширяющийся-сжимающийся поршень (вверху в центре) для передачи энергии топлива к вращающемуся колесу (внизу справа).
Что такое тепловая машина?
« Всем известно, что тепло может вызывать движение. В том, что он обладает огромной движущей силой, никто не может сомневаться … ”
Николас Сади Карно, 1824
Двигатель — это машина, которая энергия, заключенная в топливе, превращается в силу и движение.Угля нет очевидное использование кто угодно: это грязное, старое, каменистое вещество, похороненное под землей. Сжечь это в двигателем, и вы можете высвободить содержащуюся в нем энергию, чтобы силовые заводские машины, автомобили, лодки или локомотивы. То же самое верно других видов топлива, таких как природный газ, бензин, древесина и торф. С двигатели работают, сжигая топливо для выделения тепла, иногда они называется тепловых двигателей . Процесс сжигания топлива включает в себя химическая реакция, называемая горением , где топливо сгорает в кислород в воздухе для образования углекислого газа и пара.(Как правило, двигатели также загрязняют воздух, потому что топливо не всегда чистое на 100 процентов и не горит идеально.)
Есть два основных типа тепловых двигателей: внешнего сгорания и внутреннего сгорания. сжигание:
- В двигателе внешнего сгорания топливо горит снаружи и вдали от основной части двигателя, где сила и движение производятся. Хороший пример — паровая машина: уголь горит на одном конце, который нагревает воду для образования пара.Пар поступает в прочный металлический цилиндр , где он перемещает Плотно прилегающий плунжер называется поршнем вперед-назад. В движущийся поршень приводит в действие все, к чему прикреплен двигатель (возможно, заводская машина или колеса локомотива). Это внешний двигатель внутреннего сгорания, потому что уголь горит снаружи, а некоторые расстояние от цилиндра и поршня.
- В двигателе внутреннего сгорания топливо горит внутри цилиндр. Например, в типичном автомобильном двигателе есть что-то вроде четырех-шести отдельных цилиндров, внутри которых бензин постоянно горит кислородом, выделяя тепловую энергию.В цилиндры «зажигаются» поочередно, чтобы двигатель постоянный источник энергии, приводящий в движение колеса автомобиля.
Двигатели внутреннего сгорания обычно намного более эффективны, чем внешние двигатели внутреннего сгорания, потому что энергия не тратится впустую на передачу тепла от огонь и бойлер к баллону; все происходит в одном месте.
Художественное произведение: В двигателе внешнего сгорания (таком как паровой двигатель) топливо горит вне цилиндра, и тепло (обычно в виде горячего пара) необходимо отводить на некоторое расстояние.В двигателе внутреннего сгорания (таком как двигатель автомобиля) топливо сгорает прямо внутри цилиндров, что намного эффективнее.
Как двигатель приводит в действие машину?
В двигателяхиспользуются поршни и цилиндры, поэтому мощность, которую они производят, равна непрерывное возвратно-поступательное движение, толкающее и вытягивающее или возвратно-поступательное движение движение. Проблема в том, что многие машины (и практически все автомобили) полагаются на на вращающихся колесах — другими словами, вращающихся движение. Существуют различные способы поворота возвратно-поступательного движения. движение во вращательное движение (или наоборот).Если вы когда-нибудь смотрели паровой двигатель гудит, вы заметите, как колеса ведомый кривошипом и шатуном: простой рычажный рычаг, который соединяет одну сторону колеса с поршнем, так что колесо вращается, когда поршень качается вперед и назад.
Альтернативный способ преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение использовать шестерни. Вот что гениальный шотландский инженер Джеймс Ватт (1736–1819) решил заняться этим в 1781 году, когда обнаружил кривошипно-шатунный механизм. потребовалось использовать в его усовершенствованной конструкции паровой машины, на самом деле, уже защищен патентом.Дизайн Ватта известен как Солнце и планетарная передача шестерня) и состоит из двух или более шестерен колеса, одно из которых (планета) толкается вверх и вниз поршнем стержень, вращающийся вокруг другой шестерни (Солнца) и заставляющий ее вращаться.
Фото: Два способа преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение: Первое фото: Солнце и планетарная передача. Когда поршень движется вверх и вниз, шестерни вращаются. Второе фото: В этом токарном станке с ножным приводом просто решена проблема преобразования вертикального движения в круговое.Когда вы нажимаете на педаль (педаль) вверх и вниз, вы заставляете струну подниматься и опускаться. Это заставляет вал, к которому прикреплена струна, вращаться со скоростью, приводя в действие токарный станок и сверло или другой инструмент, прикрепленный к нему. Обе фотографии сделаны в Think Tank, музее науки в Бирмингеме, Англия.
Некоторым двигателям и машинам необходимо преобразовывать вращательное движение в возвратно-поступательное движение. Для этого вам нужно что-то, что работает в путь, противоположный коленчатому валу, а именно кулачок. Камера — это некруглое (обычно яйцевидное) колесо, имеющее что-то вроде бар, опирающийся на него.Когда ось поворачивает колесо, колесо заставляет штангу подниматься и опускаться. Не можете себе это представить? Попробуйте представить себе машину, колеса которой яйцевидной формы. При движении колеса (кулачки) поворачиваются как обычно, но кузов автомобиля подпрыгивает и вниз одновременно — поэтому вращательное движение производит возвратно-поступательное движение (подпрыгивание) у пассажиров!
Кулачки работают на всех типах машин. Есть камера в электрическая зубная щетка, которая делает щетка движется вперед и назад, когда внутри вращается электродвигатель.
Рекламные ссылкиТипы двигателей
Фото: Внешнее сгорание: Этот стационарный паровой двигатель использовался для закачки природного газа в дома людей с 1864 года. Фотография сделана в Think Tank.
Существует около полдюжины основных типов двигателей, которые вырабатывают энергию за счет сжигания топлива:
Двигатели внешнего сгорания
Балочные двигатели (атмосферные двигатели)
Первые паровые машины были гигантскими машинами, которые заполняли целые здания. и они обычно использовались для откачки воды из затопленных шахт.Первопроходец англичанин Томас Ньюкомен (1663 / 4–1729) в начале 18 века они имели один цилиндр и поршень, прикрепленный к большой балке, которая раскачивалась взад и вперед. Тяжелая балка обычно наклонялась вниз так, чтобы поршень находился высоко в цилиндре. В цилиндр закачивался пар, затем вбрызгивалась вода, охлаждающая пар, создавая частичный вакуум и заставляя луч наклоняться назад наоборот, до того, как процесс повторится. Лучевые двигатели были важным технологическим достижением, но они были слишком большими, медленными и неэффективными, чтобы приводить в действие заводские машины и поезда.
Иллюстрация: Как работает атмосферный (пучковый) двигатель (упрощенно). Двигатель состоит из тяжелой балки (серая), установленной на башне (черная), которая может качаться вверх и вниз. Обычно балка наклоняется вниз и вправо под весом присоединенного к ней насосного оборудования. Водогрейный котел (1) выпускает пар (2) в цилиндр (3). Когда цилиндр заполнен, из бака (4) впрыскивается холодная вода. Это конденсирует пар, создавая более низкое давление в цилиндре.Поскольку атмосферное давление (воздух) над поршнем выше, чем давление под ним, поршень толкается вниз, вся балка наклоняется влево, а насос тянется вверх, вытягивая воду из шахты (5).
Паровые двигатели
В 1760-х годах Джеймс Ватт значительно усовершенствовал паровую машину Ньюкомена, сделав ее меньше, эффективнее и мощнее — и эффективно превращает пар двигатели в более практичные и доступные машины. Работа Ватта привела к стационарному пару двигатели, которые можно использовать на заводах, и компактные движущиеся двигатели которые могли приводить в действие паровозы.Подробнее читайте в нашей статье о паровых двигателях.
Двигатели Стирлинга
Не все двигатели внешнего сгорания огромны и неэффективны. Шотландский священник Роберт Стирлинг (1790–1878) изобрел очень умную двигатель, который имеет два цилиндра с поршнями, приводящими в действие два кривошипа вождение одного колеса. Один цилиндр постоянно остается горячим (нагревается внешней энергией). источник, который может быть чем угодно, от угольного костра до геотермальной энергии поставка), в то время как другой постоянно остается холодным. Двигатель работает перекачивает тот же объем газа (постоянно запечатанный внутри двигатель) вперед и назад между цилиндрами через устройство, называемое регенератор , который помогает сохранять энергию и значительно увеличивает КПД двигателя.Двигатели Стирлинга не обязательно предполагают сгорание, хотя они всегда питаются от внешнего источника тепла. Узнайте больше в нашей основной статье о двигателях Стирлинга.
Фото: Машинный зал Think Tank (научный музей в Бирмингеме, Англия) представляет собой удивительную коллекцию энергетических машин XVIII века. Среди экспонатов — огромный паровой двигатель Сметвик, самый старый действующий двигатель в мире. Это не показано на этом снимке, в основном потому, что оно было слишком большим, чтобы его можно было сфотографировать!
Двигатели внутреннего сгорания
Бензиновые двигатели
В середине 19 века несколько европейских инженеров, в том числе Француз Жозеф Этьен Ленуар (1822–1900) и немец Николаус Отто (1832–1891) усовершенствовал двигатели внутреннего сгорания, которые сжигали бензин.Для Карла Бенца (1844–1929) это был короткий шаг. подключить один из этих двигателей к трехколесному перевозки и создать первый в мире автомобиль, работающий на газе. Подробнее в нашей статье о автомобильных двигателях.
Фото: мощный бензиновый двигатель внутреннего сгорания от спортивного автомобиля Jaguar.
Дизельные двигатели
Позже, в 19 веке, другой немецкий инженер, Рудольф Дизель (1858–1913), понял, что может сделать гораздо более мощный внутренний двигатель внутреннего сгорания, который может работать на всех видах топлива.В отличие от бензиновых двигателей, дизельные двигатели сжимают топливо намного сильнее. он самопроизвольно загорается и выделяет тепловую энергию заперт внутри него. Сегодня дизельные двигатели по-прежнему являются предпочтительными машинами для вождения. тяжелые транспортные средства, такие как грузовики, корабли и строительные машины, а также многие автомобили. Подробнее читайте в нашей статье о дизельных двигателях.
Роторные двигатели
Одним из недостатков двигателей внутреннего сгорания является то, что они нужны цилиндры, поршни и вращающийся коленчатый вал, чтобы использовать их мощность: цилиндры неподвижны, поршни и коленчатый вал постоянно двигаются.Роторный двигатель — это кардинально другая конструкция двигателя внутреннего сгорания, в котором «цилиндры» (которые не всегда цилиндры по форме) вращаются вокруг неподвижного коленчатого вала. Хотя роторные двигатели восходят к 19 веку, возможно, наиболее известной конструкцией является относительно современный роторный двигатель Ванкеля , особенно используется в некоторых японских автомобилях Mazda. Статья в Википедии о Роторный двигатель Ванкеля — хорошее вступление с прекрасной небольшой анимацией.
Теоретические двигатели
Фото: Машинист: гениальный Николя Сади Карно, 17 лет.
Пионерами двигателей были инженеры, а не ученые. Ньюкомен и Ватт были скорее практическими «деятелями», чем ломающими голову теоретическими мыслителями. Лишь когда в 1824 году появился француз Николя Сади Карно (1796–1832), то есть спустя более века после того, как Ньюкомен построил свой первый паровой двигатель, были предприняты какие-либо попытки понять эту теорию. о том, как работают двигатели и как их можно улучшить с истинно научной точки зрения. Карно интересовался, как сделать двигатели более эффективными (в другими словами, как можно получить больше энергии из того же количества топлива).Вместо того, чтобы возиться с настоящим паровым двигателем и пытаться его улучшить методом проб и ошибок (такой же подход, который использовал Ватт с двигателем Ньюкомена), он заставил себя теоретический двигатель — на бумаге — и вместо этого поигрался с математикой.
Фото: Паровые двигатели по своей сути неэффективны. Работа Карно говорит нам, что для максимальной эффективности пар в двигателе как будто это нужно перегреть (так что это выше его обычная температура кипения 100 ° C), а затем дать ему максимально расшириться и остыть в цилиндрах, чтобы передать как можно больше энергии поршням.
Цикл Карно
Тепловая машина Карно представляет собой довольно простую математическую модель. о том, как в теории может работать наилучший поршневой и цилиндровый двигатель, путем бесконечного повторения четырех шагов, которые теперь называются циклом Карно . Мы не собираемся здесь подробно останавливаться на теории или математике (если вам интересно, см. Страница цикла Карно НАСА и превосходные Тепловые двигатели: страница цикла Карно Майкла Фаулера с превосходной флэш-анимацией).
Базовый двигатель Карно состоит из газа, заключенного в цилиндр с поршнем. Газ забирает энергию от источника тепла, расширяется, охлаждается и выталкивает поршень. Когда поршень возвращается в цилиндр, он сжимает и нагревает газ, поэтому газ завершает цикл с точно такими же давлением, объемом и температурой, с которых он был начат. Двигатель Карно не теряет энергии на трение или окружающую среду. Это полностью обратимо — теоретически совершенная и совершенно теоретическая модель того, как работают двигатели.Но это также многое говорит нам о реальных двигателях.
Насколько эффективен двигатель?
Стоит отметить вывод, к которому пришел Карно: КПД двигателя (реальная или теоретическая) зависит от максимальной и минимальной температуры, между которыми работает . С математической точки зрения, эффективность двигателя Карно, работающего между Tmax (его максимальная температура) и Tmin (его минимальная температура):
(Tmax − Tmin) / Tmax
, где обе температуры измеряются в кельвинах (К).Повышение температуры жидкости внутри цилиндра в начале цикла делает его более эффективным; понижение температуры на противоположном конце цикла также делает его более эффективным. Другими словами, действительно эффективная тепловая машина работает между максимально возможной разницей температур. Другими словами, мы хотим, чтобы Tmax была как можно выше, а Tmin как можно меньше. Вот почему такие вещи, как паровые турбины на электростанциях, должны использовать градирни для максимального охлаждения пара: именно так они могут получить максимум энергии из пара и произвести больше электроэнергии.В реальном мире движущиеся транспортные средства, такие как автомобили и самолеты, очевидно, не могут иметь ничего похожего на градирни, и трудно достичь низких температур Tmin, поэтому мы обычно фокусируемся на повышении Tmax. Настоящие двигатели — в автомобилях, грузовиках, реактивных самолетах и космических ракетах — работают. при чрезвычайно высоких температурах (поэтому они должны быть построены из высокотемпературных материалы, такие как сплавы и керамика).
« Мы не должны ожидать, что когда-либо сможем использовать на практике всю движущую силу горючих материалов. ”
Николас Сади Карно, 1824
Каков максимальный КПД двигателя?
Есть ли предел эффективности теплового двигателя? Да! Tmin никогда не может быть меньше нуля (при абсолютном нуле), поэтому, согласно Согласно приведенному выше уравнению, никакой двигатель не может быть эффективнее, чем Tmax / Tmax = 1, что равно 100-процентной эффективности, и большинство настоящие двигатели даже близко не подходят к этому. Если бы у вас был паровой двигатель, работающий при температуре от 50 ° C до 100 ° C, это будет около 13 процентов эффективности.Чтобы добиться 100-процентной эффективности, вам нужно охладить пар. до абсолютного нуля (−273 ° C или 0K), что, очевидно, невозможно. Даже если бы вы могли охладить его до заморозки (0 ° C или 273K), вы все равно сможете достичь эффективности только на 27 процентов.
Диаграмма: Тепловые двигатели более эффективны, когда они работают при больших перепадах температур. Если предположить, что минимальная ледяная температура остается постоянной (0 ° C или 273K), эффективность медленно растет по мере увеличения максимальной температуры. Но обратите внимание, что мы получаем убывающую отдачу: с каждым повышением температуры на 50 ° C эффективность с каждым разом растет все меньше.Другими словами, мы никогда не сможем достичь 100-процентной эффективности, просто подняв максимальную температуру.
Это также помогает нам понять, почему более поздние паровые двигатели (впервые созданные такими инженерами, как Ричард Тревитик) и Оливер Эванс) использовали гораздо более высокое давление пара , чем давление пара, производимое такими людьми, как Томас Ньюкомен. Двигатели с более высоким давлением были меньше, легче и легче устанавливались на движущихся транспортных средствах, но они также были намного эффективнее: при более высоких давлениях вода закипает при более высоких температурах, и это дает нам большую эффективность.При двойном атмосферном давлении вода закипает при температуре около 120 ° C (393K), что дает КПД 30%. с минимальной температурой 0 ° C; при давлении, в четыре раза превышающем атмосферное, температура кипения составляет 143 ° C (417K), а эффективность приближается к 35 процентам. Это большое улучшение, но до 100 процентов еще далеко. Паровые турбины на электростанциях используют действительно высокое давление (в 200 раз превышающее атмосферное давление). типично). При 200 атмосфер вода закипает при температуре около 365 ° C (~ 640K), что дает максимальную теоретическую эффективность около 56 процентов, если мы также можем охладить воду вплоть до замерзания (и если нет других потерь тепла или неэффективности).Даже в этих экстремальных и идеальных условиях мы все еще очень далеки от 100-процентной эффективности; реальные турбины, скорее всего, достигнут 35–45 процентов. Создать эффективные тепловые двигатели намного сложнее, чем кажется!
Рекламные ссылкиУзнать больше
На сайте
На других сайтах
Один из лучших способов понять движки — это посмотреть, как они работают. Вот два очень хороших сайта, которые исследуют широкий спектр различных движков:
- Анимированные движки: этот замечательный сайт охватывает практически все виды движков, о которых вы только можете подумать, с простой для понимания анимацией и очень четкими письменными описаниями.
- Посмотрите, как работают двигатели: Коллекция очень красиво нарисованных анимаций реальных двигателей из Лондонского музея науки. (Архивировано через Wayback Machine.)
Книги
Вводный
- Шесть легких пьес Ричарда П. Фейнмана. Penguin, 1998. Глава 4 представляет собой очень оригинальное объяснение сохранения энергии, включая довольно простое объяснение того, почему ни один двигатель или машина не являются более эффективными, чем идеально обратимые (идеальные).
Более сложный
Детские книги
Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты
статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.
Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2019. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.
Подписывайтесь на нас
Сохранить или поделиться этой страницей
Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:
Цитировать эту страницу
Вудфорд, Крис.(2009/2019) Двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/engines.html. [Доступ (укажите дату здесь)]