Принцип работы двс видео
Как не прекращает работу мотор? Видео
Большинству автомобилистов рабочий принцип мотора внутреннего сгорания абсолютно не нужен и не интересен, ведь автомобиль после неполадки отправляется в автосервис, где его починят квалифицированные авто мастера. Однако есть другие люди, которым интересно как устроен автомобиль и как не прекращает работу мотор.
Знание основ работы мотора, и автомобиля в общем, поможет вам сэкономить энную сумму при автомобильном ремонте, когда вас просто хотят перехитрить плохие автомастера.
Без знания основ автомобиля и его устройства вы не сумеете отремонтировать автомобиль при внезапной неполадки вдалеке от цивилизации, когда неподалеку нет авто сервисов и никто вам не сумеет помочь. Так что приступаем к изучению основ работы автомобиля при помощи видео материала (из цикла передачи “как это устроено”) о работе мотора.
Устройство мотора. Видео
Кто желает подробно познакомиться с работой мотора, предлагаю выучить публикации:
Как не прекращает работу мотор внутреннего сгорания.
О сервисе MosCatalogue.net
MosCatalogue.net — это сервис, который дает вам возможность быстро, бесплатно и без регистрации скачать видео с YouTube в замечательном качестве. Вы можете скачать видео в форматах MP4 и 3GP, стоит еще сказать что можно скачать видео разного типа.
Ищите, смотрите, скачивайте видео — все это бесплатно и на высокой скорости. Вы даже можете найти Кинофильмы и скачать их. Результаты поиска можно сортировать, что облегчает поиск необходимого видео.
Скачать бесплатно можно Кинофильмы, видеоклипы, эпизоды, трейлеры, при этом вам не надо навещать сам сайт Youtube.
Скачивайте и смотрите океан бесконечного видео в замечательном качестве. Все бесплатно и без регистрации!
Устройство и рабочий принцип мотора внутреннего сгорания (18 фото+4 видео)
Для того, чтобы понимать рабочий принцип мотора, следует иметь некоторые представления о самом двигателе и его строении. Предлагаю разобраться со всем более детально:
Смотрите также: Вся правда о полном приводе
В устройстве мотора поршень считается важным элементом процесса работы.
Поршень сделан в виде металлического пустого в середине стакана, размещенного сферообразным дном (головка поршня) вверх. Направляющая часть поршня, называемая по другому юбкой, имеет маленькие канавки, предназначенные для фиксирования в них поршневых колец. Назначение поршневых колец – давать, самое первое, непроницаемость надпоршневого пространства, где во время работы мотора происходит мгновенное сгорание бензиново-воздушной смеси и появляющийся расширяющийся газ не имел возможности, обогнув юбку, устремиться под поршень. Второе, кольца предохраняют попадание масла, находящегося под поршнем, в надпоршневое пространство. Подобным образом, кольца в поршне исполняют функцию уплотнителей. Нижнее (находящиеся снизу) поршневое кольцо именуется маслосъемным, а верхнее (верхние) – компрессионным, другими словами обеспечивающим большую степень сжатия смеси.
Когда из карбюратора или струнного насоса вовнутрь цилиндра проникает топливно-воздушная или топливная смесь, она сжимается поршнем при его движении вверх и поджигается электрическим током в газах от свечки системы зажигания (в дизеле происходит самовоспламенение смеси за счёт резкого сжатия).
Образовывающиеся газы сгорания имеют намного больший объем, чем исходная топливная смесь, и, расширяясь, резко толкают поршень вниз. Подобным образом тепловая энергия топлива превращается в возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршня в цилиндре.
Дальше нужно изменить это движение во вращение вала. Происходит это так: изнутри юбки поршня размещен палец, на котором крепится верхняя часть шатуна, заключительный шарнирно зафиксирован на кривошипе коленчатого вала. Коленвал свободно крутится на опорных подшипниках, что размещены в картере мотора внутреннего сгорания. Во время движения поршня шатун начинает вращать коленвал, с которого вращающий момент подается на трансмиссию и – дальше через систему шестерен – на ведущие колеса.
Характеристики в техническом плане мотора.Характеристики мотора Во время движения вверх-вниз у поршня существует два положения, которые называются мертвыми точками. Верхняя мертвая точка (ВМТ) – это момент самого большого подъема головки и всего поршня вверх, после этого 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 образовывает топку, а самый большой объем цилиндра при положении поршня в НМТ называют полным объемом цилиндра. Разница между полным объемом и объемом топки обрела название объема работ цилиндра.
Суммарный объем работы всех цилиндров мотора внутреннего сгорания указывается в технических спецификах мотора, выражается в литрах, благодаря этому в быту называется литражом мотора. Второй важнейшей характеристикой любого ДВС считается степень сжатия (СС), определяемая как приватное от деления полного объема на объем топки. У карбюраторных двигателей СС варьирует в интервале от 6 до 14, у дизелей – от 16 до 30. Именно данный показатель, наряду у которой объем мотора, определяет его мощность, экономность и полноту сгорания топливо-воздушной смеси, что оказывает влияние на ядовитость выбросов во время работы ДВС.
Мощность мотора имеет двоичное обозначение – в конских силах (л.с.) и в киловаттах (кВт).
Для перевода единиц одна в одну применяется показатель 0,735, другими словами 1 л.с. = 0,735 кВт.
Цикл работы четырехтактного ДВС определяется 2-мя оборотами коленчатого вала – по пол-оборота на такт, подходящий одному ходу поршня. Если мотор одноцилиндровый, то в его работе встречается неравномерность: внезапное ускорение хода поршня при взрывном сгорании смеси и сдерживание его по мере приближения к НМТ и дальше. Для того, чтобы эту неравномерность купировать, на валу за границами корпуса мотора ставится большой и тяжелый диск-маховик с большой инерционностью, за счёт чего момент вращения вала во времени становится более стабильным.
Рабочий принцип мотора внутреннего сгорания
Современный автомобиль, чаше всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Подобных двигателей есть очень и очень много. Отличаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, частотой вращения, применяемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство мотора внутреннего сгорания, схоже.
Как не прекращает работу мотор и почему именуется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание ясно. Изнутри мотора горит горючее. А почему 4 такта мотора, что это такое? На самом деле, бывают и двухтактные двигатели. Но на машинах они применяются очень нечасто.
Четырехтактным мотор именуется в виду того, что его работу можно поделить на 4-ре, одинаковые по времени, части. Поршень 4-ре раза пройдёт по цилиндру – 2 раза вверх и 2 раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней верхней либо нижней точке. У автолюбителей-механиков это называют 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. К слову, есть множество двигателей с несколькими впускными клапанами. Их кол-во, размер, время нахождения в открытом состоянии может значительно оказать влияние на мощность мотора.
Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит обязательное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после загорания, повышает мощность мотора. Автомобиль, в данном случае, может намного быстрее ускориться.
Второй такт — такт сжатия
Следующий такт работы мотора – такт сжатия. Как только поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, таким образом, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов топки. Что это за подобная камера? Свободное место между частью вверху поршня и частью вверху цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке именуется топкой. Клапаны, в этот такт работы мотора закрытые полностью. Чем плотнее они закрытые, тем сжатие происходит качественнее. Важное имеет значение, в этом случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если есть большие зазоры, то отличного сжатия не выйдет, а исходя из этого, мощность подобного мотора будет намного меньше.
Компрессию можно проверить специализированным прибором. По величине компрессии делаем вывод о степени износа мотора.
3-ий такт — рабочий ход
3-ий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим его называют не зря. Ведь собственно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль перемещаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему данная система так именуется? Да вследствие того, что она в ответе за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в топке. Не прекращает работу это весьма просто – свеча системы даёт искру. Ради справедливости, необходимо сказать, что искра предоставляется на свече зажигания за пару градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в сегодняшнем двигателе, регулируются автоматично «мозгами» автомобиля.
Как только горючее загорится, происходит взрыв – оно резко становится больше в объеме, вынуждая поршень перемещаться вниз. Клапаны в этом такте работы мотора, как и в предыдущем, находятся в состоянии «закрыто».
Четвертый такт — такт выпуска
Четвертый такт работы мотора, заключительный – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Подобных клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан убирает отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От хорошей работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное убирание выхлопных газов и нужное кол-во всасываемой топливно-воздушной смеси.
После 4-го такта приходит черед первого. Процесс повторяется циклически. А благодаря чему происходит вращение – работа мотора внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и спускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? А дело все в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под воздействием инерции, крутит коленчатый двигательный вал, перемещая поршень во время «нерабочих» тактов.
Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначается для впрыска топлива и выпуска выхлопных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения разделяется на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизм предполагает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Есть и альтернативные механизмы газораспределения, например гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами.
Для двухтактных двигателей механизм газораспределения выполняется с помощью впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей самая популярная система верхнеклапанная, о ней и пойдёт речь ниже.
Устройство ГРМ
Сверху блока цилиндров находится ГБЦ (головка блока цилиндров) с размещенными на ней распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами. Шкив привода распредвала вынесен за пределы головки блока цилиндров. Чтобы исключить протекания масла для мотора из-под клапанной крышки, на шейку распредвала ставится сальник. Сама клапанная крышка ставится на масло- бензо- стойкую прокладку. Ремень ГРМ или цепь одевается на шкив распредвала и приводится в действие шестерней коленчатого вала. Для натяжения ремня применяются натяжные ролики, для цепи натяжные «ботинки». В большинстве случаев ремнем ГРМ приводится в действие помпа гидравлической системы охлаждения, переходный вал для системы зажигания и привод насоса большого давления ТНВД (для дизельных вариантов).
С другой стороны распределительного вала при помощи прямой передачи или с помощью ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или генератор автомобиля.
Распредвал собой представляет ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки размещены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно соответственно с рабочими тактами мотора.
Есть двигатели и с 2-мя распредвалами (DOHC) и большим количеством клапанов. Как и в первом варианте, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью.
Каждый распредвал закрывает один вид клапанов впускных или выпускных.
Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Есть несколько видов толкателей. Первый – толкатели, где просвет изменяется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели. Гидротолкатель сглаживает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и частью вверху толкателя не потребуется.
Общий процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А еще открыванию впускных и выпускных клапанов в установленном месте положения поршней.
Для точного размещения распредвала относительно коленчатого вала применяются установочные метки. Перед одеванием ремня механизма газораспределения сочетаются и крепятся метки. После одевается ремень, «высвобождаются» шкивы, после этого ремень натягивается натяжным(и) роликами.
При открытии клапана коромыслом происходит следующее: распредвал кулачком «наезжает» на коромысло, которое нажимает на клапан, после прохождения кулачка, клапан под воздействием пружины закрывается.
Клапаны в данном случае размещаются v-образно.
Если в двигателе применены толкатели, то распредвал находится именно над толкателями, во время вращения, нажимая собственными кулачками на них. Преимущество подобного ГРМ малые шумы, доступная стоимость, возможность ремонта.
В цепном двигателе общий процесс газораспределения тот же, исключительно при сборке механизма, цепь одевается на вал вместе со шкивом.
Кривошипно-шатунный механизм (дальше коротко – КШМ) – механизм мотора. Главным назначением КШМ считается переустройство возвратно-поступательных движений поршня формы цилиндра во круговые движения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания и, наоборот.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Навигация по записям
Принцип работы ДВС (+ видео)
Полезное
Каждый уважающий себя автолюбитель должен знать каким образом работает ДВС – двигатель внутреннего сгорания.
Название пошло от того, что топливо сгорает непосредственно внутри камеры сгорания (внутри).
В цилиндр мотора всасывается горючая смесь (топливо + воздух). В момент, когда поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ) сжатая смесь поджигается свечей зажигания. Происходит воспламенение. В камере образуется высокое давление и за счет этого поршень перемещается вниз. Таким образом давление от сгорания газов преобразуется в механическую энергию. Обработанные газы выбрасываются через выпускной клапан.
За своевременное открытие/закрытие впускных и выпускных клапанов отвечает газораспределительный механизм (ГРМ).
Работа ДВС разбита на такты. Есть двигатели у которых все необходимые процессы происходят за 2 такта (один оборот коленвала), они называются 2-х тактные. Двигатели, у которых процессы происходят за 4 такта (два оборота) – 4-х тактные. Как правило, на автомобилях устанавливаются 4-х тактные ДВС. Они включают в себя такты впуска, сжатия, рабочий ход, выпуск.
Такт впуска
Во время опускания поршня вниз, при этом клапан впуска открыт, выпуска – закрыт, в цилиндре образуется малое давление и за счет этого с него всасывается горючая смесь – пары бензина и воздуха.
Такт сжатия
После заполнения цилиндра горючей смесью впускной клапан закрывается и поршень начинает двигаться вверх (от нижней мертвой точки к ВМТ). Смесь сжимается и нагревается.
Такт рабочего хода
В самом конце сжатия смеси происходит ее воспламенение при помощи электрической искры. Топливо воспламеняется, температура в камере сгорания резко увеличивается и поршень опускается вниз. Во время этого такта осуществляется полезная работа. Когда поршень дойдет до НМТ откроется выпускной клапан, давление в цилиндре уменьшиться.
Интересное: какое давление в грузовых шинах?
Такт выпуска
Поршень начинается подниматься к ВМТ. Выпускной клапан находиться в открытом состоянии. Отработанные газы выводятся наружу.
Далее такты повторяются. Все эти процессы происходят в определенной последовательности в каждом цилиндре ДВС.
Двигатель внутреннего сгорания: устройство, принцип работы, виды
Люди постоянно пытаются построить экономичный и надёжный мотор. До сих пор идея об изобретении вечного двигателя не даёт покоя многим изобретателям. Неудачные разработки исчезли в веках. Но в результате проб и ошибок появилось несколько типов двигательных установок. Эти механизмы успешно нами эксплуатируются.
- электродвигатели;
- гидравлические машины;
- тепловые агрегаты.
Тепловые моторы основаны на преобразовании тепловой энергии в работу. В таких машинах применён один из двух способов сгорания топлива: внешний и внутренний.
В школе наверняка всем рассказывали о машинах, работающих на пару. Они как раз и представляют вид тепловых двигателей с внешней камерой сгорания.
Первые паровые механизмы были построены ещё в середине XIX века. Сейчас паровые машины практически исчезли из нашей жизни. Они уступили место двигателям внутреннего сгорания (ДВС).
Принципиально ДВС отличаются от паровых машин местом размещения камеры сгорания. В механизмах с внутренним сгоранием эти камеры расположены в самих агрегатах. Такие моторы работают практически во всех транспортных средствах.
В этой статье приведена основная информация о принципе работы различных видов ДВС: газотурбинного, роторного, поршневого. Рассказано, как работает двигательный агрегат с внешней камерой сгорания — двигатель Стирлинга. Описана классификация и устройство двигателей внутреннего сгорания поршневого типа. Объяснено отличие двухтактного двигателя от четырёхтактного.
Принцип работы ДВССамым главным механизмом, установленным в каждом автомобиле, является двигатель внутреннего сгорания. Механики любят называть его сердцем автомобиля. Именно он отвечает за преобразование энергии сгорания углеводородного топлива в механическое движение. Работают ДВС на жидком или газообразном топливе.
Принцип работы ДВС прост. Небольшие порции топлива, смешанного с воздухом в нужной пропорции, поступают в камеру сгорания. В ней топливная смесь воспламеняется. Выделяемая при этом энергия приводит в движение поршни, которые вращают вал.
Все остальные узлы автомобиля предназначены либо для повышения производительности силового агрегата, либо для контроля и управления. Вспомогательные системы создают также комфорт пассажирам и водителям, при этом обеспечивая им безопасную езду.
Более чем за полуторавековую историю своего развития появились ДВС, различающиеся конструкцией, мощностью и используемым топливом.
Видео: Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Главная классификация ДВСВсе существующие ДВС разделены на 3 вида:
- поршневые;
- роторные;
- газотурбинные.
В поршневых агрегатах рабочим органом является поршень. В роторных моторах используется движение ротора. В газотурбинных двигателях движение осуществляется турбиной.
В каждом из видов этих силовых установок конструктивно реализованы разные схемы преобразования тепловой энергии в полезную работу. Это принципиально отличает их друг от друга. Максимальная производительность силовых агрегатов зависит от того, каким образом преобразуется тепловая энергия. Каждый вид силовых агрегатов создан для эффективной работы в своей области применения.
Ниже подробно описаны конструкции этих агрегатов и физические процессы, происходящие в них. Отдельный раздел статьи посвящён двигателю Стирлинга. Он относится к механизмам с внешней камерой сгорания. Но принцип работы этого мотора по нескольким признакам похож на ДВС. Это часто вызывает путаницу.
Газотурбинный двигательПри воспламенении топлива образуются газы, которые при нагреве расширяются. Этот факт всем известен из школьного курса физики. Указанный принцип положен в основу газотурбинной установки.
Разработано два типа газотурбинных установок, отличающихся количеством рабочих валов. Агрегаты с двумя валами мощнее по сравнению с одновальными механизмами.
Газотурбинные двигатели устанавливают на машины, где необходима большая мощность силовой установки. Например, грузовые автомобили, корабли, самолёты и железнодорожные локомотивы.
Видео: Принцип работы газотурбинного двигателя
Роторный ДВС
В моторах этого вида реализован принцип вращения вала от кругового движения ротора. Ротором является треугольный поршень, который вращается в овальной камере – статоре. Ротор закреплён на валу с эксцентриситетом. При таком расположении во время вращения ротора в цилиндре создаются полости для тактов зажигания, сгорания и выпуска. За один оборот ротора происходит 3 такта работы.
Достоинством роторного ДВС является отсутствие шатунов, коленчатого вала и многих сопутствующих узлов. Инженеры подсчитали, что деталей в агрегате роторного типа намного меньше, чем в моторах других типов. Поэтому роторные моторы гораздо меньше других. Это является ещё одним их преимуществом.
В Японии, известной своими передовыми разработками в автомобилестроении, были сконструированы двигатели, имеющие несколько роторов. Например, японцы сконструировали агрегат, имеющий такую же мощность, что и шестипоршневой двигатель гоночного автомобиля. Но размеры многороторного движка при этом гораздо меньше.
На ранних моделях вазовских автомобилей в своё время устанавливались роторные моторы.
Роторные двигатели гораздо проще и эффективнее поршневых. Но по непонятной причине роторные агрегаты используются очень редко.
Видео: Принцип работы роторного двигателя
Поршневой двигатель
Это – самый распространённый тип двигателя. Рассмотрим его принципиальную схему работы.
В конструкции мотора этого вида имеется несколько цилиндров, внутри каждого из них поршни совершают возвратно-поступательные движения. В обоих концах цилиндров расположены клапаны. Открываясь, клапан пропускает порцию топливной смеси в камеру сгорания, образующуюся в цилиндре перед поршнем. В это время поршень, двигаясь вверх, сжимает смесь. В расчётный момент происходит её воспламенение. Образующиеся газы расширяются и толкают поршень в другую сторону. Несколько таких поршней закреплены на валу П-образной конструкции. Обычно такой вал называют коленчатым. За каждое движение поршня вал проворачивается на определённую величину. Цикл движения поршня от одной стороны цилиндра до другой называется тактом. Скоординированная работа поршней заставляет коленчатый вал проворачиваться на полный оборот. Такие циклы постоянно повторяются, заставляя вращаться вал с большой скоростью.
Автомобилестроители постоянно совершенствуют поршневые двигатели. Каждое усовершенствование приводит к повышению мощности двигателя. Поршневые агрегаты являются самыми надёжными из всех видов силовых установок.
Видео: Принцип работы дизельного двигателя
В качестве примера разновидности двигательного агрегата с внешней камерой сгорания можно привести так называемый двигатель Стирлинга. Своё название он получил по фамилии изобретателя – шотландского священника Роберта Стирлинга. Этот оригинальный мотор работает на основе неоднократного нагрева рабочего тела – порции воздуха.
Принцип работы внешне похож на схему ДВС. В моторе Стирлинга тоже имеется цилиндр с поршнем, который двигается по возвратно-поступательной траектории и приводит в движение кривошипно-шатунный механизм. Мало того, цилиндр имеет радиатор охлаждения как в двигателе внутреннего сгорания.
Но главным отличием двигателя Стирлинга от ДВС является отсутствие топливной смеси. Её роль в данном случае выполняет воздух, который нагревается внешним источником тепла.
Дело в том, что уже находящийся в цилиндре воздух, нагреваясь, расширяется и толкает вытеснитель, который в свою очередь двигает рабочий поршень вверх. Поршень проворачивает кривошип. Проходя через зону охлаждения, воздух сжимается, давление в цилиндре уменьшается, образуя разрежение. В это время кривошип, двигаясь дальше, возвращает поршень в нижнее положение. Так периодически чередуя циклы нагрева и остывания рабочего тела (воздуха), извлекают энергию из процесса изменения давления.
Примечательно, что такой агрегат легко превратить в тепловой насос, изменив координацию работы рабочего поршня и вытеснителя.
Двигатель Стирлинга может работать практически на любом топливе, от дров до ядерной энергии. При этом конструкция этого агрегата очень проста и надёжна. Инженеры разработали 3 типа моторов подобного рода и назвали их буквами греческого алфавита. Выше описан принцип самого простого из них: бета-типа.
Двигатель конструкции Стирлинга незаменим в тех случаях, когда появляется необходимость преобразования очень маленького перепада температур. В таких условиях ни одна газовая турбина функционировать не может. Проще говоря, установки Стирлинга могут эффективно работать от обычной переносной газовой горелки или даже спиртовки. Туристы уже оценили такие устройства. Учёные предсказывают, что двигатели Стирлинга сделают революцию в солнечной энергетике.
Видео: Принцип работы двигателя Стирлинга
Виды поршневых ДВС
Поршневые моторы классифицируются по типу используемого топлива:
- бензиновые;
- газовые;
- дизельные.
Кроме того, двигатели отличаются системой зажигания. В установках, использующих принудительное зажигание, воспламенение топливной смеси производится устройствами, генерирующими искру. Их ещё называют свечами зажигания. В них периодически образуется электрическая дуга, которая и поджигает топливо в камере сгорания цилиндра. Работают свечи от электрического аккумулятора. Сложность представляет регулировка свечей. Необходимо отрегулировать свечи так, чтобы искра образовывалась точно в тот момент, когда смесь достигнет расчётного уровня сжатия.
Принудительное зажигание характерно только для бензиновых двигателей. Реже такая система применяется в двигателях, работающих на газе.
Топливная смесь может подаваться в цилиндры двумя способами: с помощью карбюратора или инжектора.
Поршневые агрегаты, использующие в качестве топлива солярку, называются дизельными и имеют другую систему воспламенения топлива в цилиндре. В дизельных установках смесь самопроизвольно воспламеняется в результате её сжатия поршнем. Отличительной особенностью дизельных двигателей является их «всеядность». Они способны работать на нескольких видах топлива. Дизели прекрасно функционируют, будучи заправлены другими горючими веществами. Например, керосином, мазутом или даже растительным маслом.
В зависимости от количества тактов рабочего цикла, различают двухтактные и четырёхтактные ДВС. Двухтактные двигатели обычно ставят на мотоциклы, мопеды или газонокосилки. Четырёхтактные моторы устанавливаются в современных автомобилях.
По пространственному расположению цилиндров ДВС тоже имеют свою классификацию.
Если цилиндры расположены на одной оси, то такие двигатели называются рядными. Обозначаются рядные моторы английским символом «R» с цифрой, указывающей на количество цилиндров.
Если цилиндры размещены под углом друг к другу, то такие агрегаты называют V-образными. Они гораздо компактнее других типов двигателей. Обычно угол между осями цилиндров составляет 120 градусов. Имеются модели V-образных моторов с другим углом между осями цилиндров.
Агрегаты, обозначаемые символом «Vr», имеют переходную конструкцию. Они обладают признаками и рядных, и V-образных двигателей.
При расположении цилиндров напротив друг друга, то есть под углом 180 градусов, двигатели называются оппозитными.
Устройство двигателя внутреннего сгорания: описание основных узлов ДВС
В этом разделе рассмотрено назначение и конструктивное исполнение отдельных узлов поршневых двигателей.
Поршни в цилиндрах движутся возвратно-поступательно. Кривошип вместе с шатунами преобразуют это движение во вращение вала. Механизм называется кривошипно-шатунным (КШМ). Состоит из П-образного вала, называемого коленчатым, узла цилиндров, головки блока цилиндров (ГБЦ) и креплений.
Газораспределительная системаГБЦ регулирует подачу обогащённой смеси в цилиндры. Процесс происходит за счёт скоординированных во времени циклов открытия и закрытия группы клапанов, осуществляющих подачу смеси и выпуск отработанных газов. Кроме этого, газораспределительная система отводит наружу выхлопные газы. Управляет клапанами распределительный вал, который связан с коленвалом зубчатой или ремённой передачей. Вращаясь, распределительный вал заставляет открываться и закрываться нужные клапана в строго определённое время.
Вся система состоит из распредвала и клапанных групп. Ремонт головки часто вызывает затруднения, так как требует тщательной установки уплотнений. При неправильно установленных прокладках произойдёт подсос воздуха, возможна также утечка топлива. Это нарушает баланс топливной смеси.
Система питания
Внутрь цилиндров подаётся не чистое горючее, а порция смеси, состоящей из обогащённого воздухом топлива. Карбюратор смешивает бензин с воздухом, то есть обогащает топливо. Затем приготовленная смесь через коллектор, называющийся впускным, попадает в камеру.
Если ДВС оборудован инжектором, то бензин под высоким давлением подается сразу во впускной коллектор. Впрыск происходит через форсунки. Бензин и воздух смешиваются не в карбюраторе, а непосредственно во впускном коллекторе.
Топливо циркулирует в системе питания за счёт работы насоса. В карбюраторных двигателях установлены механические насосы. В инжекторных — электрические.
Инжекторные двигатели обычно оснащаются электронным зажиганием. Такое зажигание эффективнее свечного, так как воспламенением топливно-воздушной смеси управляет бортовой компьютер. Для его эффективной работы в автомобиле установлены специальные датчики, собирающие все необходимые данные для компьютера.
Зажигание
В двигателях с карбюратором всегда имеются так называемые свечи зажигания. Они генерируют вольтову дугу, поджигающую топливную смесь. В народе такую дугу обычно называют искрой. В таких автомобилях система зажигания состоит из свечей и аккумулятора.
В двигателях на дизельном топливе процесс возгорания смеси принципиально отличается. Она самовоспламеняется. Это стало возможным благодаря уникальным свойствам дизельного топлива. Дизтопливо через форсунки под высоким давлением подаётся в цилиндр. Предварительно воздух в камере цилиндра тоже сжимается и нагревается до 700 градусов. В таких условиях солярка мгновенно самовоспламеняется.
Выхлопная системаВывод газов наружу осуществляется системой выпуска продуктов сгорания — выхлопной системой. Токсичные газы направляются сначала в выпускной коллектор, в котором осуществляется сбор выхлопных газов от всех цилиндров. Из коллектора газ, содержащий большое количество вредных веществ, выбрасывается наружу через глушитель.
Последние модели всех автомобилей теперь выпускаются только с каталитическими нейтрализаторами. Они сильно снижают токсичность выхлопных газов, приводя их в соответствие с экологическими нормами.
Система смазки
В автомобиле есть много деталей вращения. Во время работы двигателя трущиеся между собой детали активно изнашиваются. Чтобы уменьшить износ и увеличить КПД двигателя, в каждом автомобиле предусмотрена замкнутая система, созданная для циркуляции смазки. Подача масла в систему осуществляет масляный насос. Перед тем, как попасть в двигатель, масло проходит через фильтр, где очищается от накопившихся загрязнений. Через систему распределения масло подаётся в подшипники коленчатого вала и в газораспределительный механизм для смазки деталей распределительного вала. Затем отработанное масло поступает в картер — специально сконструированную ёмкость в виде поддона. Из картера масло опять забирается насосом и направляется на следующий цикл смазки.
В результате работы системы смазки фильтры засоряются, что снижает степень очистки. Недостаточный уровень очистки ухудшает характеристики масла. По мере засорения фильтров давление масла начинает повышаться. Для сброса давления и безопасной работы узлов автомобиля устанавливают предохранительные, или так называемые редукционные клапаны, срабатывающие при превышении давления масла. Эти клапаны срабатывают вследствие засорения фильтров. Своевременная замена масла и фильтров является непременным условием эффективной работы ДВС.
Во время работы мотора масло нагревается, что тоже плохо отражается на работе мотора. Все мощные двигатели работают со своей системой охлаждения масла. Обычно их называют масляными радиаторами.
Системы охлаждения
Во время продолжительной работы двигатели могут нагреться до достаточно высоких температур. Температура внешней поверхности цилиндров достигает нескольких сотен градусов. Никакие механизмы не могут эффективно работать при таких высоких температурах. Поэтому конструкторы разработали системы для охлаждения узлов автомобиля. Принцип работы таких систем заключается в передаче тепла от нагретых частей к охлаждающей жидкости. Заметим, что состав таких жидкостей и их свойства постоянно улучшаются производителями.
Самым узнаваемым элементом системы охлаждения стал радиатор, который обычно находится в начале моторного отсека, непосредственно перед двигателем. Такое расположение позволяет радиатору дополнительно охлаждаться встречным потоком воздуха. Для повышения эффективности работы радиатора впереди него установлен мощный вентилятор.
Радиатор понижает температуру самого охлаждающего агента после того, как тот отберёт тепло от цилиндров. Вся система охлаждения состоит из термостата, помпы, небольшой расширительной ёмкости и устройства обогрева салона.
Работа системы охлаждения регулируется термостатом. Если двигатель ещё не нагрелся до критических величин, то помпа прогоняет охлаждающую жидкость по так называемому «малому» кругу, то есть только в пределах самого двигателя. Когда термостат включается, то жидкость пропускается через радиатор, охлаждаясь при этом гораздо эффективнее.
Порог срабатывания термостата обычно составляет 90 градусов. В некоторых моделях автомобилей температура срабатывания термостата может быть установлена больше или меньше этой величины.
Долговременная работа любого автомобиля невозможна без эффективной системы охлаждения.
Четырехтактный ДВС
Число тактов работы — одна из важнейших характеристик любого ДВС. Далее приведено описание взаимодействия поршня с клапанами поочерёдно в каждом такте. Напомним, 1 цикл — это 4 такта.
В первом такте выполняется впуск смеси. Топливо смешивается с воздухом. Поршень двигается к наивысшей точке. В камере сгорания создаётся область низкого давления — разрежение. Впускной клапан открывает отверстие в камере для подачи смеси. Коленвал начинает первый оборот.
Во втором такте смесь сжимается. Впускной клапан закрывается. Поршень, достигнув наивысшей точки, сжимает обогащённую топливную смесь. Коленвал завершает первый оборот.
Рабочий ход выполняется в третьем такте. Обогащённая смесь поджигается. В бензиновых двигателях поджигание производится электрической дугой от свечи. В дизельных — топливо воспламеняется самостоятельно в процессе сжатия. Облако расширяющихся газов заставляет поршень двигаться вниз. Начало второго оборота коленвала.
В четвёртом такте происходит выпуск. Открывается выпускной клапан. Газы выводятся в коллектор, а затем выбрасываются наружу. Поршень начинает двигаться вверх. Вал завершает второй оборот.
Таким образом, за 1 рабочий цикл этот двигатель совершает 4 такта, во время которых вал проворачивается дважды.
Видео: Принцип работы четырёхтактного двигателя
Двухтактный мотор
В этих двигателях сжатие и рабочий ход совершаются также как в четырёхтактных. Но очистка и заполнение цилиндров топливной смесью происходит за очень короткое время в момент нахождения поршня в самом нижнем положении. Если в четырёхтактном двигателе смесь попадает в камеру сгорания через открытые отверстия клапанов, то в этом моторе очередная порция смеси поступает в цилиндр через специальные отверстия, называемыми окнами. Они открываются и закрываются телом поршня. Процессы наполнения полостей цилиндра новой смесью и удаления продуктов сгорания называются продувкой.
Для осуществления продувки внутренняя полость цилиндра напрямую связана с КШМ. По сути, поршень двигается в одном пространстве с кривошипом. Под ним образуется полость, которую называют кривошипной камерой или картером. Эта камера тоже участвует в процессах газообмена. В ней периодически создаётся разрежение. Это позволяет поступать новой порции смеси через впускное отверстие.
Такая конструкция позволяет двигателю развивать в 1,5 раза большую мощность по сравнению с другими моторами аналогичного объёма при тех же оборотах двигателя. Но есть и ряд недостатков.
- Детали в таком двигателе работают с большей интенсивностью, то есть быстрее изнашиваются.
- Особое значение придаётся герметизации всех механизмов, работающих практически в одном пространстве: поршня, цилиндра и кривошипа.
- Так как в картере нельзя устроить масляную ванну, то смазку поршня и других деталей осуществляют добавлением масла в топливо.
- Перепады давления смеси в цилиндре не так велики, поэтому для повышения производительности двигателя часто используют принудительную продувку.
Рабочий цикл осуществляется в течение одного оборота коленвала.
Видео: Принцип работы двухтактного двигателя
Замедленная съемка двигателя внутреннего сгорания — захватывающий танец пламени — Nerdist
Ежедневно по дорогам мира проезжает более 1 миллиарда автомобилей, и почти все они используют двигатели внутреннего сгорания (ДВС) для создания силы, вращающей их колеса. И хотя мы надеемся, что в скором времени полностью электрические автомобили начнут превосходить по численности автомобили с ДВС, все равно приятно наблюдать, как буквально взрыв выполняет механическую работу.Особенно работает super slow-mo .
SmarterEveryDay’s Destin Сэндлин отправился в Синнаминсон, штат Нью-Джерси ( мммммм булочки Cinnaminson ), чтобы посмотреть свой последний видеоролик вместе с командой, стоящей за каналом 805RoadKing на YouTube. Почему? Потому что у них двигатель внутреннего сгорания с прозрачной крышкой. И когда прозрачный двигатель внутреннего сгорания встречается с камерой сверхмедленной съемки, происходят волшебные вещи.
В супер замедленной съемке Sandlin демонстрирует принцип работы четырехтактного двигателя.Ход двигателя — это четыре различные фазы механического / химического процесса, который представляет собой непрерывное движение вверх и вниз, которое с помощью ряда шестерен преобразуется в движение вперед, так что ваш автомобиль, грузовик или квадроцикл SHERP могут двигаться вперед. .
Sandlin предоставляет очень четкую диаграмму четырех тактов, которая включает такт впуска, такт сжатия, рабочий ход и такт выпуска:
Что совершенно поразительно, так это то, что внутри транспортного средства с ДВС, которое может иметь от 1 до 16 цилиндров, этот процесс происходит сотни раз в секунду.В случае с чем-то вроде Ariel Atom полный четырехтактный цикл может происходить примерно 5300 раз в минуту, что составляет половину красной линии Atom в 10 600 об / мин. (Число оборотов уменьшается вдвое, потому что два оборота коленчатого вала автомобиля равны одному циклу полного хода.)
Что вы думаете о волшебном механическом процессе в двигателях внутреннего сгорания? Собираетесь ли вы теперь по-другому относиться к какофонии взрывов под капотом вашего автомобиля? Дайте нам знать в комментариях ниже!
Изображений: SmarterEveryDay
Посмотрите на внутреннее сгорание в действии с этим прозрачным двигателем [видео] — Новости — Автомобиль и водитель
Искаженное восприятие
В большинстве современных автомобилей используется четырехтактный поршневой двигатель.Однако объяснить, как они работают, может быть сложно, а поскольку они обычно строятся из металла, трудно увидеть, что происходит. Люди из Warped Perception придумали умное решение этой проблемы, построив головку блока цилиндров из прозрачного пластика.
На видео ниже команда устанавливает нестандартную головку на одноцилиндровый поршневой двигатель Briggs & Stratton и запускает его, снимая в суперзамедленном режиме. В результате вы можете четко видеть каждый этап процесса, когда двигатель проходит свой цикл.
На виде сверху на этот двигатель видны четыре части. Слева находится поршень, большой цилиндр, который движется вверх и вниз. Справа находятся впускной и выпускной клапаны вверху и внизу соответственно. Прямо между ними находится свеча зажигания, которая воспламеняет топливо.
Это четырехтактный двигатель, что означает, что полный цикл состоит из четырех ступеней. Шаг первый — открытие впускного клапана, подача топлива и воздуха в камеру, в то время как поршень движется вниз.На втором этапе поршень движется вверх, сжимая топливно-воздушную смесь. На третьем этапе топливо воспламеняется, и сила сгорания снова толкает поршень вниз. И, наконец, на четвертом шаге поршень движется вверх, вытесняя отработанную смесь через открытый выпускной клапан.
Так должен работать простой поршневой двигатель. Конечно, так бывает не всегда. Команда Warped Perception экспериментирует с использованием изопропилового спирта и ацетилена в качестве топлива вместо бензина, и двигатель явно не заботится об этом.
Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
Версия этой истории впервые появилась на Popular Mechanics.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io
Устройство и принцип работы ДВС (18 фото + 4 видео)
В устройстве двигателя поршень является ключевым элементом рабочего процесса. Поршень выполнен в виде полого металлического стакана, расположенного сферическим днищем (головкой поршня) вверх. Направляющая часть поршня, иначе называемая юбкой, имеет неглубокие канавки, предназначенные для фиксации в них поршневых колец. Назначение поршневых колец — обеспечить, во-первых, герметичность пространства эпиппера, где при работе двигателя происходит мгновенное сгорание бензиновоздушной смеси и образовавшийся расширяющийся газ не может, поощряя юбку, устремляясь под поршень.Во-вторых, кольца предотвращают попадание масла под поршень в пространство для транспортировки. Таким образом, кольца в поршне выполняют функцию уплотнений. Нижнее (нижнее) поршневое кольцо называется масляно-цепным, а верхнее (верхнее) — компрессионным, то есть обеспечивает высокую степень сжатия смеси.
Когда топливно-воздушная или топливная смесь из карбюратора или форсунки находится внутри цилиндра, она сжимается поршнем при движении вверх и воспламеняется электрическим разрядом от свечи зажигания (в дизеле есть самовоспламенение смеси из-за резкого сжатия).Образовавшиеся газы сгорания имеют гораздо 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 вам нужно преобразовать это движение во вращение вала. Происходит это следующим образом: внутри юбки поршня находится палец, на котором закреплена верхняя часть шатуна, последний закреплен на кривошипе коленчатого вала.Коленчатый вал свободно вращается на опорных подшипниках, которые находятся в картере двигателя внутреннего сгорания. При перемещении поршня шатун начинает вращать коленчатый вал, от которого крутящий момент передается на трансмиссию и — далее через зубчатую передачу — на ведущие колеса.
Технические характеристики двигателя. Характеристики двигателя При движении вверх и вниз поршень находится в двух положениях, которые называются мертвыми точками. Верхняя мертвая точка (NTC) — это момент максимального подъема головки и всего поршня вверх, после чего он начинает движение вниз; Нижняя мертвая точка (НМТ) — это самое нижнее положение поршня, после которого направление направления меняется, и поршень устремляется вверх.Расстояние между NTT и NMT называется поршнем, объем верхней части цилиндра в положении поршня в VMT образует камеру сгорания, а максимальный объем цилиндра в положении поршня в NMT. называется полным цилиндром. Разница между полным объемом и объемом камеры сгорания получила название рабочего объема цилиндра.
Общий рабочий объем всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания указывается в технических характеристиках двигателя, он выражается в литрах, поэтому в эксплуатации называется подстилкой двигателя.Второй наиболее важной характеристикой любого внутреннего сгорания является степень сжатия (SS), определяемая как частное от деления полного объема на объем камеры сгорания. В карбюраторных двигателях СС варьируется в пределах от 6 до 14, в дизельных — от 16 до 30. Именно этот показатель наряду с мощностью двигателя определяет его мощность, КПД и полноту сгорания воздушной смеси, что влияет на токсичность выбросов при работе ДВК.
Мощность двигателя имеет двоичное обозначение — в лошадиных силах (л.с.) и в киловаттах (кВт). Для перевода агрегатов один в другой применяется коэффициент 0,735, то есть 1 л.с. = 0,735 кВт.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя определяется двумя оборотами коленчатого вала — от полуоборота до такта, соответствующего такту поршня. Если двигатель одноцилиндровый, то в его работе наблюдается неравномерность: резкое ускорение хода поршня с взрывным сгоранием смеси и ее замедление по мере приближения к НМТ и далее.Чтобы остановить эту неравномерность, на валу вне корпуса двигателя устанавливается массивный дисковый маховик с большой инерцией, за счет чего момент вращения вала во времени становится более стабильным.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Современный автомобиль, чаша всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей огромное множество. Они различаются объемом, количеством цилиндров, мощностью, частотой вращения используемого топлива (дизельный, бензиновый и газовый двигатель).Но в принципе устройство ДВС аналогично.
Как работает двигатель и почему его называют четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя горит топливо. А почему 4 муфты двигателя, что это такое? Действительно, есть двухтактные двигатели. Но на автомобилях они встречаются крайне редко.
Четырехтактный двигатель получил название из-за того, что его работу можно разделить на четыре равные по времени части. Поршень четыре раза проходит через цилиндр — дважды вверх и дважды вниз.Тактика начинается, когда поршень находится в чрезвычайно нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхней мертвой точкой (НТТ) и нижней мертвой точкой (НМТ).
First Tact — Inlet Tact
Первые часы, входящие, начинаются с NTC (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень всасывает топливно-воздушную смесь в цилиндр. Работа этого такта происходит при открытом впускном клапане. Кстати, есть много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии могут существенно повлиять на мощность двигателя.Есть двигатели, в которых в зависимости от нажатия педали происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое после зажигания увеличивает мощность двигателя. Автомобиль в этом случае может разгоняться намного быстрее.
Второй такт — такт сжатия
Следующие часы работы двигателя — такт сжатия. После того, как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым сжимая попавшую в цилиндр смесь во впускной такт.Топливная смесь сжимается до объема камеры сгорания. Что это за камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра, когда поршень находится в верхней мертвой точке, называется камерой сгорания. Клапаны работы двигателя полностью закрыты, при этом закрыты. Чем плотнее они закрыты, тем лучше компрессия. Большое значение в данном случае имеет состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если будут большие зазоры, то компрессия не будет хорошей, и соответственно мощность такого двигателя будет намного ниже.Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.
Третий такт — работа
Третий такт — рабочий, начинается с NTC. Рабочим это называется не случайно. В конце концов, именно в этом такте происходит действие, заставляющее машину двигаться. В эти часы срабатывает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что он отвечает за воспламенение сжатой в цилиндре топливной смеси в камере сгорания.Работает это очень просто — свеча системы дает искру. Справедливости ради стоит отметить, что искра выходит на свечу зажигания в несколько градусов, пока не будет достигнута верхняя точка. В современном двигателе эти градусы регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.
После того, как горючее загорится, происходит взрыв — его количество резко увеличивается, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.
Четвертый такт — выдача такта
Четвертый такт работы двигателя, последний — градуировка.Достигнув нижней точки, по истечении рабочих часов в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Поднимаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра — вентилирует его. Степень сжатия в цилиндрах зависит от четкости работы клапанов, полного отвода выхлопных газов и необходимого количества всасываемой топливно-воздушной смеси.
После четвертого такта наступает первый ход.Процесс повторяется циклически. И за счет чего происходит вращение — работа ДВС — это все 4 замыкания, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, полученная в рабочих часах, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на маховик. И он под действием инерции крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» часов.
Газораспределительный механизм
Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выхлопных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам газораспределительный механизм делится на новую заслонку, когда распредвал находится в блоке цилиндров, и на топлес. Механизм верхнего перекрытия подразумевает фундамент распредвала в головке блока цилиндров (GBC). Существуют также альтернативные механизмы распределения газа, такие как виновная система GDM, десмодромная система и механизм с переменными фазами.
У двухтактных двигателей механизм газораспределения осуществляется с помощью впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей наиболее распространена система верхнего зажима, о ней и пойдет речь ниже.
Устройство ГРМ
В верхней части блока цилиндров находится цилиндр (головка блока цилиндров) с расположенными на нем распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами. Шкив привода распределительного вала находится вне головки блока цилиндров. Чтобы исключить вытекание моторного масла из-под клапанной крышки, на шейке распределительного вала установлен сальник.Сама клапанная крышка установлена на маслобензостойкой прокладке. Ремень ГРМ или цепь одевает шкив распределительного вала и приводит в движение шестерню коленчатого вала. Для натяжения ремня используются натяжные ролики, для натяжения цепей — «башмаки». Обычно ремень ГРМ приводится в движение насосом системы водяного охлаждения, промежуточным валом системы зажигания и приводом насоса высокого давления ТНВД (для дизельных версий).
На противоположной стороне распределительного вала посредством прямой трансмиссии или ремня может работать вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.
Распределительный вал представляет собой ось с упорами в ней. Кулачки расположены на валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, щелкают по ним точно в соответствии с рабочими часами двигателя.
Есть двигатели и два распредвала (DOHC) и большое количество клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распределительный вал закрывает впускные или выпускные клапаны одного типа.
Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем.Различают два типа толкателей. Первый — толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй — гидротерапевты. Гидротерапевт смягчает удар по клапану за счет масла, находящегося в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхом толкателя не требуется.
Принцип работы ГРМ
Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого и распределительного валов. А также открытие впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршня.
При точном расположении распредвала относительно коленчатого вала используются установочные метки. Перед одеванием ремня газораспределительного механизма метки совмещаются и фиксируются. Затем ремень одевают, «освобождают» шкивы, после чего ремень растягивают с помощью натяжных (и) роликов.
При открытии клапана происходит следующее: распредвал «наезжает» на коромысло, которое давит на клапан, после прохождения кулачка клапан под действием пружины закрывается. Клапаны в этом случае расположены V-образно.
Если двигатель установлен в двигателе, распределительный вал находится непосредственно над толкателями, при вращении давит на них кулачками. Преимущество такого тайминга — небольшие шумы, небольшая цена, ремонтопригодность.
В цепном двигателе весь процесс газораспределения такой же, только при сборке механизма цепь одевается на вал вместе со шкивом.
Кривошипно-шатунный механизм
Кривошипно-шатунный механизм (далее сокращенно KSM) — это механизм двигателя.Основное назначение CSM — преобразование возвратно-поступательных движений цилиндрического поршня во вращательные движения коленчатого вала в ДВС и наоборот.
Устройство KSM.
Поршень
Поршень имеет форму цилиндра из алюминиевых сплавов. Основная функция этой части — преобразовывать в механическую работу изменение давления газа или, наоборот, давление нагнетания за счет возвратно-поступательного движения.
Поршень сложен вместе днищем, головкой и юбкой, которые выполняют совершенно разные функции. Дно поршня плоское, вогнутой или выпуклой формы содержит камеру сгорания. Головка имеет нарезанные канавки, в которые помещаются поршневые кольца (компрессионные и масляные пермь). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые масляные дифракционные кольца способствуют удалению излишков масла на внутренних стенках цилиндра. В юбке есть два бункера, обеспечивающих размещение поршневого пальца, соединяющего поршень.
Изготовленный штамповкой или кованой сталью (реже — титаном) стержень имеет шарнирные соединения. Основная роль соединительной цены заключается в передаче поршневого усилия на коленчатый вал. Конструкция стержня предполагает наличие верхней и нижней головки, а также стержня с входным сечением. В верхней головке и бобинах находится вращающийся («плавающий») поршневой палец, а нижняя головка складывается, позволяя, тем самым обеспечивая плотное соединение с шейкой вала.Современная технология контролируемого раскалывания нижней головки позволяет обеспечить высокую точность соединения ее частей.
Маховик установлен на конце коленчатого вала. На сегодняшний день широко используются двухмачтовые маховики, имеющие форму двух упруго связанных между собой дисков. Компьютерщик маховика принимает непосредственное участие в запуске двигателя через стартер.
Блок цилиндров и головка
Блок цилиндров и головка блока цилиндров отлиты из чугуна (реже — из алюминиевых сплавов).Рубашки охлаждения предусмотрены в блоке цилиндров, постелях подшипников коленчатого вала и КРУ, а также в точках крепления устройств и узлах. Сам цилиндр выполняет функцию направляющей для поршней. Головка блока цилиндров имеет камеру сгорания, впускные-выпускные каналы, специальные резьбовые отверстия для свечей зажигания, втулки и запрессованные седла. Герметичность соединения блока цилиндров с головкой обеспечивается прокладкой. Кроме того, ГБЦ закрывается штампованной крышкой, а между ними, как правило, устанавливается прокладка из маслостойкой резины.
Обычно поршень, гильза цилиндра и шатун образуют цилиндр или цилиндрическую группу кривошипно-шатунного механизма. Современные двигатели могут иметь до 16 и более цилиндров.
Двигатели
Что такое аэронавтика? | Динамика
полета | Самолеты | Двигатели
| История полета | Какие
такое UEET?
Словарь | Веселье
и игры | Образовательные ссылки | Урок
ланы | Индекс сайта | Дом
| Двигатели |
Как работает реактивный двигатель?
НОВИНКА! Мы считаем само собой разумеющимся, насколько легко самолет весом более половины
миллион фунтов отрывается от земли с такой легкостью. Как это бывает?
Ответ прост. Это двигатели. Позвольте Терезе Бенио из NASA Glenn Research Center объяснить подробнее … Как показано на НАСА Пункт назначения завтра. |
Реактивные двигатели перемещают самолет вперед с большой силой, создаваемой огромная тяга и заставляет самолет лететь очень быстро.
Все реактивные двигатели, которые также называют газовые турбины, работают по тому же принципу. Двигатель всасывает воздух спереди с помощью вентилятора. Компрессор повышает давление воздуха. Компрессор сделан с множеством лезвий, прикрепленных к валу. Лезвия вращаются на высокой скорости и сжимают или сжимают воздух. Сжатый затем воздух распыляется с топливом, и электрическая искра зажигает смесь. В горящие газы расширяются и выбрасываются через сопло в задней части двигателя.Когда струи газа летят назад, двигатель и самолет движутся вперед. Когда горячий воздух попадает в сопло, он проходит через другую группу лопастей. называется турбина. Турбина прикреплена к тому же валу, что и компрессор. Вращение турбины вызывает вращение компрессора.
На изображении ниже показано, как воздух проходит через двигатель. Воздух проходит ядро двигателя, а также вокруг ядра.Это вызывает некоторую часть воздуха чтобы было очень жарко, а некоторым было прохладнее. Затем более холодный воздух смешивается с горячим воздух на выходе из двигателя.
Это изображение того, как воздух проходит через двигатель
Что такое тяга?
Тяга это передовая сила, которая толкает двигатель и, следовательно, самолет вперед. Сэр Исаак Ньютон обнаружил, что «каждому действию соответствует и противоположная реакция. «Двигатель использует этот принцип. Двигатель принимает в большом объеме воздуха. Воздух нагревается, сжимается и замедляется. Воздух проходит через множество вращающихся лопастей. Смешивая этот воздух со струей топлива, температура воздуха может достигать трех тысяч градусов. В мощность воздуха используется для вращения турбины. Наконец, когда воздух уходит, он выталкивается из двигателя назад.Это заставляет самолет двигаться вперед.
Детали реактивного двигателя
Поклонник — Вентилятор — это первый компонент в ТРДД. Большой вращающийся вентилятор всасывает большое количество воздуха. Большинство лезвий Вентиляторы изготовлены из титана. Затем он ускоряет этот воздух и разбивает его на две части. Одна часть продолжается через «ядро» или центр двигателя, где на него действуют другие компоненты двигателя.
Вторая часть «обходит» ядро двигателя. Проходит через воздуховод который окружает ядро к задней части двигателя, где он производит большую часть сила, которая толкает самолет вперед. Этот более прохладный воздух помогает успокоить двигатель, а также добавление тяги к двигателю.
Компрессор — Компрессор первый компонент в ядре двигателя. Компрессор состоит из вентиляторов с множеством лопастей. и прикреплен к валу.Компрессор сжимает попадающий в него воздух в постепенно уменьшаются площади, что приводит к увеличению давления воздуха. Этот приводит к увеличению энергетического потенциала воздуха. Сдавленный воздух попадает в камеру сгорания.
Камера сгорания — В камере сгорания воздух перемешивается с топливом, а затем воспламеняется. Имеется до 20 форсунок для распыления топлива. воздушный поток. Смесь воздуха и топлива загорается.Это обеспечивает высокий температура, высокоэнергетический воздушный поток. Топливо горит вместе с кислородом в сжатом состоянии. воздух, производящий горячие расширяющиеся газы. Внутри камеры сгорания часто делают из керамических материалов для создания термостойкой камеры. Жара может достигать 2700 °.
Турбина — Приближается высокоэнергетический воздушный поток из камеры сгорания попадает в турбину, в результате чего лопатки турбины вращаются. Турбины соединены валом для вращения лопаток в компрессоре и для вращения впускного вентилятора спереди.Это вращение забирает некоторую энергию из поток высокой энергии, который используется для привода вентилятора и компрессора. Газы вырабатываемые в камере сгорания движутся через турбину и раскручивают ее лопатки. Турбины реактивного самолета вращаются тысячи раз. Они закреплены на валах между которыми установлено несколько комплектов шарикоподшипников.
Сопло — Форсунка — вытяжной канал двигатель. Это часть двигателя, которая на самом деле создает тягу для самолет.Поток воздуха с пониженным энергопотреблением, который проходил через турбину, в дополнение к более холодный воздух, проходящий мимо сердечника двигателя, создает силу при выходе из сопло, которое толкает двигатель и, следовательно, самолет вперед. Комбинация горячего и холодного воздуха удаляется и производит выхлоп, который вызывает прямую тягу. Соплу может предшествовать смеситель , который сочетает в себе высокотемпературный воздух, поступающий из сердечника двигателя, с более низкая температура воздуха, обводимого вентилятором.Миксер помогает сделать двигатель тише.
Первый реактивный двигатель — А Краткая история первых двигателейСэр Исаак Ньютон в 18 веке был первым предположил, что взрыв, направленный назад, может привести в движение машину вперед с большой скоростью. Эта теория была основана на его третьем законе движение. Когда горячий воздух проходит через сопло назад, самолет движется вперед.
Анри Жиффар построил дирижабль с приводом первым авиадвигателем — паровым двигателем мощностью три лошадиные силы. Это было очень тяжелый, слишком тяжелый, чтобы летать.
В 1874 году Феликс де Темпл построил моноплан. который пролетел всего лишь короткий прыжок с холма с помощью угольного парового двигателя.
Отто Даймлер , в конце 1800-х изобрел первый бензиновый двигатель.
В 1894 году американец Хирам Максим пытался привести свой трехместный биплан в движение двумя угольными паровыми двигателями.Это только пролетел несколько секунд.
Первые паровые машины приводились в действие нагретым углем и, как правило, слишком тяжелый для полета.
Американец Сэмюэл Лэнгли сделал модель самолетов которые приводились в действие паровыми двигателями. В 1896 году он успешно пилотировал беспилотный самолет с паровым двигателем, получивший название Aerodrome . Он пролетел около 1 мили, прежде чем выдохся. Затем он попытался построить полную размерный самолет Aerodrome A, с газовым двигателем.В 1903 г. разбился сразу после спуска с плавучего дома.
В 1903 году братьев Райт летал, Flyer , с бензиновым двигателем мощностью 12 лошадиных сил двигатель.
С 1903 года, года первого полета братьев Райт, до конца 1930-х гг. газовый поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным винтом был единственное средство, используемое для приведения в движение самолетов.
Это был Фрэнк Уиттл , британский пилот, который разработал и запатентовал первый турбореактивный двигатель в 1930 году.Двигатель Уиттла впервые успешно полетел в мае 1941 года. Этот двигатель имел многоступенчатый компрессор и систему внутреннего сгорания. камера, одноступенчатая турбина и сопло.
В то время, когда Уиттл работал в Англии, Ганс фон Охайн работал над подобным дизайном в Германии. Первый самолет, который успешно использовать газотурбинный двигатель был немецкий Heinkel He 178, август 1939 года. Это был первый в мире турбореактивный двигатель. полет.
General Electric построила первый американский реактивный двигатель для ВВС США Реактивный самолет . Опытный самолет ХР-59А впервые поднялся в воздух в октябре 1942 года.
Типы реактивных двигателей
Основная идея турбореактивный двигатель это просто.Воздух забирается из отверстия в передней части двигателя сжимается до 3-12 раз от исходного давления в компрессоре. Топливо добавляется в воздух и сжигается в камере сгорания, чтобы повысить температуру жидкой смеси примерно до 1100-1300 ° F. Образующийся горячий воздух проходит через турбину, которая приводит в действие компрессор. Если турбина и компрессор эффективны, давление на выходе из турбины будет почти вдвое выше атмосферного давления, и это избыточное давление отправляется к соплу для создания высокоскоростного потока газа, создающего тягу.Существенного увеличения тяги можно добиться, используя форсаж. Это вторая камера сгорания, расположенная после турбины и перед сопло. Форсажная камера увеличивает температуру газа перед соплом. Результатом этого повышения температуры является повышение температуры примерно на 40 процентов. по тяге на взлете и гораздо больший процент на высоких скоростях, когда самолет в воздухе.
Турбореактивный двигатель является реактивным.В реактивном двигателе расширяющиеся газы сильно надавите на переднюю часть двигателя. Турбореактивный двигатель всасывает воздух и сжимает или сжимает его. Газы проходят через турбину и заставляют ее вращаться. Эти газы отскочить назад и выстрелить из задней части выхлопной трубы, толкая самолет вперед.
Изображение турбореактивного двигателя
ТурбовинтовыеА турбовинтовой двигатель представляет собой реактивный двигатель, прикрепленный к пропеллеру.Турбина на спина поворачивается горячими газами, и это вращает вал, который приводит в движение пропеллер. Некоторые небольшие авиалайнеры и транспортные самолеты оснащены турбовинтовыми двигателями.
Турбореактивный двигатель, как и турбореактивный, состоит из компрессора, камеры и турбины, давление воздуха и газа используется для запуска турбины, которая затем создает мощность для привода компрессора. По сравнению с турбореактивным двигателем, турбовинтовой двигатель имеет лучшую тяговую эффективность на скоростях полета ниже примерно 500 миль в час.Современные турбовинтовые двигатели оснащены гребными винтами, которые иметь меньший диаметр, но большее количество лопастей для эффективной работы на гораздо более высоких скоростях полета. Чтобы приспособиться к более высоким скоростям полета, лопасти имеют форму ятагана со стреловидными передними кромками на концах лопастей. Двигатели с такими гребными винтами называются пропеллеры .
Изображение турбовинтового двигателя
ТурбовентиляторыА турбовентиляторный двигатель имеет большой вентилятор спереди, который всасывает воздух.Большая часть воздуха обтекает двигатель снаружи, что делает его тише. и дает больше тяги на низких скоростях. Большинство современных авиалайнеров оснащены двигателями турбовентиляторными двигателями. В турбореактивном двигателе весь воздух, поступающий во впускное отверстие, проходит через газогенератор, состоящий из компрессора, камеры сгорания и турбина. В турбовентиляторном двигателе только часть поступающего воздуха попадает в камера сгорания. Остальное проходит через вентилятор или компрессор низкого давления, и выбрасывается непосредственно в виде «холодной» струи или смешивается с выхлопом газогенератора. для получения «горячей» струи.Целью такой системы байпаса является увеличение тяга без увеличения расхода топлива. Это достигается за счет увеличения общий массовый расход воздуха и снижение скорости при той же общей подаче энергии.
Изображение турбовентиляторного двигателя
ТурбовалыЭто еще один вид газотурбинного двигателя, который работает как турбовинтовой. система.Он не управляет пропеллером. Вместо этого он обеспечивает питание вертолета. ротор. Турбовальный двигатель устроен так, чтобы скорость вертолета ротор не зависит от скорости вращения газогенератора. Это позволяет скорость ротора должна оставаться постоянной, даже если скорость генератора варьируется, чтобы регулировать количество производимой мощности.
Изображение турбовального двигателя
ПВРДПВРД — это Самый простой реактивный двигатель и не имеет движущихся частей.Скорость реактивного «тарана» или нагнетает воздух в двигатель. По сути, это турбореактивный двигатель, в котором вращающийся оборудование было опущено. Его применение ограничено тем, что его степень сжатия полностью зависит от скорости движения. ПВРД не развивает статического электричества. тяга и тяга вообще очень маленькая ниже скорости звука. Как следствие, ПВРД требует некоторой формы вспомогательного взлета, например другого самолета. Он использовался в основном в ракетных комплексах.Космические аппараты используют это тип струи.
Изображение ПВРД
Вернуться к началу
Что такое аэронавтика? | Динамика полета | Самолеты | Двигатели | История полета | Что такое UEET?
Словарь | Веселье и игры | Образовательные ссылки | Урок Планы | Индекс сайта | Дом
CocinaCo Diesel Engine Model 31009 Принцип работы Физический эксперимент Инструмент для испытания двигателя внутреннего сгорания: Amazon.com: Инструменты и товары для дома
В настоящее время недоступен.
Мы не знаем, когда и появится ли этот товар в наличии.
- Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
- Имя: Модель дизельного двигателя
- Модель: 31009
- Особенность: оборудование для физического обучения
- Принцип: проиллюстрировать основную структуру и принцип работы дизельного двигателя.
- Цвет: как на картинке
Характеристики
| Фирменное наименование | CocinaCo |
|---|---|
| Ean | 6193020852040 |
| Кол-во позиций | 1 |
| Номер детали | 852040 |
| Код КПСС ООН | 24100000 |
Как работают двигатели Стирлинга?
Как работают двигатели Стирлинга? — Объясни это Рекламное объявлениеКриса Вудфорда.Последнее изменение: 28 мая 2021 г.
Двигатели работают в нашем мире с Промышленная революция: сначала грязные паровые машины на угле, затем более чистые и эффективные бензиновые двигатели, а в последнее время реактивные двигатели в самолетах. Основная концепция двигателя — то, что использует разницу между высокой и низкой температурой. один — не изменился за пару сотен лет, хотя иногда люди все же придумывают незначительные улучшения, которые сделайте процесс немного быстрее или эффективнее.Один двигатель ты возможно, в последнее время много слышал о двигателе Стирлинга, что немного похоже на паровой двигатель, который не использует пар! Вместо этого он нагревает, охлаждает и рециркулирует тот же воздух или газ. снова, чтобы произвести полезную мощность, которая может управлять машиной. В команде Благодаря солнечной энергии и другим новым технологиям, двигатели Стирлинга кажутся передовыми технологиями, но они действительно были с 1816 года. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!
Фото: Двигатели Стирлинга становятся все более популярными для использования Возобновляемая энергия.На этом фото вы видите массив зеркал. концентрация солнечного тепла на двигателе Стирлинга, вырабатывающем электричество. Двигатель Стирлинга установлен на крайнем правом рычаге. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL (Министерство энергетики США / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии).
Что такое двигатель?
Двигатели транспортных средств или заводских машин являются примерами того, что ученые называют тепловыми двигателями. Они горят богатое энергией топливо (уголь, бензин или что-то еще) для выпуска тепловая энергия, которая используется для производства газ расширяется и охлаждается, толкает поршень, поверните колесо и заведите машину.Двигатели бывают двух основных типов: двигатели внешнего сгорания (например, паровые двигатели) горят топливо в одном месте и производить энергию в другой части такая же машина; двигатели внутреннего сгорания (например, автомобильные) сжигать топливо и производить мощность в одном и том же месте (в автомобиле все происходит в сверхпрочных металлических цилиндрах). Оба типы двигателей полагаются на тепловую энергию, заставляя газ расширяться, а затем остыть. Чем больше разница температур (между газом при самый горячий и самый холодный), тем лучше работает двигатель.Теория того, как двигатель работает на основе науки термодинамики (буквально «как движется тепло») и теоретической модели того, как идеальные двигатели расширяются, сжимаются, нагреваются и охлаждаются. газ в серии шагов, называемых циклом.
Хорошие и плохие двигатели
Прежде, чем мы узнаем, что такого хорошего Двигатели Стирлинга, это помогает, если мы знаем, что в них такого плохого Паровые двигатели. Как они работают? У вас есть угольный огонь, который нагревает вода, пока она не закипит и не станет паром. Пар движется по трубе к цилиндру через открытый входной клапан, где он толкает поршень и водит колесо.Затем входной клапан закрывается, а выходной клапан открывается. Импульс колеса заставляет поршень вернуться в цилиндр, где он выталкивает охлажденный нежелательный пар через выход и прочь вверх по дымовой трубе (дымоходу).
Фото: Паровозы, такие как в этом локомотиве, являются примерами. двигателей внешнего сгорания. Огонь, который обеспечивает энергию за счет горения (1), находится снаружи (вне) цилиндр, в котором тепловая энергия превращается в механическую энергию (3).Между ними есть бойлер (2), преобразующий тепловую энергию в пар. Пар действует как теплоноситель, толкая поршень (4), который перемещает колеса с помощью кривошипа (5) и приводит в движение поезд (6). Пар и тепловая энергия постоянно выбрасывается из дымовой трубы (7), что делает этот способ питания движущейся машины особенно неэффективным и неудобным. Но это было нормально в те дни, когда угля было в изобилии, и никого не волновало нанесение ущерба планете.
Проблем со steam много двигателей, но вот четыре наиболее очевидных.Во-первых, котел что заставляет пар работать под высоким давлением и есть риск что он может взорваться (взрывы котла были серьезной проблемой с очень ранней паровой двигатели). Во-вторых, котел вообще какой-то расстояние от цилиндра, поэтому энергия теряется, получая тепло от один к другому. В-третьих, пар, выходящий из дымовой трубы, все еще достаточно горячий, так что он содержит потраченную впустую энергию. В-четвертых, потому что пар выбрасывается из цилиндр каждый раз, когда поршень толкает, двигатель должен потреблять огромные количества воды, а также топлива.(Вот почему у паровозов постоянно останавливаться у бортовых цистерн с водой.)
Рекламные ссылкиЧто такое двигатель Стирлинга?
Можем ли мы разработать двигатель, который преодолеет эти проблемы? Допустим, мы избавимся от котла (что решило бы проблему риск взрыва) и использовать тепло от огня для питания двигатель напрямую. Тогда вместо использования пара для передачи тепловой энергии от огня к цилиндру, почему бы не поставить цилиндр ближе к огонь и используйте обычный воздух (или какой-то другой простой газ), чтобы переместить тепло энергия между ними? (Вот почему двигатели Стирлинга иногда назвали тепловоздушными двигателями .) Если мы запечатываем этот воздух в закрытой трубе, то один и тот же воздух снова и снова движется вперед и назад, собирая энергию от огня и выпустив его в баллон, решаем проблему двигателя, нуждающегося в постоянной подаче воды. Наконец, почему бы и нет добавить какой-нибудь теплообменник, чтобы горячий воздух проходил обратно и далее, его энергия сохраняется внутри машины и перерабатывается в повысить общую эффективность. Это основные способы, которыми Двигатель Стирлинга лучше парового двигателя.Иногда ты увидишь Двигатели Стирлинга описываются как «замкнутый цикл регенеративного тепла. двигателей «, что является очень кратким выражением того, что мы только что сказали: замкнутый цикл означает, что они используют запечатанный объем газа для отвода тепла обратно и вперед, снова и снова, через серию бесконечно повторяющихся шагов; регенеративный просто означает, что они используйте теплообменники, чтобы сохранить часть тепла, которое в противном случае теряться в каждом цикле (бесполезно взорваться в дымовую трубу, как в паровом двигателе).
Простой или сложный?
Некоторые говорят, что двигатели Стирлинга просты.Если это правда, то это так же, как и великие уравнения физики (например, E = mc2) просты: они просты на поверхности, но они будут более богатыми, сложными и потенциально очень запутанными, пока вы их не разберетесь. Я думаю, что безопаснее думать о двигателях Стирлинга как о сложных: много очень плохих видео на YouTube. покажите, как легко их «объяснить» очень неполным и неудовлетворительным образом. На мой взгляд, вы не можете понять двигатель Стирлинга, просто построив его или наблюдая за тем, как он работает снаружи: вам нужно хорошо подумать о цикле шагов, которые он проходит, что происходит с газом внутри и чем он отличается. от того, что происходит в обычном паровом двигателе.
В любом случае, давайте посмотрим, сможем ли мы объяснить двигатель Стирлинга должным образом, сначала посмотрев на компоненты, которые он содержит, затем подумав о том, что они делают, и, наконец, посмотрим на более сложную (термодинамическую) теорию.
Фото: Маленькие компактные двигатели Стирлинга, подобные этому, могут работать от крошечных перепады тепла — даже если положиться на чьи-то руки и отвести тепло, которое они содержат. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром Гленна НАСА.
Какие основные части двигателя Стирлинга?
Существует довольно много различных конструкций двигателей Стирлинга, и мы рассмотрим один конкретный тип, известный как вытеснительный двигатель Стирлинга (также известный как бета-двигатель Стирлинга).Это ключевые части:
Источник тепла
Источник тепла — это источник энергии, от которого двигатель получает всю свою энергию, и это может быть что угодно, например, уголь. огонь в солнечное зеркало, концентрирующее тепло Солнца (как на нашем верхнем фото). Хотя двигатели Стирлинга описываются как двигатели внешнего сгорания, они не должны вообще использовать сжигание (фактическое сжигание топлива): они просто нужна разница в температуре источника тепла (откуда берется энергия) и радиатор (где он попадает).
Вы можете управлять маленьким двигателем Стирлинга с теплом от чашки кофе, теплой ладонью чьей-то руки или даже (к полному удивлению многих) кубиком льда: энергия, выделяемая двигателем, исходит от любой разницы в температуре между источником тепла и теплом раковина. Сказав это, стоит помнить, что с крошечным двигателем Стирлинга, приводимым в действие что-то вроде чашки кофе просто потому, что он содержит относительно небольшое количество энергии, которая очень быстро расходуется.
Иллюстрация: Основные части вытеснительного двигателя Стирлинга.
Газ
Внутри машины в закрытом баллоне постоянно находится объем газа. Это может быть обычный воздух, водород, гелий или другое легкодоступное вещество, которое остается газом, поскольку он нагревается и охлаждается в течение полного цикла двигателя (повторяющаяся серия операции, через которые он проходит). Его единственная цель — переместить тепловую энергию от источника тепла к радиатору, приводя в действие поршень, приводящий в движение машину, а затем снова вернуться к подобрать еще.Газ, передающий тепло, иногда называют рабочим телом.
Радиатор
Место, где горячий газ охлаждается перед возвратом в источник тепла. Обычно это какой-то радиатор (кусок металла с прикрепленными ребрами), который отводит отработанное тепло в атмосферу.
Поршни
Существуют различные типы двигателей Стирлинга, но я считаю, что все они имеют два поршня — это один из более очевидных вещей, которые отличает их от других двигателей.В общем дизайне под названием двухпоршневой (или альфа) двигатель Стирлинга, есть два одинаковых поршня и цилиндра, а газовые челноки назад и вперед между ними, нагревание и расширение, затем охлаждение и сжатие, прежде чем цикл повторится.
В другой конструкции, показанной здесь, называемой объемным (или бета) двигателем Стирлинга, есть один полностью внутренний поршень, называемый вытеснителем (зеленого цвета), задача которого заключается в перемещении газа между источником тепла и радиатором. В отличие от обычного поршня в паровом двигателе, буйковый уровнемер устанавливается очень свободно (с небольшим свободным пространством между край поршня и стенка цилиндра), и газ обтекает его снаружи, когда он движется вперед и назад.Также есть рабочий поршень (темно-синего цвета), который плотно входит в цилиндр и превращает расширение газа в полезную работу, которая приводит в движение. независимо от того, какой двигатель работает. В более крупных двигателях Стирлинга рабочий поршень обычно имеет тяжелый маховик прикреплен для наращивания импульс и обеспечить бесперебойную работу машины. Рабочий поршень и поршень буйка постоянно движутся, но они не совпадают (одна четверть цикла или 90 ° по фазе) друг с другом; они приводятся в действие одним и тем же колесом, но поршень буйка всегда на одну четверть цикла (90 °) впереди рабочего поршня.
Теплообменник
Также известный как регенератор, теплообменник находится в закрытой камере между источником тепла и радиатором. Когда горячий газ проходит мимо регенератора, он отдает часть своего тепла, за которую держится регенератор. Когда газ движется обратно, он снова улавливает это тепло. Без регенератора это тепло было бы потеряно в атмосферу и впустую. Теплообменник значительно повышает эффективность и мощность двигателя. Некоторые двигатели Стирлинга иметь несколько теплообменников.
Как работает двигатель Стирлинга?
Итого
Как паровой двигатель или двигатель внутреннего сгорания, Стирлинг двигатель преобразует тепловую энергию в механическую энергию (работу), повторяя серия основных операций, известная как ее цикл. Рассмотрим упрощенный двигатель Стирлинга буйкового типа. На самом деле это довольно запутанно и трудно понять, пока вы не поймете, что происходит именно из-за того, что газ внутри попеременно расширяется и сжимается, а в промежутках движется от горячей стороны цилиндра к холодной и обратно.Работа темно-синего рабочего поршня состоит в том, чтобы использовать энергию расширения газа для привода механизма, приводимого в действие двигателем, а затем сжимать газ, чтобы цикл мог повторяться. Работа зеленого поршня буйка заключается в перемещении газа от горячей стороны цилиндра (слева) к холодной стороне (справа) и обратно. Работая в команде, два поршня гарантируют, что тепловая энергия многократно перемещается от источника к раковине и преобразуется в полезную механическую работу.
Подробно
- Охлаждение и сжатие: Большая часть газа (показана синими квадратами) заканчивается справа на более холодном конце цилиндра.По мере того, как он охлаждается и сжимается, отдавая часть своего тепла, которое отводится радиатором, оба поршня перемещаются внутрь (к центру).
- Передача и регенерация: Поршень буйка перемещается вправо, а охлажденный газ перемещается вокруг него к более горячей части цилиндра слева. Объем газа остается постоянным, когда он проходит обратно через регенератор (теплообменник), чтобы забрать часть тепла, которое он ранее выделял.
- Нагрев и расширение: Большая часть газа (показана красными квадратами) теперь находится слева в горячем конце цилиндра.Он нагревается огнем (или другим источником тепла), поэтому его давление повышается, и он расширяется, поглощая энергию. Когда газ расширяется, он толкает рабочий поршень вправо, который приводит в движение маховик и все, что приводится в действие двигателем. В этой части цикла двигатель преобразует тепловую энергию в механическую (и работает).
- Передача и охлаждение: Поршень буйка перемещается влево, а горячий газ перемещается вокруг него к более холодной части цилиндра справа. Объем газа остается постоянным, когда он проходит через регенератор (теплообменник), отдавая часть своей энергии по пути.Теперь цикл завершен и готов к повторению.
Хотя двигатель проходит цикл, возвращаясь к тому месту, где он был запущен, это не симметричный процесс: энергия постоянно отводится от источника и откладывается в приемнике. Это происходит потому, что горячий газ объем работы над рабочим поршнем, когда он расширяется, но поршень выполняет меньше работы, сжимая охлажденный газ и возвращая его в исходное положение.
Теоретически
Теперь вы можете подумать: «Это все очень сложно! Зачем возиться с двумя поршнями, если простой паровой двигатель может обойтись только одним? Почему все эти отдельные ступени? Почему бы не упростить все это?» Чтобы правильно ответить на эти вопросы, вам необходимо понять теорию двигателей: эффективный двигатель перемещает газ через цикл процессов в соответствии с законами газа (основные законы классической физики, которые описывают, как давление, объем и температура газа относятся к).Самый известный идеализированный цикл называется циклом Карно и включает в себя повторение цикла изотермического (постоянная температура) и адиабатического (сохранение тепла) расширения, за которым следует изотермическое и адиабатическое сжатие.
Двигатель Стирлинга использует другой цикл, который (в идеале) состоит из:
- Изотермическое (при постоянной температуре) сжатие: наш этап (1) выше, где объем газа уменьшается, а давление увеличивается, поскольку он отдает тепло в сток.
- Изометрический (постоянный объем) нагрев: наш этап (2) выше, на котором объем газа остается постоянным, поскольку он проходит обратно через регенератор и восстанавливает часть своего предыдущего тепла.
- Изотермическое (при постоянной температуре) расширение: наш этап (3) выше, на котором газ поглощает энергию из источника, его объем увеличивается, а его давление уменьшается, в то время как температура остается постоянной.
- Изометрическое (постоянный объем) охлаждение: наш этап (4) выше, на котором объем газа остается постоянным, когда он проходит через регенератор и охлаждается.
Настоящий двигатель Стирлинга работает по более сложной, менее идеальной версии этого цикла, которая выходит за рамки данной статьи. Достаточно просто отметить, что четыре этапа не разделены жестко, а сливаются друг с другом. Если вам интересно, об этом можно прочитать в статье Википедии о цикле Стирлинга.
Некоторые альтернативные анимации
- В Википедии есть еще одна анимация двигателя Стирлинга бета-типа (хотя и красиво нарисован, за ним трудно проследить, потому что этапы рядом не поясняются).
- MIT также имеет приятную небольшую анимацию, но сопровождающее объяснение довольно минимально.
- Лучшее из всех: на сайте есть отличная анимация и объяснение. Animated Engines, превосходный веб-сайт с множеством понятных и простых страниц, посвященных всем другим движкам, которые стоит изучить. Мне нравится, что все движки нарисованы в одном простом стиле, поэтому вы можете легко их сравнить.
Для чего можно использовать двигатели Стирлинга?
Фото: Хотя инженеры пытались установить на автомобили двигатели Стирлинга, эксперименты не увенчались успехом.Двигателю Стирлинга нужно время, чтобы набрать скорость, и он не справляется с остановкой и запуском, что делает его менее подходящим для привода автомобиля чем обычный двигатель внутреннего сгорания. Мы вряд ли увидим дальнейший прогресс на этом направлении: автомобили будущего, скорее всего, будут приводиться в действие электродвигателями или топливными элементами. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром Гленна НАСА.
Двигатели Стирлинга лучше всего работают в машинах, требующих непрерывно производить энергию, используя разницу между чем-то горячее и что-то холодное.Они идеально подходят для солнечных электростанций, где тепло Солнца играет на зеркале, которое действует как источник тепла, и высокоэффективные теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которым необходимо обеспечивать стабильные поставки электроэнергии. Недавно пионер Segway Дин Камен помог возродить интерес к двигателям Стирлинга. используя их как основу для компактного домашнего электроснабжения генератор, названный Beacon 10, размером с бытовую стиральную машину.
В нормальном двигателе Стирлинга тепло нагревается до горячий конец машины (источник тепла) и получить механическую работу и меньше тепла от другого, более холодного конца (радиатора).Как только электродвигатели могут быть реверсивно использованы как генераторы, так что вы можете поставить энергии в двигатель Стирлинга и запустить его назад, эффективно отвод тепла от радиатора и отвод его на источник. Это превращает двигатель Стирлинга в «криокулер» — очень эффективное охлаждающее устройство. Охладители двигателя Стирлинга используются в сверхпроводимость и электронное исследование.
Преимущества и недостатки двигателей Стирлинга
Фотография: Чистые, экологичные, безопасные, эффективные и компактные двигатели Стирлинга имеют множество преимущества.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL (Министерство энергетики США / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии).
Самым большим преимуществом двигателей Стирлинга является то, что они намного эффективнее паровых двигателей (в основном из-за замкнутый цикл и регенеративный теплообменник). У них нет котлы, которые могут взорваться, не нуждаются в водоснабжении и не имеют сложную систему открытия и закрытия клапанов, которые пар двигатели требуют. Это одна из причин, почему они намного тише паровых двигателей, и потому что они не обязательно предполагают сжигание топлива, они могут быть намного чище.В отличие от паровых двигателей, которые обычно сжигают уголь до кипения воды, двигатели Стирлинга могут работать от всех видов разные виды топлива.
С другой стороны, двигатели Стирлинга запускаются не мгновенно (это требуется время для разогрева важнейшего теплообменника и для того, чтобы маховик набирают скорость), и они не работают так хорошо в режиме остановки-запуска (в отличие от внутреннего сгорания двигатели). Им также нужны большие радиаторы, способные отводить отработанное тепло, что делает их непригодными для некоторых приложений.
Кто изобрел двигатели Стирлинга?
Изображение: Эта иллюстрация оригинального двигателя Роберта Стирлинга (на основе его патента 1827 года). напоминает обычный паровой двигатель, но более сложный.Два больших чугунные «воздушные сосуды» слева горячие внизу и холодные вверху (источник тепла и радиатор) и поршни буйка перемещаются внутри них вперед и назад. Сзади можно увидеть рабочий поршень и маховик. Произведение искусства из истории и прогресса парового двигателя Галлоуэя и Хеберта. Томас Келли, 1832 г., стр. 667.
Неудивительно, что Стирлинг двигатели были изобретены шотландским священником по имени Роберт Стирлингом в 1816 году. Он надеялся создать двигатель, который был бы более безопасным и более совершенным. эффективнее, чем паровые машины, которые были разработаны примерно за столетие до этого Томас Ньюкомен (а позже улучшил Джеймсом Ваттом и другими).Рост объемов внутреннего сгорания (бензиновые и дизельные двигатели) привел к Двигатели Стирлинга не использовались, хотя Компания Philips в середине 20 века. Совсем недавно они становятся популярными на солнечных электростанциях и других формах возобновляемых источников энергии. энергии, где ценится их более высокая эффективность. Технология получил новый импульс в 1980-х, когда Иво Колин из Загребского университета и Джеймс Сенфт из Висконсинского университета разработали новый, очень компактная конструкция двигателя Стирлинга, который может производить мощность с небольшими различиями между источник тепла и радиатор.
Рекламные ссылкиУзнать больше
На этом сайте
Статьи
Новости
- Металлический порошок: новое безуглеродное топливо? Александр Хеллеманс, IEEE Spectrum, 16 декабря 2015 г. Как двигатели Стирлинга топливо) может сыграть свою роль в чистом, зеленом будущем.
- Дин Камен думает, что его новый двигатель Стирлинга избавит вас от сети менее чем за 10 тысяч долларов от Кристофера Хелмана. Forbes, 2 июля 2014 г. Краткое знакомство с генератором Камена Beacon 10.
- Адам Манн: новый ядерный двигатель может способствовать исследованию дальнего космоса. Wired, 27 ноября 2012 г. НАСА исследует ядерный двигатель Стирлинга, который может приводить в действие космические зонды в местах, где солнечный свет (и солнечная энергия) недоступен.
- Ford Motors испытывает потенциальный двигатель будущего Ричарда Уиткина. The New York Times, 3 ноября 1975 года. Отчет из архива Times о первых испытаниях двигателей Стирлинга Фордом.
- Empire Off The Grid Салли Ади. IEEE Spectrum, 31 июля 2009 г.Как двигатели Стирлинга и возобновляемые источники энергии помогают Дину Камену жить автономно на его собственном частном острове.
Больше академических
- Двигатель Стирлинга Грэма Уокера, Scientific American, Vol. 229, № 2 (август 1973 г.), стр. 80–87. Хорошие иллюстрации различных конфигураций Стирлинга, включая Ванкеля, Ринию и другие варианты.
- Двигатель Стирлинга: «Циклическая жизнь» старой технологии Райнхольда Бауэра, Icon, Vol. 15 (2009), стр.108–118. Почему двигатели Стирлинга так и не получили коммерческого успеха? Сейчас для них перспективы лучше?
Книги
Двигатели Стирлинга
Термодинамика двигателя
- Двигатели
- : Введение Джона Лиска Ламли. Cambridge University Press, 1999. Хотя здесь основное внимание уделяется двигателям внутреннего сгорания, оно будет интересно, если вы ищете термодинамический подход к анализу двигателей.
- «Термодинамика для чайников» Майка Паукена.Джон Вили и сыновья. Простое введение в теорию термодинамики и ее практическое применение в таких вещах, как двигатели.
Видео
- Пример двигателя Стирлинга: 2-минутная демонстрация реального двигателя Стирлинга бета-типа, подобного показанному в моей анимации выше.
- Двигатель Стирлинга: разбираем один: Дэн Рохас разбирает двигатель Стирлинга и показывает различные детали внутри. Это видео станет еще более понятным, если вы поймете теорию двигателей Стирлинга.
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 © Chris Woodford 2012, 2020. 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 своим друзьям с помощью:
Медиа-запросы?
Вы журналист, у вас есть вопрос для СМИ или просьба об интервью? Вы можете связаться со мной для получения помощи здесь.
Цитировать эту страницу
Вудфорд, Крис. (2012) Двигатели Стирлинга. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-stirling-engines-work.html. [Доступ (укажите дату здесь)]
Больше на нашем сайте …
Понимание того, как работает двигатель автомобиля
Как автолюбители могут рассказать и дать последние обновления по новым конструкциям выпуска, но не зная, как работает двигатель. Это не совсем нормально! Знание того, как работают двигатели, поможет диагностировать и устранять проблемы, когда они возникают.Глубокое знание того, как работает автомобильный двигатель с самого начала до настоящего времени, будет интересным и удивительным фактом, потому что за год, последовавший за развитием технологий, многое произошло.
Ранний автомобильный двигатель работает с использованием процесса внутреннего сгорания, который будет объяснен далее. В большинстве современных автомобилей они оснащены двигателями, работающими на электродвигателях и топливе, играющих свою идеальную роль. В этой статье будут рассмотрены оба метода. В своих предыдущих статьях я обсуждал автомобильные двигатели.Проверить!
Подробнее: Детали двигателя внутреннего сгорания
Как работает двигатель автомобиля
Внутреннее сгорание — это небольшой управляемый взрыв, который происходит в автомобильном двигателе для выработки энергии. Этот процесс происходит в четыре удара или шага в различных камерах тысячи раз в минуту. Эти шаги включают впуск, сжатие, сгорание и выпуск. Процесс включения внутреннего сгорания называется циклом сгорания.
всасывание:
Это первая стадия цикла сгорания.Он перемещает поршень вверх и вниз за счет движения коленчатого вала. Цель всасывания — позволить топливу и воздуху попасть в камеру для смеси. Клапан открывается, когда поршень движется вниз, вызывая выпуск топливно-воздушной смеси.
Подробнее: Общие сведения о системе охлаждения двигателей внутреннего сгорания
Степень сжатия:
Такт сжатия как вторая стадия цикла сгорания происходит, когда поршень движется вверх, заставляя топливо и воздух смешиваться за счет сжатия.
Горение :Это когда происходит взрыв. Когда поршень движется вверх, прежде чем опускаться, свеча зажигания производит искру, воспламеняя смесь и вызывая небольшой взрыв. Это быстро перемещает поршень, помогая производить энергию, необходимую для работы двигателя.
Выхлоп :Заключительная стадия цикла сгорания называется выхлопной, когда выпускной клапан открывается для выпуска газов, образовавшихся в результате взрыва.Этот процесс происходит при открытии выпускного клапана. Процесс повторяется тысячу раз, пока двигатель работает.
Подробнее: Что нужно знать о автомобильных датчиках
Схема:
Посмотрите видео, чтобы узнать, как работает двигатель автомобиля
Подробнее: Знакомство с бензиновым двигателем
За год в Интернете появилось много новостей и обновлений о выпускаемых автомобильных электрических двигателях. Большинство автолюбителей видят их особенности, но на самом деле не знают, как они работают.Видео ниже объясняет, как работает электродвигатель. Наручные часы: