Принцип работы двигатель внутреннего сгорания: Принцип работы и устройство двигателя

Принцип работы двигателей внутреннего сгорания

Для правильной работы двигателя он должен непрерывно выполнять некоторый цикл операций. Принцип работы двигателей с искровым зажиганием (SI) был изобретен Николаусом А. Отто в 1876 году; поэтому двигатель SI также называют двигателем Отто. Принцип работы двигателя с воспламенением от сжатия (CI) был обнаружен Рудольфом Дизелем в 1892 году, поэтому двигатель CI также называют дизельным двигателем.

Принцип работы двигателей SI и CI практически одинаков, за исключением процесса сгорания топлива, который происходит в обоих двигателях.В двигателях SI сжигание топлива происходит за счет искры, генерируемой свечой зажигания, расположенной в головке блока цилиндров. Топливо сжимается до высокого давления, и его сгорание происходит при постоянном объеме. В двигателях с ХИ сгорание топлива происходит из-за сжатия топлива до чрезмерно высокого давления, что не требует наличия искры для инициирования воспламенения топлива. В этом случае сгорание топлива происходит при постоянном давлении.

Двигатели SI и CI могут работать как с двухтактным, так и с четырехтактным циклом.Оба цикла описаны ниже:

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

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

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

Список типов двигателей внутреннего сгорания [Детали, работа, применение] PDF

Из этой статьи вы узнаете, что такое двигатели внутреннего сгорания , его детали , принцип работы , Типы двигателей внутреннего сгорания. И разница между двигателем и двигателем IC.

А также загрузите файл PDF этой статьи в конце.

Как следует из названия, двигатели внутреннего сгорания (кратко обозначаемые как I.C. Двигатель ) — это те двигатели, в которых сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя.

Другими словами, двигатели внутреннего сгорания — это те двигатели, в которых сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя за счет искры. Это бензиновые, дизельные и газовые двигатели.

Двигатель — это устройство, которое, используя химическую энергию топлива, преобразует ее в тепловую энергию путем сгорания, чтобы произвести механическую работу. Мы видели в паровых двигателях, что топливо подается в цилиндр. Это в виде пара. Которая уже нагрета и готова к работе в цикле сгорания двигателя.

Ниже приведены различия между паровым двигателем и двигателем внутреннего сгорания:

1. Двигатели внешнего сгорания (ЕС)
2. Двигатели внутреннего сгорания (IC)

Двигатели внешнего сгорания — Если сгорание топлива происходит вне цилиндра двигателя, это двигатель внешнего сгорания.Пример: паровая турбина, газовая турбина, паровая турбина и т. Д.

Двигатели внутреннего сгорания — Если топливо сгорает внутри цилиндра двигателя, это двигатель внутреннего сгорания. Пример: бензиновый двигатель, дизельный двигатель.

Типы двигателей внутреннего сгорания

Ниже приводится список типов двигателей внутреннего сгорания (классифицируются по разным методам):

1. Используемый рабочий цикл
   1. Двухтактный двигатель
   2. Четырехтактный двигатель
2. Используемое топливо
   1. Бензин
   2. Дизель
   3. Газовый двигатель
3. Характер используемого термодинамического цикла
   1. Цикл Отто
   2. Дизельный цикл
   3. Двойной цикл
4. Методы охлаждения
   49 Охлаждение на воздухе
   49 Охлаждение на воздухе
   1. Обороты двигателя
      1. Высокоскоростной двигатель
      2. Среднеоборотный двигатель
      3. Низкооборотный двигатель
   2. Область применения
      1. Стационарный двигатель
      2. Автомобильный двигатель
      3. Переносной двигатель
      4. Авиадвигатель
   3. Метод зажигания
      1. Двигатель с искровым зажиганием
      2. Двигатель с воспламенением от сжатия
   4. Расположение цилиндров двигателя
      1. Горизонтальный двигатель
      2. Вертикальный двигатель
      3. Радиальный двигатель
      4. Двигатель V-образного типа
   Детали двигателей внутреннего сгорания

   Ниже приведены Основные части двигателя внутреннего сгорания:

   1.Цилиндр
   • Цилиндр изготовлен из стали или алюминиевых сплавов.
   • В этом поршень совершает движение для увеличения мощности.
   • Выдерживает высокое давление и температуру.
   2. Головка цилиндра
   • Головка цилиндра установлена ​​в верхней части цилиндра.
   • Изготовлен из стали или алюминиевых сплавов.
   • Изготовлен методом литья.
   • Между цилиндром и головкой цилиндра предусмотрена прокладка из меди или асбеста для обеспечения герметичности.
   3. Поршень
   • Изготовлен из алюминиевых сплавов.
   • Основная функция — передача силы, возникающей при сгорании заряда, на шатун.
   4. Поршневые кольца
   • Это круглые кольца, изготовленные из специальных стальных сплавов.
   • они размещаются в кольцевых канавках поршня.
   • Имеются два набора колец, с верхним кольцом для предотвращения утечки отработавших газов в нижнюю часть и нижним кольцом для предотвращения утечки масла в цилиндр двигателя.
   • Сохраняют эластичные свойства даже при более высоких температурах.
   • Кольца снабжены герметичным уплотнением.

   Читайте также: Поршневые кольца: Типы поршневых колец

   5. Клапаны
   • Они расположены на головке блока цилиндров,
   • Впускной клапан используется для подачи свежей смеси в цилиндр.
   • Выпускной клапан служит для вывода отработанных газов из цилиндра.
   6. Шатун
   • Это связующее звено между поршнем и коленчатым валом.
   • Шатун предназначен для передачи усилия от поршня к коленчатому валу.
   7. Коленчатый вал
   • Изготовлен из специальных стальных сплавов.
   • Коленчатый вал предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное с помощью шатуна.
   8. Картер двигателя
   • Картер выполнен из чугуна.
   • Удерживает цилиндр и коленчатый вал двигателя.
   • Также служит поддоном (местом хранения) смазочного масла.
   9. Маховик
   • Это большое твердое колесо, установленное на коленчатом валу двигателя внутреннего сгорания.
   • Основная функция маховика — поддерживать постоянную скорость.
   • Накапливает избыточную энергию во время подачи питания и отдает во время такта сжатия.
   Принцип работы двигателей внутреннего сгорания

   В двигателях внутреннего сгорания (двигателях внутреннего сгорания) сгорание происходит внутри цилиндра, поэтому тепловая энергия топлива напрямую преобразуется в механическую работу.

   Двигатель внутреннего сгорания имеет более высокий тепловой КПД, чем тепловой КПД двигателей с электронным управлением. В двигателях внутреннего сгорания, когда двигатель внутреннего сгорания работает непрерывно, мы можем рассматривать цикл, начинающийся с любых тактов.

   Мы знаем, что, когда двигатель возвращается к такту, с которого он был запущен, мы говорим, что один цикл был завершен. Двигатель внутреннего сгорания имеет четыре этапа для завершения одного цикла, а именно:

   Ход всасывания В этом такте пар топлива в правильной пропорции подается в цилиндр двигателя.

   Ход сжатия В этом такте пары топлива сжимаются в цилиндре двигателя.

   Ход расширения В этом такте горение паров топлива за счет свечи зажигания обеспечивается в верхней части цилиндра двигателя. при сгорании топлива давление резко повышается из-за расширения продуктов сгорания в цилиндре двигателя. Повышение давления толкает поршень с большим усилием и вращает коленчатый вал.Коленчатый вал, в свою очередь, приводит в движение подключенную к нему машину.

   Ход выхлопа В этом такте отработавшие газы выпускаются из цилиндра двигателя, чтобы освободить место для свежих паров топлива.

   Разница между бензиновым двигателем и дизельным двигателем

   Основное различие между бензиновым двигателем и дизельным двигателем заключается в том, что бензиновый двигатель всасывает смесь бензина и воздуха во время такта всасывания. А дизельный двигатель во время такта всасывания втягивает только воздух.

   Бензиновый двигатель работает по циклу Отто. Его легко запустить, он легче и дешевле, он отличается высокими эксплуатационными расходами и низкими затратами на обслуживание.

   Дизельный двигатель работает по дизельному циклу. Его сложно запустить, он тяжелее и дороже, он имеет низкие эксплуатационные расходы и высокую стоимость обслуживания.

   Тепловой КПД бензиновых двигателей составляет около 26%. Это высокоскоростные двигатели, которые используются в легковых автомобилях. У дизельных двигателей тепловой КПД составляет около 40%. Это тихоходные двигатели, которые используются в автомобилях большой грузоподъемности.

   Применение двигателей внутреннего сгорания

   Ниже приводится применение двигателей внутреннего сгорания:

   1. Двигатели внутреннего сгорания используются в дорожных транспортных средствах, таких как скутеры, мотоциклы, автобусы и т. Д.
   2. Он также используется в самолетах.
   Двигатель
   3. IC обычно используется на моторных лодках. Двигатель
   4. IC находит широкое применение в небольших машинах, таких как газонокосилки, бензопилы и переносные двигатели-генераторы.

   ---

   Итак, теперь мы надеемся, что мы развеяли все ваши сомнения по поводу двигателя внутреннего сгорания.Если у вас все еще есть сомнения по поводу « типов двигателей внутреннего сгорания », вы можете задать вопрос в комментариях.

   Спасибо, что прочитали. Если вам понравилась наша статья, поделитесь ею с друзьями.

   Загрузите PDF-файл этой статьи:

   Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать уведомления, когда мы загружаем новые статьи.

   Читать далее:

   Устройство и принцип действия двигателей -Английский-

   Устройство и принцип действия двигателей Мы широко используем тепловые двигатели с момента их изобретения в 17 веке.Есть много видов двигателей, и они используются в нашей жизни. На этом занятии представлены конструкция, принцип и характеристики тепловых двигателей и источника энергии. Поршневой паровой двигатель Поршневой паровой двигатель — первый двигатель, получивший практическое применение. Этот двигатель получает механическую мощность за счет статического давления пара. После промышленной революции он долгое время использовался в качестве источника энергии для промышленности и транспорта.Но его заменяют двигатели внутреннего сгорания, и в настоящее время он не используется. Обычно паровой двигатель состоит из котла, нагревателя, поршня, цилиндра, конденсатора и водяного насоса, как показано на правом рисунке. Впускной и выпускной клапаны расположены в верхней части цилиндра. Двигатель Стирлинга Двигатель Стирлинга состоит из двух поршней, как показано на правом рисунке. Это двигатель внешнего сгорания с замкнутым циклом, который многократно использует рабочий газ без какого-либо клапана.Запоминающейся характеристикой этого двигателя является то, что для получения высокого КПД используется регенератор. В те дни был изобретен двигатель, который назывался «Двигатель горячего воздуха» вместе с двигателем Эрикссон, описанным ниже. После многих разработок двигатели Стирлинга в настоящее время получают высокую мощность и высокий КПД за счет использования гелия или водорода под высоким давлением в качестве рабочего газа. Но этот двигатель еще не получил практического применения, потому что у него есть несколько проблем, таких как большой вес и высокая стоимость производства. Ericsson Engine Дж. Эрикссон разработал несколько двигателей, модернизировав двигатель Стирлинга (в наши дни называемый двигателем горячего воздуха). Один из них сегодня называется движком Ericsson. Это двигатель внешнего сгорания с открытым циклом с двумя клапанами на подающем цилиндре и силовом цилиндре, как показано на правом рисунке. Также в большинстве двигателей, изобретенных Дж. Эриксоном, использовался регенератор. Бензиновый двигатель В настоящее время бензиновый двигатель (двигатель с искровым зажиганием) широко используется в качестве источника энергии для автомобилей.По принципу этого двигателя смесь топлива и воздуха сначала сжимается в цилиндре. А газ взрывается от свечи зажигания и генерирует выходную мощность. В качестве хороших характеристик двигателя может быть реализован двигатель меньшего размера и легкого веса, при этом возможны высокие обороты двигателя и большая мощность. Также обслуживание двигателя очень простое. Паровая турбина Паровая турбина имеет вращающиеся лопатки вместо поршня и цилиндра поршневого парового двигателя.Этот двигатель используется в качестве источника энергии на тепловых и атомных электростанциях. Паровая турбина использует динамическое давление пара и преобразует тепловую энергию в механическую, хотя поршневой паровой двигатель использует статическое давление пара. Оба двигателя используют энергию, получаемую при расширении пара. Дизельный двигатель Дизельный двигатель (двигатель с воспламенением от сжатия) является двигателем внутреннего сгорания, а также бензиновым двигателем и широко используется в качестве источника энергии для кораблей и автомобилей.По принципу этого двигателя воздух поступает в цилиндр и сначала адиабатически сжимается до высокой температуры. Когда туман топлива впрыскивается в высокотемпературный цилиндр, он автоматически сгорает, и двигатель получает выходную мощность. Он может получить более высокий КПД, чем у бензинового двигателя, при высокой степени сжатия. Кроме того, этот двигатель имеет экономическое преимущество, потому что он может использовать в качестве топлива недорогие легкие и тяжелые нефти. Однако могут возникнуть такие проблемы, как сильные вибрации и шумы, а также увеличение веса двигателя из-за высокого давления в цилиндре. Газовая турбина По принципу газовой турбины рабочий газ (воздух) сжимается компрессором и сначала нагревается за счет энергии сгорания топлива. Рабочий газ становится высокой температуры и высокого давления. Двигатель преобразует энергию рабочего газа во вращающуюся энергию лопастей, используя взаимодействие между газом и лопастями. Как показано на рисунке ниже, существует два типа газовой турбины.Один — это тип открытого цикла (внутренний тип), а другой — тип замкнутого цикла (внешний тип). Основными компонентами обоих типов являются воздушный компрессор, камера сгорания и турбина. Газовая турбина может обрабатывать больший поток газа, чем поршневые двигатели внутреннего сгорания, поскольку в ней используется непрерывное сгорание. Тогда газовая турбина подходит как двигатель большой мощности. Газовая турбина для самолетов (называемая реактивным двигателем) использует это преимущество. Ракетный двигатель Ракетный двигатель получает газообразные продукты сгорания высокой температуры и высокого давления из топлива и окислителя в конбусторе.Газообразные продукты сгорания приобретают высокую скорость с адиабатическим расширением через сопло и выбрасываются в заднюю часть двигателя. Движущая сила получается за счет реакции высокоскоростного газа. Реактивный двигатель и ракетный двигатель получают движущую силу таким же образом, используя реакцию рабочего газа. Однако отличие от реактивного двигателя в том, что в ракетном двигателе содержится весь газ, включая сам окислитель. Тогда он может получить движущую силу, даже если нет воздуха, поэтому он используется как движущий источник энергии в космосе. Топливный элемент Вышеупомянутые тепловые двигатели меняют энергию топлива на механическую за счет тепловой энергии. С другой стороны, топливный элемент напрямую преобразует химическую энергию топлива в электрическую. Топливный элемент состоит из анода и катода, разделенных слоем электролита. Когда топливо подается на анод, а окислитель подается на катод, он генерирует электрическую энергию.

   Двигатель внутреннего сгорания: определение и работа

   Что такое двигатель внутреннего сгорания?

   Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тепловой двигатель, в котором сгорание топлива с окислителем (обычно воздухом) происходит в камере сгорания, которая является неотъемлемой частью контура потока рабочего тела.

   В двигателе внутреннего сгорания расширение газов с высокой температурой и высоким давлением, образующихся при сгорании, оказывает прямое воздействие на некоторые компоненты двигателя.Сила обычно применяется к поршням, лопаткам турбины, ротору или соплу.

   Эта сила перемещает компонент на расстояние и преобразует химическую энергию в полезную работу. Он заменяет двигатель внутреннего сгорания там, где важен вес или размер двигателя.

   Термин «двигатель внутреннего сгорания» обычно относится к двигателю, в котором сгорание является прерывистым, например, к более популярным четырехтактным и двухтактным поршневым двигателям, а также к их вариантам, таким как шеститактный поршневой двигатель и роторный двигатель Ванкеля.

   Второй класс двигателей внутреннего сгорания использует непрерывное сгорание: газовые турбины, реактивные двигатели и большинство ракетных двигателей, каждый из которых является двигателем внутреннего сгорания по тому же принципу, что описан ранее.

   Огнестрельное оружие также является разновидностью двигателя внутреннего сгорания, хотя оно настолько специализировано, что обычно рассматривается как отдельная категория.

   Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?

   В 1872 году американец Джордж Брайтон изобрел первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе.В 1876 году Николаус Отто, работая с Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом, запатентовал четырехтактный двигатель со сжатым зарядом. В 1879 году Карл Бенц запатентовал надежный двухтактный газовый двигатель.

   Как работает двигатель внутреннего сгорания?

   Горение, также известное как горение, — это основной химический процесс, используемый для высвобождения энергии из топливно-воздушной смеси. В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) топливо воспламеняется и сжигается внутри самого двигателя.

   Затем двигатель преобразует часть энергии сгорания в работу.Двигатель состоит из неподвижного цилиндра и подвижного поршня.

   Расширяющиеся газы сгорания толкают поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал. В конечном итоге это движение приводит в движение колеса автомобиля через систему трансмиссии в трансмиссии.

   В настоящее время производится два типа двигателей внутреннего сгорания: бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия.

   Большинство из них четырехтактные, что означает, что для завершения цикла требуется четыре хода поршня.Цикл включает четыре различных процесса: впуск, сжатие, сгорание и рабочий ход, а также выпуск.

   Бензиновые двигатели с искровым зажиганием и дизельные двигатели с воспламенением от сжатия различаются по способу подачи и воспламенения топлива. В двигателе с искровым зажиганием топливо смешивается с воздухом, а затем вводится в цилиндр во время процесса впуска.

   После того, как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее и вызывает возгорание. Расширение дымовых газов толкает поршень во время рабочего хода.В дизельном двигателе воздух вводится в двигатель, а затем сжимается.

   Дизельные двигатели затем распыляют топливо в горячий сжатый воздух с подходящей дозированной скоростью, вызывая его возгорание.

   Применение двигателя внутреннего сгорания

   Двигатели внутреннего сгорания являются наиболее широко применяемыми и широко используемыми энергогенерирующими устройствами из существующих в настоящее время. Примеры включают бензиновые двигатели, дизельные двигатели, газотурбинные двигатели и ракетные двигательные установки.Двигатель

   IC имеет множество применений, например,

   • Они также используются в автомобилях, мотоциклах, лодках и в большом количестве самолетов и локомотивов, требующих очень большой мощности, таких как реактивные самолеты, вертолеты и большие корабли.
   • Двигатели IC используются в качестве передвижных двигателей в автомобилях, оборудовании и другой переносной технике.
   • Применяются также в генераторах.
   • Поршневой двигатель авто.

   Классификация двигателей внутреннего сгорания

   В настоящее время производятся два типа двигателей внутреннего сгорания: бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия.Большинство из них представляют собой четырехтактные двигатели, а это означает, что для завершения цикла требуется четыре хода поршня.

   Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по используемому топливу, термодинамическому циклу, типу зажигания, типу системы охлаждения, расположению цилиндров, способу наддува и т. Д. Теперь мы подробно рассмотрим это.

   1) В соответствии с рабочим циклом:

   Мы знаем, что двигатели внутреннего сгорания преобразуют химическую энергию в механическую при циклической работе. Существует множество термодинамических циклов, напримерЦикл Карно, цикл Отто, дизельный цикл, цикл Ренкина и т.д. Двигатели внутреннего сгорания работают по трем циклам Отто, дизельному циклу и двойному циклу. Таким образом, двигатели IC можно разделить на следующие типы.

   1. Двигатель цикла Отто:

   Он также известен как двигатель с искровым зажиганием или двигатель постоянного объема с добавлением тепла, бензиновый двигатель и т. Д. В этом цикле происходит добавление тепла (сжигание топлива) и отвод (выхлоп) при постоянном объеме и расширении и сжатии происходят при изоэнтропии.Эти двигатели выдают низкую мощность на высоких оборотах.

   2. Двигатель с дизельным циклом

   Он известен как двигатель с воспламенением от сжатия, дизельный двигатель, двигатель постоянного давления и т. Д. В этом цикле добавление тепла (сжигание топлива) происходит при постоянном давлении, а отвод тепла происходит при постоянный объем. Этот двигатель выдает большую мощность на малых оборотах.

   3. Двигатель двойного цикла:

   Двойной цикл представляет собой комбинацию цикла Отто и дизельного цикла.В этом двигателе добавление тепла происходит как при постоянном объеме, так и при постоянном давлении в некотором соотношении.

   Некоторые двигатели работают по циклам Стирлинга и Эрикссона, но они не используются в коммерческих целях.

   2) В зависимости от типа используемого топлива:

   Большинство из нас знает об этих двигателях. Это бензиновые двигатели и дизельные двигатели. В настоящее время в двигателях внутреннего сгорания также используется газообразное топливо, такое как СНГ, КПГ, водород и т. Д. Эти двигатели называются нетрадиционными двигателями.

   3) По способу заправки:

   Зарядка означает, как происходит впуск топливно-воздушной смеси.Это можно классифицировать следующим образом.

   1. Двигатель без наддува:

   В этом двигателе впуск топливовоздушной смеси (двигатель SI) или только воздуха (двигатель CI) происходит из-за разницы давления внутри цилиндра и атмосферного давления.

   2. Двигатели с наддувом:

   В этом двигателе для подачи заряда внутрь цилиндра используется отдельный компрессор. Этот компрессор работает от двигателя (связан с коленчатым валом с ременной передачей).

   3. Двигатель с турбонаддувом:

   В этом двигателе используется турбина, которая втягивает воздух в цилиндр и работает на выхлопных газах. Это тоже похоже на наддув, но компрессор приводится в действие турбиной, которая вращается за счет выхлопных газов.

   4) По зажиганию:

   В двигателе внутреннего сгорания зажигание заряда может происходить двумя способами. В первом случае для воспламенения топлива используется отдельная свеча зажигания или любое другое устройство (двигатель с искровым зажиганием), а во втором — воспламенение топлива из-за тепла, выделяемого во время сжатия или топлива (двигатель с воспламенением от сжатия).

   Таким образом, согласно этим методам, доступны два двигателя с искровым зажиганием или двигатель SI (бензиновый двигатель) и двигатель с воспламенением от сжатия или двигатель CI (дизельный двигатель).

   5) В зависимости от типа системы зажигания:

   В бензиновых двигателях мы использовали свечу зажигания для воспламенения топлива. Эта искра на свече зажигания производится системой зажигания. По системе зажигания различают два типа двигателей. Первый — это двигатель с аккумуляторным зажиганием (используйте аккумулятор для генерации искры), а другой — двигатель с зажиганием от магнето (используйте небольшой генератор для генерации искры).

   6) В соответствии с конструкцией двигателя:

   1. Поршневой двигатель:

   В этом типе двигателя используется поршень, который совершает возвратно-поступательное движение за счет силы давления, создаваемой сгоранием топлива. Коленчатый вал преобразует это возвратно-поступательное движение во вращательное движение. Большинство автомобильных двигателей — поршневого типа.

   2. Роторный двигатель:

   В роторном двигателе используется ротор. Сила давления, создаваемая сгоранием топлива, действует на этот ротор, который дополнительно вращает колесо.Двигатель Ванкеля — это один из типов роторных двигателей. Эти двигатели в настоящее время не используются в автомобильных двигателях.

   7) По охлаждению:

   В двигателях внутреннего сгорания используются два типа охлаждения: воздушное охлаждение и водяное охлаждение. Таким образом, это двигатели с воздушным охлаждением или двигатели с водяным охлаждением. Обе эти системы охлаждения имеют свои преимущества, о которых мы поговорим позже. Моторное масло также служит охлаждающей средой.

   8) В зависимости от хода двигателя:

   Мы знаем, что ход — это максимальное расстояние, которое поршень может пройти внутри цилиндра или между ВМТ и НМТ.Если двигатель переходит из ВМТ в НМТ, это называется одноходовым. Если он возвращается в BDC, это называется двумя тактами. Коленчатый вал совершает одно вращение за два хода. В соответствии с ним было изобретено три типа двигателей.

   1. Двухтактный двигатель:

   В этом двигателе коленчатый вал совершает один оборот за один рабочий ход. Этот двигатель дает большую мощность по сравнению с другими. Он используется в стрелках, кораблях, генераторах и т. Д.

   2. Четырехтактные двигатели:

   Этот двигатель обеспечивает два оборота коленчатого вала за один рабочий ход.Они дают низкую мощность, но высокий КПД. Он используется в автомобилях, грузовиках, мотоциклах и т. Д.

   3. Шеститактные двигатели:

   Эти двигатели находятся в процессе разработки. Как следует из названия, он обеспечивает вращение трех коленчатых валов за один рабочий ход.

   9) По расположению двигателя:

   Эти двигатели можно лучше понять по диаграмме по сравнению со словами.

   Часто задаваемые вопросы.

   Что такое двигатель внутреннего сгорания?

   Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тепловой двигатель, который использует окислитель (обычно воздух) для сжигания топлива в камере сгорания, которая является неотъемлемой частью контура потока рабочего тела.В двигателе внутреннего сгорания расширение газов с высокой температурой и высоким давлением, образующихся при сгорании, оказывает прямое воздействие на компонент двигателя.

   Как работает двигатель внутреннего сгорания?

   Двигатель состоит из неподвижного цилиндра и подвижного поршня. Расширяющиеся газы сгорания толкают поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал. После того, как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее, вызывая возгорание. Расширение дымовых газов толкает поршень во время рабочего хода.

   Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?

   В 1872 году американец Джордж Брайтон изобрел первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе. В 1876 году Николаус Отто, работая с Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом, запатентовал четырехтактный двигатель со сжатым зарядом. В 1879 году Карл Бенц запатентовал надежный двухтактный газовый двигатель.

   Как классифицировать двигатель Ic?

   В настоящее время производятся два типа двигателей внутреннего сгорания: бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия.Большинство из них представляют собой четырехтактные двигатели, а это означает, что для завершения цикла требуется четыре хода поршня.

   Читайте также

   СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

   Двигатель внутреннего сгорания | Engineering

   Двигатель внутреннего сгорания — это тепловой двигатель, в котором сгорание происходит в замкнутом пространстве, называемом камерой сгорания. Сгорание топлива создает газы с высокой температурой / давлением, которые могут расширяться. Расширяющиеся газы используются для непосредственного перемещения поршня, лопаток турбины, ротора (ов) или самого двигателя, выполняя полезную работу.

   Характеристики []

   Двигатели внутреннего сгорания могут работать на любом топливе, которое может сочетаться с «окислителем» в камере.

   Напротив, двигатель внешнего сгорания, такой как паровой двигатель, действительно работает, когда в процессе сгорания нагревается отдельная рабочая жидкость, такая как вода или пар, который, в свою очередь, работает.

   Реактивные двигатели, большинство ракет и многие газовые турбины строго классифицируются как двигатели внутреннего сгорания, но термин двигатель внутреннего сгорания также используется для обозначения поршневых двигателей, двигателей Ванкеля и аналогичных конструкций, в которых сгорание является прерывистым.

   Сегодня двигатель внутреннего сгорания сокращается до аббревиатуры ICE.

   Четырехтактный цикл (или цикл Отто)

   История []

   Без сжатия []

   Леонардо да Винчи [1] в 1509 году и Христиан Гюйгенс [2] в 1673 году описали двигатели постоянного давления. (Описание Леонардо не может подразумевать, что идея исходила от него или что она действительно была сконструирована.)

   Непрямое внутреннее сгорание или принцип всасывания может не соответствовать определению двигателя, потому что процесс не повторяется.

   Первые двигатели внутреннего сгорания использовались для питания сельскохозяйственного оборудования.

   Английский изобретатель сэр Сэмюэл Морланд [3] использовал порох [4] для привода водяных насосов в 17 веке. В 1794 году Роберт Стрит построил двигатель без сжатия, принцип работы которого будет доминировать почти столетие.

   Первый двигатель внутреннего сгорания, который будет применяться в промышленности, был запатентован Самуэлем Брауном в 1823 году. Он был основан на том, что Харденберг называет «циклом Леонардо», который, как следует из этого названия, к тому времени уже был устаревшим.Как и сегодня, раннее крупное финансирование в области, где стандарты еще не были установлены, досталось лучшим шоуменам раньше, чем лучшим работникам. Итальянцы Эухенио Барсанти [5] и Феличе Маттеуччи [6] запатентовали первый работающий и эффективный двигатель внутреннего сгорания в 1854 году в Лондоне (номер детали 1072), но не начали его производство. Он был похож по концепции на успешный двигатель непрямого действия Отто Лангена, но не так хорошо проработан в деталях.

   В 1860 году Этьен Ленуар [7] (1822-1900) создал газовый двигатель внутреннего сгорания, внешне не отличающийся от парового двигателя.Он очень напоминал горизонтальный паровой двигатель двойного действия с цилиндрами, поршнями, шатунами и маховиком, в котором газ по существу заменял пар. Это был первый серийный двигатель внутреннего сгорания. Американец Сэмюэл Мори [8] получил патент 1 апреля 1826 г. на «газовый или паровой двигатель».

   Его первый (1862 г.) двигатель со сжатием, разошедшийся на части, Николаус Отто [9] разработал двигатель непрямого действия со свободным поршнем без сжатия, более высокая эффективность которого получила поддержку Лангена, а затем и большей части рынка, который в то время, в основном предназначался для небольших стационарных двигателей, работающих на газовом топливе.В 1870 году в Вене Зигфрид Маркус [10] поставил на ручную тележку первый передвижной бензиновый двигатель.

   Сжатие []

   Наиболее существенное различие между современными двигателями внутреннего сгорания и ранними конструкциями заключается в использовании сжатия, в частности сжатия в цилиндре. Термодинамическая теория идеализированных тепловых двигателей была основана Николя Леонардом Сади Карно [11] во Франции в 1824 году. Это научно доказало необходимость сжатия для увеличения разницы между верхней и нижней рабочими температурами, но неясно, были ли разработчики двигателей знали об этом до того, как сжатие уже стало широко использоваться.Фактически, это могло ввести в заблуждение дизайнеров, которые пытались подражать циклу Карно бесполезными способами.

   Первым зарегистрированным предложением компрессии в цилиндре был патент, выданный Уильяму Барнету (англ.) В 1838 году. Он, очевидно, не осознавал его преимуществ, но его цикл был бы большим достижением, если бы был достаточно развит.

   Отто, работая с Готлибом Даймлером [12] и Вильгельмом Майбахом [13] в 1870-х годах, разработал практический четырехтактный двигатель (цикл Отто).Немецкие суды, однако, не удержали его патент на все двигатели с цилиндрическим компрессором или даже на четырехтактный цикл, и после этого решения внутрицилиндровое сжатие стало универсальным.

   Приложения []

   Двигатели внутреннего сгорания чаще всего используются в мобильных силовых установках. В мобильных сценариях внутреннее сгорание является преимуществом, поскольку оно может обеспечить высокое соотношение мощности к весу вместе с превосходной удельной топливной энергией. Эти двигатели используются почти во всех автомобилях, мотоциклах, многих лодках, а также в самых разных самолетах и ​​локомотивах.Там, где требуется очень большая мощность, например, реактивные самолеты, вертолеты и большие корабли, они появляются в основном в виде газовых турбин. Они также используются в электрических генераторах и в промышленности.

   Для маломощных мобильных и многих немобильных приложений электродвигатель является конкурентоспособной альтернативой. В будущем электродвигатели также могут стать конкурентоспособными для большинства мобильных приложений. Однако высокая стоимость, вес и низкая удельная энергия батарей PbA и даже NiMH, а также отсутствие доступных по цене бортовых электрических генераторов, таких как топливные элементы, в значительной степени ограничивают их использование в специализированных приложениях.Однако последние достижения в области легких литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов позволили довести безопасность, удельную мощность, срок службы и стоимость до приемлемых или даже желаемых уровней. Например, недавно аккумуляторные электромобили начали демонстрировать дальность действия 300 миль на литии, теперь улучшенная мощность делает их привлекательными для подключаемых к сети гибридных электромобилей, запас хода на которых менее критичен, имея внутреннее сгорание для неограниченного диапазона .

   Операция []

   Все двигатели внутреннего сгорания зависят от экзотермического химического процесса сгорания: реакции топлива, обычно с воздухом, хотя могут использоваться другие окислители, такие как закись азота.См. Также стехиометрию [14].

   Наиболее распространенные виды топлива, используемые сегодня, состоят из углеводородов и получают из нефти. К ним относятся топливо, известное как дизельное топливо, бензин и сжиженный нефтяной газ. Большинство двигателей внутреннего сгорания, разработанных для бензина, могут работать на природном газе или сжиженном нефтяном газе без каких-либо модификаций, за исключением компонентов подачи топлива. Также можно использовать жидкое и газообразное биотопливо соответствующего состава.

   Некоторые предполагают, что в будущем водород может заменить такое топливо.Кроме того, с внедрением технологии водородных топливных элементов использование двигателей внутреннего сгорания может быть прекращено. Преимущество водорода в том, что при его сгорании образуется только вода. Это не похоже на сжигание углеводородов, при котором также образуется двуокись углерода, основная причина глобального потепления, а также окись углерода в результате неполного сгорания. Большим недостатком водорода во многих ситуациях является его хранение. Жидкий водород имеет чрезвычайно низкую плотность — в 14 раз меньше, чем вода, и требует обширной изоляции, в то время как газообразный водород требует очень тяжелых резервуаров.Хотя водород легкий и поэтому имеет более высокую удельную энергию, объемный КПД все же примерно в пять раз ниже, чем у бензина. Вот почему водород необходимо сжимать, чтобы сохранить полезное количество энергии.

   Все двигатели внутреннего сгорания должны иметь средства зажигания, способствующие сгоранию. В большинстве двигателей используется электрическая система зажигания или система зажигания с подогревом от сжатия. В системах электрического зажигания обычно используются свинцово-кислотная батарея и индукционная катушка, которые создают электрическую искру высокого напряжения для воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя.Эту батарею можно заряжать во время работы с помощью генератора с приводом от двигателя. Системы зажигания с компрессионным нагревом (дизельные двигатели и двигатели HCCI) полагаются на тепло, создаваемое в воздухе за счет сжатия в цилиндрах двигателя, для воспламенения топлива.

   После успешного воспламенения и сгорания продукты сгорания (горячие газы) имеют больше доступной энергии, чем исходная сжатая топливно-воздушная смесь (которая имела более высокую химическую энергию). Доступная энергия проявляется в виде высокой температуры и давления, которые могут быть переведены в работу двигателем.В поршневом двигателе газы продукта высокого давления внутри цилиндров приводят в движение поршни двигателя.

   После того, как доступная энергия удалена, оставшиеся горячие газы удаляются (часто путем открытия клапана или выхода выхлопных газов), что позволяет поршню вернуться в свое предыдущее положение (верхняя мертвая точка — ВМТ). Затем поршень может перейти к следующей фазе своего цикла (который зависит от двигателя). Любое тепло, не переведенное в работу, является отходом и удаляется из двигателя с помощью системы воздушного или жидкостного охлаждения.

   Детали []

   Иллюстрация нескольких ключевых компонентов типичного четырехтактного двигателя

   Составные части двигателя различаются в зависимости от типа двигателя. Для четырехтактного двигателя ключевыми частями двигателя являются коленчатый вал (фиолетовый), один или несколько распределительных валов (красный и синий) и клапаны. Для двухтактного двигателя вместо клапанной системы могут быть просто выпускной патрубок и впускное отверстие для топлива. В обоих типах двигателей имеется один или несколько цилиндров (серый и зеленый), и для каждого цилиндра есть свеча зажигания (темно-серый), поршень (желтый) и кривошип (фиолетовый).Одиночный ход поршня вверх или вниз известен как ход, а ход вниз, который происходит непосредственно после воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндре, известен как рабочий ход.

   Двигатель Ванкеля имеет треугольный ротор, который вращается в эпитроихоидной камере (в форме фигуры 8) вокруг эксцентрикового вала. Четыре фазы работы (впуск, сжатие, мощность, выпуск) происходят в разных местах, а не в одном месте, как в поршневом двигателе.

   В двигателе Бурка используется пара поршней, встроенная в кулисный механизм, который передает возвратно-поступательное усилие через специально разработанный подшипниковый узел для поворота кривошипно-шатунного механизма. Впуск, сжатие, мощность и выпуск — все это происходит при каждом такте вилки.

   Классификация []

   Существует широкий спектр двигателей внутреннего сгорания, соответствующих их многочисленным применениям. Аналогичным образом существует множество способов классификации двигателей внутреннего сгорания, некоторые из которых перечислены ниже.

   Хотя термины иногда вызывают путаницу, реальной разницы между «двигателем» и «мотором» нет. Когда-то слово «двигатель» (от латинского [15], через старофранцузское [16], ingenium , «способность») означало любую часть механизма. «Мотор» (от латинского мотор , «движитель») — это любая машина, вырабатывающая механическую энергию. Традиционно электродвигатели не называют «двигателями», но двигатели сгорания часто называют «двигателями».

   Принципы работы []

   Поршневой:

   Поворотный:

   Непрерывное горение:

   Цикл двигателя []

   Двигатели, основанные на двухтактном цикле, используют два хода (один вверх, один вниз) для каждого рабочего хода.Поскольку нет специальных тактов впуска или выпуска, необходимо использовать альтернативные методы очистки цилиндров. Наиболее распространенный метод двухтактных двигателей с искровым зажиганием заключается в использовании движения поршня вниз для создания давления свежего заряда в картере, который затем продувается через цилиндр через отверстия в стенках цилиндра. Двухтактные двигатели с искровым зажиганием маленькие и легкие (для их выходной мощности) и очень просты в механическом отношении. Общие области применения включают снегоходы, газонокосилки, цепные пилы, водные мотоциклы, мопеды, подвесные моторы и некоторые мотоциклы.К сожалению, они также, как правило, громче, менее эффективны и гораздо более загрязняют окружающую среду, чем их четырехтактные аналоги, и они плохо масштабируются до больших размеров. Интересно, что самые большие двигатели с воспламенением от сжатия являются двухтактными и используются в некоторых локомотивах и больших кораблях. Эти двигатели используют принудительную индукцию для продувки цилиндров.

   Двигатели, основанные на четырехтактном цикле или цикле Отто, имеют один рабочий ход на каждые четыре хода (вверх-вниз-вверх-вниз) и используются в автомобилях, больших лодках и многих легких самолетах.Как правило, они тише, эффективнее и крупнее своих двухтактных собратьев. Есть несколько разновидностей этих циклов, в первую очередь циклы Аткинсона и Миллера. В большинстве дизельных двигателей грузовиков и автомобилей используется четырехтактный цикл, но с системой зажигания с подогревом от сжатия можно отдельно говорить о дизельном цикле. Двигатель Ванкеля работает с тем же разделением фаз, что и четырехтактный двигатель (но без ходов поршня, правильнее было бы назвать четырехфазным двигателем), поскольку фазы находятся в разных местах двигателя; однако, как и двухтактный поршневой двигатель, он обеспечивает один «ход» мощности на оборот на ротор, что дает ему такую ​​же пространственную и весовую эффективность.Фаза сгорания в цикле Бурка более точно соответствует сгоранию с постоянным объемом, чем четырехтактный или двухтактный цикл. В нем также используется меньше движущихся частей, поэтому необходимо преодолевать меньшее трение, чем в двух других типах возвратно-поступательного движения. Кроме того, его более высокий коэффициент расширения также означает, что используется больше тепла от его фазы сгорания, чем используется в четырехтактных или двухтактных циклах.

   Типы топлива и окислителя []

   Используемые виды топлива включают бензин (британский термин: бензин), сжиженный нефтяной газ, испаренный нефтяной газ, сжатый природный газ, водород, дизельное топливо, JP18 (реактивное топливо), свалочный газ, биодизель, арахисовое масло, этанол, метанол (метил или древесина). алкоголь).Даже псевдоожиженные металлические порошки и взрывчатые вещества нашли применение. Двигатели, в которых в качестве топлива используются газы, называются газовыми двигателями, а двигатели, в которых используются жидкие углеводороды, называются масляными двигателями. Однако, к сожалению, бензиновые двигатели также часто называют «газовыми двигателями».

   Основные ограничения для топлива заключаются в том, что топливо должно легко транспортироваться через топливную систему в камеру сгорания, и что топливо выделяет достаточно энергии в виде тепла при сгорании, чтобы можно было использовать двигатель на практике.

   Окислителем обычно является воздух, и его преимущество заключается в том, что он не хранится в транспортном средстве, что увеличивает удельную мощность. Однако воздух можно сжимать и переносить на борту транспортного средства. Некоторые подводные лодки предназначены для перевозки чистого кислорода или перекиси водорода, что делает их независимыми от воздуха. Некоторые гоночные автомобили содержат закись азота в качестве окислителя. Другие химические вещества, такие как хлор или фтор, нашли экспериментальное применение; но в основном непрактичны.

   Дизельные двигатели обычно тяжелее, шумнее и мощнее на более низких оборотах, чем бензиновые двигатели.Они также более экономичны в большинстве случаев и используются в тяжелых дорожных транспортных средствах, некоторых автомобилях (в большей степени из-за их более высокой топливной эффективности по сравнению с бензиновыми двигателями), кораблях и некоторых локомотивах и легких самолетах. Бензиновые двигатели используются в большинстве других дорожных транспортных средств, включая большинство автомобилей, мотоциклов и мопедов. Обратите внимание, что в Европе сложные автомобили с дизельным двигателем стали довольно распространенными с 1990-х годов, составляя около 40% рынка. И бензиновые, и дизельные двигатели производят значительные выбросы.Есть также двигатели, работающие на водороде, метаноле, этаноле, сжиженном нефтяном газе (СНГ) и биодизеле. Парафиновые двигатели и двигатели с испарительным маслом для тракторов (TVO) больше не используются.

   Цилиндры []

   Двигатели внутреннего сгорания могут содержать любое количество цилиндров, обычно с номерами от одного до двенадцати, хотя было использовано целых 28 цилиндров. Наличие большего количества цилиндров в двигателе дает два потенциальных преимущества: Первое. двигатель может иметь больший рабочий объем с меньшими индивидуальными возвратно-поступательными массами (то есть масса каждого поршня может быть меньше), что обеспечивает более плавную работу двигателя (поскольку двигатель имеет тенденцию вибрировать в результате движения поршней вверх и вниз).Во-вторых, с большим рабочим объемом и большим количеством поршней может быть сожжено больше топлива, и может быть больше событий сгорания (то есть больше рабочих ходов) в заданный период времени, что означает, что такой двигатель может генерировать больший крутящий момент, чем аналогичный двигатель. с меньшим количеством цилиндров. Недостатком большего количества поршней является то, что в целом двигатель будет иметь больший вес и иметь тенденцию создавать большее внутреннее трение, поскольку большее количество поршней трутся о внутреннюю часть их цилиндров. Это имеет тенденцию к снижению топливной экономичности и лишению двигателя части его мощности.Для высокопроизводительных бензиновых двигателей, использующих современные материалы и технологии (например, двигатели, используемые в современных автомобилях), кажется, есть точка разрыва около 10 или 12 цилиндров, после чего добавление цилиндров становится общим ущербом для производительности и эффективности, хотя есть исключения. такие как двигатель W-16 от Volkswagen.

   • Большинство автомобильных двигателей имеют от четырех до восьми цилиндров, некоторые высокопроизводительные автомобили имеют десять, двенадцать или даже шестнадцать, а некоторые очень маленькие легковые и грузовые автомобили имеют два или три цилиндра.В предыдущие годы некоторые довольно большие автомобили, такие как DKW и Saab 92, имели двухцилиндровые двухтактные двигатели.
   • Радиальные авиационные двигатели, ныне устаревшие, имели от пяти до 28 цилиндров. Строка содержит нечетное количество цилиндров, поэтому четное число указывает на двух- или четырехрядный двигатель.
   • Мотоциклы обычно имеют от одного до четырех цилиндров, а в некоторых высокопроизводительных моделях их шесть.
   • Снегоходы обычно имеют два цилиндра. У некоторых более крупных (не обязательно высокопроизводительных, но тоже туристических машин) их четыре.
   • Мелкие портативные приборы, такие как бензопилы, генераторы и бытовые газонокосилки, чаще всего имеют один цилиндр, хотя существуют и двухцилиндровые бензопилы.

   Система зажигания []

   Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по системе зажигания. Сегодня в большинстве двигателей для зажигания используется электрическая или компрессионная система нагрева. Однако исторически использовались системы с внешним пламенем и горячими трубками. Никола Тесла получил один из первых патентов на механическую систему зажигания с патентом США « Электрический воспламенитель для газовых двигателей » 16 августа 1898 года.

   Топливные системы []

   Часто для более простых поршневых двигателей используется карбюратор для подачи топлива в цилиндр. Однако точный контроль количества топлива, подаваемого в двигатель, невозможно.

   Более крупные бензиновые двигатели, используемые в автомобилях, в основном перешли на системы впрыска топлива. В двигателях, работающих на сжиженном нефтяном газе, используется смесь систем впрыска топлива и карбюраторов с обратной связью. В дизельных двигателях всегда используется впрыск топлива.

   В других двигателях внутреннего сгорания, таких как реактивные двигатели, используются горелки, а в ракетных двигателях используются различные идеи, включая ударные струи, сдвиг газа / жидкости, форсажные камеры и многие другие идеи.

   Конфигурация двигателя []

   Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по их конфигурации, которая влияет на их физические размеры и плавность хода (более плавные двигатели производят меньшую вибрацию). Общие конфигурации включают прямую или линейную конфигурацию, более компактную V-образную конфигурацию и более широкую, но более гладкую плоскую или боксерскую конфигурацию. Авиационные двигатели также могут иметь радиальную конфигурацию, которая обеспечивает более эффективное охлаждение. Также использовались более необычные конфигурации, такие как «H», «U», «X» или «W».

   Конфигурации с несколькими коленчатыми валами вовсе не обязательно нуждаются в головке блока цилиндров, но вместо этого могут иметь поршень на каждом конце цилиндра, что называется конструкцией с оппозитным поршнем. Эта конструкция использовалась в дизельном авиационном двигателе Junkers Jumo 205 с двумя коленчатыми валами, по одному на обоих концах одного ряда цилиндров, и, что наиболее заметно, в дизельных двигателях Napier Deltic, в которых использовались три коленчатых вала для обслуживания трех групп двусторонних цилиндров. цилиндры расположены в равностороннем треугольнике с коленчатыми валами по углам.Он также использовался в одноблочных локомотивных двигателях и продолжает использоваться для судовых двигателей, как для тяги, так и для вспомогательных генераторов. Двигатель Gnome Rotary, использовавшийся в нескольких ранних самолетах, имел неподвижный коленчатый вал и ряд радиально расположенных цилиндров, вращающихся вокруг него.

   Объем двигателя []

   Рабочий объем двигателя — это рабочий объем поршня двигателя. Обычно он измеряется в литрах или кубических дюймах для двигателей большего размера и в кубических сантиметрах (сокращенно кубических сантиметрах) для двигателей меньшего размера.Двигатели большей мощности обычно более мощные и обеспечивают больший крутящий момент на более низких оборотах, но при этом потребляют больше топлива.

   Помимо разработки двигателя с большим количеством цилиндров, есть два способа увеличения мощности двигателя. Первый — удлинить ход, второй — увеличить диаметр поршня. В любом случае может потребоваться дополнительная регулировка подачи топлива в двигатель, чтобы обеспечить оптимальную производительность.

   Заявленная мощность двигателя может быть больше вопросом маркетинга, чем инженерии.Morris Minor 1000, Morris 1100 и Austin-Healey Sprite Mark II имели двигатели с одинаковым ходом и диаметром цилиндра в соответствии с их спецификациями и были от одного производителя. Однако объем двигателя был указан как 1000 куб. См, 1100 куб. См и 1098 куб. См соответственно в торговой литературе и на значках автомобиля.

   Загрязнение двигателя []

   Обычно двигатели внутреннего сгорания, особенно поршневые двигатели внутреннего сгорания, производят умеренно высокие уровни загрязнения из-за неполного сгорания углеродсодержащего топлива, что приводит к образованию оксида углерода и некоторого количества сажи, а также оксидов азота и серы и некоторых несгоревших углеводородов в зависимости от условий эксплуатации и соотношение топливо / воздух.

   Дизельные двигатели выделяют широкий спектр загрязняющих веществ, включая аэрозоли из множества мелких частиц, которые, как считается, глубоко проникают в легкие человека.

   • Многие виды топлива содержат серу, что приводит к образованию оксидов серы (SOx) в выхлопных газах, что способствует кислотным дождям.
   • Высокая температура горения создает большую долю оксидов азота (NOx), которые, как доказано, опасны для здоровья растений и животных.
   • Чистое производство углекислого газа не является обязательной характеристикой двигателей, но, поскольку большинство двигателей работают на ископаемом топливе, это обычно происходит.Если двигатели работают на биомассе, то чистый углекислый газ не образуется, поскольку растущие растения поглощают столько же или больше углекислого газа во время роста.
   • Водородные двигатели должны производить только воду, но при использовании воздуха в качестве окислителя также образуются оксиды азота.

   Библиография []

   • Певец Чарльз Джозеф; Рэпер, Ричард, История технологии: Двигатель внутреннего сгорания , отредактированный Чарльзом Сингером … [и др.], Clarendon Press, 1954-1978.С. 157–176 [20]
   • Харденберг, Хорст О., Средние века двигателя внутреннего сгорания , Общество автомобильных инженеров (SAE), 1999 г.

   Внешние ссылки []

   Шаблон: Commons

   Electric против двигателя внутреннего сгорания: в чем разница?

   (кредиты изображений: https://manufacturingstories.com/electric-cars-vs-petrol-cars/)

   Двигатели внутреннего сгорания вот уже несколько десятилетий правят улицами.Они приводят в действие большинство автомобилей по всему миру. Люди встают утром, направляются к своим машинам, включают зажигание и надеются, что двигатель заработает, чтобы они не опоздали на работу.

   Но технологии постоянно развиваются, и вместе с ними появляются новые революционные идеи, которые могут стать революционными. Хотя электромобили существуют уже более десяти лет, только сейчас благодаря достижениям в определенных технологиях мы наблюдаем всплеск их производства.

   Tesla — известный производитель автомобилей, активно продвигающий электромобили. Во всей линейке Tesla ничего не пахнет бензином — это исключительно производитель электромобилей. Некоторые другие производители автомобилей, включая Mercedes, Audi, BMW, также производят электромобили среди подавляющего большинства своих вариантов с выбросом углерода.

   Но почему электромобили становятся все популярнее? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте рассмотрим фундаментальные различия между двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем с абстрактной точки зрения.

   Двигатель внутреннего сгорания

   (изображения: https://www.autoevolution.com/news/german-combustion-engines-have-six-years-to-walk-the-plank-119981.html)

   Проще говоря, горение означает горение. Это экзотермическая химическая реакция, в которой участвуют топливо и окислители. Этот принцип лежит в основе двигателей внутреннего сгорания. Немного топлива, немного воздуха и несколько десятков деталей, работающих вместе, чтобы контролировать процесс.

   Тепло, образующееся в результате сгорания, используется для приведения автомобиля в движение из его неподвижного положения.Теперь вы можете понять, почему процесс запуска двигателя называется «зажиганием».

   Электродвигатель

   (изображения: https://www.powerelectronicsnews.com/technology/electric-vehicles-special-report-to-satisfy-your-curiosity-and-increase-your-engineering-skills)

   По сравнению с двигателями внутреннего сгорания, электрические двигатели не имеют движущихся частей. На самом деле, у него всего пара основных частей.

   В основе концепции электродвигателя лежит магнетизм.Двигатель получает энергию от аккумулятора, создавая магнитную силу, которая толкает автомобиль вперед. Три основных компонента электромобиля — это электродвигатель, контроллер и аккумулятор.

   Литий-ионный аккумулятор — наиболее распространенный аккумулятор, используемый в электромобилях.

   Отличия электромобилей

   Электромобили намного быстрее, чем их аналоги сгорания. Это связано с тем, что электромобили могут создавать высокий крутящий момент с самого начала, тогда как двигатели внутреннего сгорания достигают этого крутящего момента после набора скорости.Это дает электромобилям преимущество в скорости запуска и помогает разгоняться от 0 до 60 за более короткое время. Важную роль играет фактор легкости из-за отсутствия металла под капотом на килограммы.

   А поскольку нет движущихся частей, стоимость обслуживания намного ниже — забудьте о замене масла — самая большая повторяющаяся стоимость будет приходиться на аккумулятор. Универсальные компоненты, такие как лобовое и автостекло, дворники, шины, по-прежнему потребуют внимания.

   В электромобилях

   используются литий-ионные батареи, нуждающиеся в подзарядке.Из-за характера литий-ионной технологии ее способность удерживать мощность со временем снижается. Владельцы электромобилей могут рассчитывать на меньшее количество миль со временем.

   Однако он значительно улучшился. И Tesla упорно работает над созданием альтернативы литий-ионной батарее, которая революционизирует даже небольшие устройства, такие как сотовые телефоны и ноутбуки.

   Поскольку электромобили не полагаются на сгорание, выбросы из выхлопной трубы практически нулевые.

   Изменение климата — одна из самых серьезных проблем, стоящих перед человечеством.Из-за быстрого таяния ледяных шапок в странах по всему миру происходят резкие изменения климата, и это также сказывается на дикой природе. В такие времена стремление к созданию экологически чистых автомобилей становится все более важным.

   Хотя количество электромобилей на дорогах растет, они все еще на световые годы опережают замену всех автомобилей внутреннего сгорания на планете. Это все еще роскошь первого мира.

   (изображения: https://www.cnbc.com/2017/04/24/tesla-will-double-number-of-supercharger-stations-in-2017.html)

   Даже если бы вам пришлось импортировать электромобиль, он не пригодился бы в дальних поездках. Отсутствие электростанций не позволяет вам вывести свой автомобиль за пределы предполагаемого пробега.

   Большинство автолюбителей предпочитают автомобили внутреннего сгорания просто потому, что им доставляет огромное удовольствие нажать на педаль и услышать рев двигателя во всей красе — чего не могут сделать электромобили.

   Принципы масштабного эффекта в двигателях внутреннего сгорания

   Производство энергии двигателями внутреннего сгорания (ВС) регулируется потоком воздуха, образованием топливовоздушной смеси, химией сгорания, теплопередачей, включая потери тепла через стенку двигателя и механические потери на трение.

   Физические процессы, включая смешивание воздуха и топлива, распространение пламени и движение поршня, которое непосредственно производит механическую энергию, регулируются термогидродинамикой и обсуждаются с использованием принципа классических теорий двигателей внутреннего сгорания. С другой стороны, процесс выделения тепла является типичным химическим процессом, скорость которого определяется температурой и давлением поля горения. За исключением смешения воздух-топливо, этот химический процесс не зависит напрямую от объема и скорости двигателя.Турбулентное движение в поле сгорания играет важную роль в согласовании характерного времени химического процесса тепловыделения со временем термогидродинамики в двигателе.

   В узком смысле эффект масштаба — это влияние длины / размера на характеристики двигателя. Однако, когда мы рассматриваем низко- и высокоскоростные двигатели, влияние шкалы времени на тепловыделение и тепловые потери становятся важными факторами для общих принципов различных двигателей. Кроме того, потери тепла и трения обычно зависят от физических явлений и регулируются их собственными физическими законами, которые не зависят от размера двигателя.Молекулярная масляная пленка в зоне механического трения контролируется ультрамикромасштабной динамикой. Явление горения обычно происходит в микромасштабе по длине и времени. Диаметр ствола и скорость являются факторами управления на макроуровне. Поведение при распылении топлива и образование топливовоздушной смеси под действием турбулентности считаются мезомасштабными событиями и важны для преодоления микромасштабных явлений горения и выработки энергии на макроуровне. Однако эти события недостаточно проанализированы как мезомасштабные события продолжительности и времени, хотя исследования двигателей концентрируются на этих событиях.

   Каждое событие в цилиндре двигателя и системе впуска / выпуска имеет собственные значения продолжительности и шкалы времени. Здесь собственное значение означает характеристический параметр, присущий физическому / химическому событию (например, задержка самовоспламенения, толщина пограничного слоя и т. Д.). Таким образом, предпочтительно нормировать каждое событие двигателя по его собственным значениям характерной длины и времени. Есть много ведущих работ и обзоров, посвященных сравнению двигателей разного масштаба. Однако сравнение продолжительности и шкалы времени для двигателей различного масштаба требует более подробного обсуждения, основанного на собственных значениях каждого физического / химического события.Дальнейший закон подобия масштабов, основанный на нормализации собственных значений каждого физического / химического события, должен быть разработан. Выявление собственных значений мезомасштабных событий в движке поможет нам разработать более эффективные движки. Таким образом, данная тема исследования «Принципы эффекта масштаба в двигателях внутреннего сгорания» является важным новым форумом для предложения новых направлений исследований двигателей.

   В этой теме исследования предлагаются оригинальные исследовательские работы и обзоры по темам, включая, помимо прочего:
   • Закон подобия в двигателях внутреннего сгорания
   • Масштабный эффект распыления топлива
   • Временной масштаб образования топливной смеси
   • Закон подобия тепловыделения
   • Масштаб пограничного слоя в явлениях теплопередачи
   • Тепловой КПД и размер двигателя

   Ключевые слова : Двигатель внутреннего сгорания, эффект масштаба, подобие шкалы, безразмерный масштаб распыления, уменьшение габаритов, скорость двигателя, топливная форсунка, распыление топлива, распределение топлива, зажигание

   Важное примечание : Все материалы по данной теме исследования должны находиться в рамках того раздела и журнала, в который они были отправлены, как это определено в их заявлениях о миссии.Frontiers оставляет за собой право направить рукопись за пределами области охвата в более подходящий раздел или журнал на любом этапе рецензирования.

   Производство энергии двигателями внутреннего сгорания (ВС) регулируется потоком воздуха, образованием топливовоздушной смеси, химией сгорания, теплопередачей, включая потери тепла через стенку двигателя и механические потери на трение.

   Физические процессы, включая смешивание воздуха и топлива, распространение пламени и движение поршня, которое непосредственно производит механическую энергию, регулируются термогидродинамикой и обсуждаются с использованием принципа классических теорий двигателей внутреннего сгорания.С другой стороны, процесс выделения тепла является типичным химическим процессом, скорость которого определяется температурой и давлением поля горения. За исключением смешения воздух-топливо, этот химический процесс не зависит напрямую от объема и скорости двигателя. Турбулентное движение в поле сгорания играет важную роль в согласовании характерного времени химического процесса тепловыделения со временем термогидродинамики в двигателе.

   В узком смысле эффект масштаба — это влияние длины / размера на характеристики двигателя.Однако, когда мы рассматриваем низко- и высокоскоростные двигатели, влияние шкалы времени на тепловыделение и тепловые потери становятся важными факторами для общих принципов различных двигателей. Кроме того, потери тепла и трения обычно зависят от физических явлений и регулируются их собственными физическими законами, которые не зависят от размера двигателя. Молекулярная масляная пленка в зоне механического трения контролируется ультрамикромасштабной динамикой. Явление горения обычно происходит в микромасштабе по длине и времени.Диаметр ствола и скорость являются факторами управления на макроуровне. Поведение при распылении топлива и образование топливовоздушной смеси под действием турбулентности считаются мезомасштабными событиями и важны для преодоления микромасштабных явлений горения и выработки энергии на макроуровне. Однако эти события недостаточно проанализированы как мезомасштабные события продолжительности и времени, хотя исследования двигателей концентрируются на этих событиях.

   Каждое событие в цилиндре двигателя и системе впуска / выпуска имеет собственные значения продолжительности и шкалы времени.Здесь собственное значение означает характеристический параметр, присущий физическому / химическому событию (например, задержка самовоспламенения, толщина пограничного слоя и т. Д.). Таким образом, предпочтительно нормировать каждое событие двигателя по его собственным значениям характерной длины и времени. Есть много ведущих работ и обзоров, посвященных сравнению двигателей разного масштаба. Однако сравнение продолжительности и шкалы времени для двигателей различного масштаба требует более подробного обсуждения, основанного на собственных значениях каждого физического / химического события.Дальнейший закон подобия масштабов, основанный на нормализации собственных значений каждого физического / химического события, должен быть разработан. Выявление собственных значений мезомасштабных событий в движке поможет нам разработать более эффективные движки. Таким образом, данная тема исследования «Принципы эффекта масштаба в двигателях внутреннего сгорания» является важным новым форумом для предложения новых направлений исследований двигателей.

   В этой теме исследования предлагаются оригинальные исследовательские работы и обзоры по темам, включая, помимо прочего:
   • Закон подобия в двигателях внутреннего сгорания
   • Масштабный эффект распыления топлива
   • Временной масштаб образования топливной смеси
   • Закон подобия тепловыделения
   • Масштаб пограничного слоя в явлениях теплопередачи
   • Тепловой КПД и объем двигателя

   Ключевые слова : Двигатель внутреннего сгорания, эффект масштаба, подобие шкалы, безразмерный масштаб распыления, уменьшение габаритов, скорость двигателя, топливная форсунка, распыление топлива, распределение топлива, зажигание

   Важное примечание : Все материалы по данной теме исследования должны находиться в рамках того раздела и журнала, в который они были отправлены, как это определено в их заявлениях о миссии.