Урок 25. тепловые двигатели. кпд тепловых двигателей — Физика — 10 класс
Физика, 10 класс
Урок 25. Тепловые двигатели. КПД тепловых двигателей
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:
1) Понятие теплового двигателя;
2)Устройство и принцип действия теплового двигателя;
3)КПД теплового двигателя;
4) Цикл Карно.
Глоссарий по теме
Тепловой двигатель – устройство, в котором внутренняя энергия топлива превращается в механическую.
КПД (коэффициент полезного действия) – это отношение полезной работы, совершенной данным двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.
Двигатель внутреннего сгорания – двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя.
Реактивный двигатель – двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования внутренней энергии топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела.
Цикл Карно
Нагреватель – устройство, от которого рабочее тело получает энергию, часть которой идет на совершение работы.
Холодильник – тело, поглощающее часть энергии рабочего тела (окружающая среда или специальные устройства для охлаждения и конденсации отработанного пара, т.е. конденсаторы).
Рабочее тело — тело, которое расширяясь, совершает работу (им является газ или пар)
Основная и дополнительная литература по теме урока:
1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 269 – 273.
2. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. -М.: Дрофа,2014. – С. 87 – 88.
Открытые электронные ресурсы по теме урока
http://kvant.mccme.ru/1973/12/teplovye_mashiny.htm
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Сказки и мифы разных народов свидетельствуют о том, что люди всегда мечтали быстро перемещаться из одного места в другое или быстро совершать ту или иную работу. Для достижения этой цели нужны были устройства, которые могли бы совершать работу или перемещаться в пространстве. Наблюдая за окружающим миром, изобретатели пришли к выводу, что для облегчения труда и быстрого передвижения нужно использовать энергию других тел, к примеру, воды, ветра и т.д. Можно ли использовать внутреннюю энергию пороха или другого вида топлива для своих целей? Если мы возьмём пробирку, нальём туда воду, закроем её пробкой и будем нагревать. При нагревании вода закипит, и образовавшие пары воды вытолкнут пробку. Пар расширяясь совершает работу. На этом примере мы видим, что внутренняя энергия топлива превратилась в механическую энергию движущейся пробки. При замене пробки поршнем способным перемещаться внутри трубки, а саму трубку цилиндром, то мы получим простейший тепловой двигатель.
Тепловой двигатель –
Вспомним строение простейшего двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания состоит из цилиндра, внутри которого перемещается поршень. Поршень с помощью шатуна соединяется с коленчатым валом. В верхней части каждого цилиндра имеются два клапана. Один из клапанов называют впускным, а другой – выпускным. Для обеспечения плавности хода поршня на коленчатом вале укреплен тяжелый маховик.
Рабочий цикл ДВС состоит из четырех тактов: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.
Во время первого такта открывается впускной клапан, а выпускной клапан остается закрытым. Движущийся вниз поршень засасывает в цилиндр горючую смесь.
Во втором такте оба клапана закрыты. Движущийся вверх поршень сжимает горючую смесь, которая при сжатии нагревается.
В третьем такте, когда поршень оказывается в верхнем положении, смесь поджигается электрической искрой свечи. Воспламенившаяся смесь образует раскаленные газы, давление которых составляет 3 -6 МПа, а температура достигает 1600 -2200 градусов. Сила давления толкает поршень вниз, движение которого передается коленчатому валу с маховиком. Получив сильный толчок маховик будет дальше вращаться по инерции, обеспечивая движение поршня и при последующих тактах. Во время этого такта оба клапана остаются закрытыми.
В четвертом такте открывается выпускной клапан и отработанные газы движущимся поршнем выталкиваются через глушитель (на рисунке не показан) в атмосферу.
Любой тепловой двигатель включает в себя три основных элемента: нагреватель, рабочее тело, холодильник.
Для определения эффективности работы теплового двигателя вводят понятие КПД.
Коэффициентом полезного действия называют отношение полезной работы, совершенной данным двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.
Q1 – количество теплоты полученное от нагревания
Q2 – количество теплоты, отданное холодильнику
– работа, совершаемая двигателем за цикл.
Этот КПД является реальным, т.е. как раз эту формулу и используют для характеристики реальных тепловых двигателей.
Зная мощность N и время работы t двигателя работу, совершаемую за цикл можно найти по формуле
Передача неиспользуемой части энергии холодильнику.
В XIX веке в результате работ по теплотехнике французский инженер Сади Карно предложил другой способ определения КПД (через термодинамическую температуру).
Главное значение этой формулы состоит в том, что любая реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру Т1, и холодильником с температурой Т2, не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины. Сади Карно, выясняя при каком замкнутом процессе тепловой двигатель будет иметь максимальный КПД, предложил использовать цикл, состоящий из 2 адиабатных и двух изотермических процессов
Цикл Карно — самый эффективный цикл, имеющий максимальный КПД.
Не существует теплового двигателя, у которого КПД = 100% или 1.
Формула дает теоретический предел для максимального значения КПД тепловых двигателей. Она показывает, что тепловой двигатель тем эффективнее, чем выше температура нагревателя и ниже температура холодильника. Лишь при температуре холодильника, равной абсолютному нулю, η = 1.
Но температура холодильника практически не может быть ниже температуры окружающего воздуха. Повышать температуру нагревателя можно. Однако любой материал (твердое тело) обладает ограниченной теплостойкостью, или жаропрочностью. При нагревании он постепенно утрачивает свои упругие свойства, а при достаточно высокой температуре плавится.
Сейчас основные усилия инженеров направлены на повышение КПД двигателей за счет уменьшения трения их частей, потерь топлива вследствие его неполного сгорания и т. д. Реальные возможности для повышения КПД здесь все еще остаются большими.
Повышение КПД тепловых двигателей и приближение его к максимально возможному — важнейшая техническая задача.
Тепловые двигатели – паровые турбины, устанавливают также на всех АЭС для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели: на автомобильном – поршневые двигатели внутреннего сгорания; на водном – двигатели внутреннего сгорания и паровые турбины; на железнодорожном – тепловозы с дизельными установками; в авиационном – поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели.
Сравним эксплуатационные характеристики тепловых двигателей.
КПД:
Паровой двигатель – 8%.
Паровая турбина – 40%.
Газовая турбина – 25-30%.
Двигатель внутреннего сгорания – 18-24%.
Дизельный двигатель – 40– 44%.
Реактивный двигатель – 25%.
Широкое использование тепловых двигателей не проходит бесследно для окружающей среды: постепенно уменьшается количество кислорода и увеличивается количество углекислого газа в атмосфере, воздух загрязняется вредными для здоровья человека химическими соединениями. Возникает угроза изменения климата. Поэтому нахождение путей уменьшения загрязнения окружающей среды является сегодня одной из наиболее актуальных научно-технических проблем.
Примеры и разбор решения заданий
1. Какую среднюю мощность развивает двигатель автомобиля, если при скорости 180 км/ч расход бензина составляет 15 л на 100 км пути, а КПД двигателя 25%?
Дано: v=180км/ч = 50 м/с, V = 15 л = 0,015 м3, s = 100 км = 105 м, ɳ = 25% = 0,25, ρ = 700 кг/м3, q = 46 × 106 Дж/кг.
Найти: N.
Решение:
Запишем формулу для расчёта КПД теплового двигателя:
Работу двигателя, можно найти, зная время работы и среднюю мощность двигателя:
Количество теплоты, выделяющееся при сгорании бензина, находим по формуле:
Учитывая всё это, мы можем записать:
Время работы двигателя можно найти по формуле:
Из формулы КПД выразим среднюю мощность:
.
Подставим числовые значения величин:
После вычислений получаем, что N=60375 Вт.
Ответ: N=60375 Вт.
2. Тепловая машина имеет КПД 25 %. Средняя мощность передачи теплоты холодильнику составляет 4 кВт. Какое количество теплоты рабочее тело получает от нагревателя за 20 с?
Дано: ɳ = 25%, N = 4000 Вт, t = 20 с.
Найти: Q1.
Решение
=
– это количество теплоты, отданное холодильнику
V6, рядная четвёрка, оппозит? Сравнение конструкции двигателей
«Линейка двигателей представлена рядным 4-цилиндровым агрегатом объёмом 2,5 л и 3,5-литровым V6», — гласит рекламный проспект какой-нибудь Toyota Camry. А чем отличаются эти моторы, кроме количества «кубиков» и лошадиных сил? Почему в «Безумном Максе» молились богу V8, и что особенного в «оппозитниках» Subaru? Просто о сложном: разбираем на пальцах особенности автомобильных двигателей.
Компоновка. Продольно или поперечно
Прежде чем говорить о конструкции двигателей, нужно упомянуть о компоновке автомобиля — ведь именно она во многом определяет, какой мотор будет установлен под капотом. Хотя не всегда под капотом: существуют автомобили (в основном спортивные) со средне- и заднемоторной компоновкой, но у большинства гражданских машин двигатель всё-таки находится впереди. О них и поговорим.
Продольное расположение двигателя
Мотор может располагаться в машине продольно или поперечно. Первую схему называют классической, она характерна для автомобилей с задними приводом (или полным, но на основе заднего). Продольная схема почти не накладывает ограничений на размеры силовой установки, как и трансмиссии — коробка передач может быть огромной, с большим запасом прочности, и заканчиваться хоть в центре машины. Такая компоновка характерна для больших автомобилей с мощными двигателями и КПП: грузовиков, внедорожников, премиальных седанов. Хотя раньше так были устроены почти все машины — взять ту же классическую линейку «Жигулей». Но с массовым внедрением переднего привода понадобилась иная, более компактная компоновка.
Поперечное расположение двигателя
Для переднего привода необходимо устанавливать двигатель не продольно, а поперечно — вместе с коробкой передач он должен разместиться под капотом между лонжеронами. Ограниченное пространство требует компактности как от трансмиссии, так и от самого мотора, поэтому далеко не все силовые установки подходят для поперечной схемы. Такая компоновка характерна как для переднеприводных машин, так и для полноприводных, система 4WD которых имеет переднеприводные корни — а это почти все современные кроссоверы.
Разобравшись в особенностях компоновок, можно переходить к самим двигателям.
Рядные двигатели
Классический двигатель внутреннего сгорания — рядный, где все цилиндры расположены в один ряд. В литературе такая конструкция обозначается буквой I или R (от английского Row или немецкого Reihe— ряд), а цифра, стоящая рядом, указывает на число цилиндров (R3, R4, R5, R6). Хотя в жизни обозначение «R» встречается редко — автопроизводители не стремятся отдельно выделять «рядность» мотора, считая такую схему обыденной. Вы никогда не встретите шильдик R6 на крышке багажника, в отличие от V6 — хотя рядная «шестёрка» во многом превосходит V-образную. Но об этом ниже.
Рядный 4-цилиндровый двигатель (R4) — самый распространённый в мире, поскольку попадает в наиболее ходовой диапазон рабочего объёма: от 1 до 3 литров. Есть и более объёмные представители: например, тойотовский турбодизель 15B с кубатурой 4,1 л, который ставят на Mega Cruiser, грузовик Dyna и другие модели. Обратный пример — рядный моторчик Subaru EN07 (модели R1, R2, Pleo) объёмом всего 658 «кубиков». Но это всё-таки исключения: оптимальным объёмом одного цилиндра мотористы считают 0,3–0,7 л. Соответственно, большинство 4-цилиндровых двигателей имеют рабочий объём от 1,2 до 2,8 л.
Ещё одна причина популярности рядной «четвёрки» — её относительная компактность. Мотор R4 можно установить почти на любой автомобиль как продольно, так и поперечно. Чего не скажешь о рядной «шестёрке» R6 — дополнительные 2 цилиндра существенно увеличивают длину агрегата. Установить такой двигатель поперечно инженерам удавалось в единичных случаях (Volvo S80 и XC90, Chevrolet Epica) в паре с компактной коробкой передач. В основном моторы R6 устанавливают продольно.
6 цилиндров в ряд (Straight-6) является одной из лучших конструкций двигателя — такая схема полностью сбалансирована и лишена вибраций, отличается плавной работой и эластичностью. Моторы R6 традиционно применяли немецкие производители (BMW, Mercedes-Benz), а также японские: Nissan (серии RB25/RB26, TB45/TB48, дизель TD42), Toyota (серии M, 1G, 1JZ/2JZ, дизели 1HZ/1HD). К сожалению, почти все эти двигатели в настоящий момент вытеснены более универсальными моторами V6.
У рядной «восьмёрки» проблем из-за исполинских размеров ещё больше. Моторы R8 встречались на американских машинах середины прошлого века, советских лимузинах ЗИС-101 и ЗИС-110. Сегодня такие двигатели работают только на судах и тепловозах, а на автомобилях их полностью вытеснили моторы V8.
Рядные двигатели с нечётным числом цилиндров также встречаются (R3, R5). В большинстве случаев они созданы на базе рядной «четвёрки», которой добавили или отняли один цилиндр. Существуют и двухцилиндровые автомобили (Fiat 500, отечественная «Ока»), но в основном моторы R2, как и двигатели с 1 цилиндром, применяются на мотоциклах.
V-образные двигатели
Очевидно, что главная проблема рядного мотора с 6 и более цилиндрами — чрезмерная длина. Как сделать его компактнее? «Распилить», расположив цилиндры в виде латинской буквы V (отсюда и обозначение).
V-образные моторы заметно сложнее рядных: у них две головки блока цилиндров (каждая со своей прокладкой, распредвалами, коллекторами), причудливее схема привода ГРМ. А ещё «вэшки» вибрируют: V8 чуть меньше, V6 и V10 — сильнее. И лишь грозный V12 уравновешен полностью, как и R6 — по сути, он и представляет собой две рядных «шестёрки», соединённых вместе. Но встретить V12 можно только на люксовых машинах и суперкарах.
Основа популярности мотора V6 — его универсальность: он достаточно компактен, поэтому может быть установлен как продольно, так и поперечно. Та же Toyota перестала ставить рядные двигатели серии JZ на свои большие седаны (Mark II, Crown и их производные), перейдя на V-образную серию GR, которую можно встретить на доброй половине модельного ряда: от переднеприводных Camry до внедорожников Land Cruiser Prado. Выпускать универсальные двигатели намного выгоднее, чем специфичные.
Балансировка мотора V6 вызывает определённые сложности у инженеров из-за блуждающих в нём моментов от сил инерции поршней и центробежных сил — чаще всего приходится использовать балансировочные валы, что дополнительно усложняет и без того не самую простую конструкцию двигателя. Угол развала цилиндров у V-образных моторов может быть разным: обычно это 45, 60, 65 или 90 градусов — оптимальные значения с точки зрения вибраций.
Рядно-смещённые двигатели VR и W
Компромиссом между рядной и V-образной схемой стала рядно-смещённая компоновка (VR). Такие моторы активно применяет концерн Volkswagen. VR представляет собой V-образный мотор с экстремально малым углом развала цилиндров (10–20°), что позволяет накрыть их общей головкой блока, как у рядного мотора.
Плюсы такого решения — отказ от второй головки (а значит упрощение и удешевление конструкции) и компактные размеры. Минусы — чудовищные вибрации: чтобы хоть как-то сбалансировать рядно-смещённый мотор, приходится значительно утяжелять коленчатый вал и маховик, применять балансировочные валы, особые подушки двигателя и другие технические решения. Из-за этого схема VR не получила распространения у других автопроизводителей, став фирменной чертой автомобилей VAG.
Volkswagen же активно развивал своё «дитя», придумав W-образный двигатель — V-образный мотор из двух блоков VR на одном коленвале. Такие силовые агрегаты встречаются на флагманах VW, Audi и Bentley.
Оппозитные двигатели («боксёры»)
Оппозитный двигатель иногда называют V-образным с углом развала 180°, но это не совсем верно. В V-образной схеме поршни двигаются синхронно, в то время как в оппозитной — зеркально, словно боксируя друг с другом. Из-за этого оппозитные двигатели называют «боксёрами» (Boxer), обозначая буквой B: B2, B4, B6, B8. Хотя свой 6-цилиндровый «боксёр» EZ30 Subaru называет H6.
Самый популярный оппозитный двигатель стоял на легендарном «Жуке» Volkswagen Old Beetle (Käfer), которых за полвека выпустили 21,5 млн штук. В современных машинах «боксёры» используют только Porsche и Subaru, хотя в мототехнике они широко представлены на моделях BMW и «Уралах».
Плоский горизонтальный «боксёр» — весьма широкий двигатель, что не позволяет записать ему в преимущества компактность. В чём же плюсы такой компоновки? Во-первых, в низком центре тяжести (мотор находится очень близко к земле), что даёт лучшую устойчивость и управляемость автомобиля. Во-вторых, коленвал таких двигателей намного короче, легче и прочнее, по сравнению с рядной схемой. Да и вибрирует оппозитная «четвёрка» меньше, чем рядная, поскольку зеркальное движение поршней взаимно компенсирует их силы инерции. А оппозитная «шестёрка» B6/H6 вообще полностью уравновешена, как и рядная.
Характерные минусы «боксёров»: две головки блока (что для мотора с 4 цилиндрами явно избыточно), затруднённое облуживание и переусложнённая конструкция. А их ключевое преимущество в виде низкого центра тяжести играет роль в автоспорте, но не при повседневной городской езде — обычный водитель вряд ли заметит разницу между «рядником» и «боксёром».
Вибрации и балансировка двигателей
Что водитель чувствует сразу, так это вибрации двигателя — они ухудшают комфорт и могут весьма серьёзно досаждать пассажирам. Помимо этого, вибрации снижают надёжность техники, поэтому инженеры тщательно балансируют моторы. В ход идут противовесы на коленвалах, двухмассовые маховики, продвинутые опоры двигателя, балансировочные валы… Но главное — изначально выбрать удачную конструкцию мотора.
В основном двигатель вибрирует от инерции поршней, совершающих возвратно-поступательные движения. Вспомните, как кивают головой пассажиры при резких разгонах и торможениях — примерно так же ведут себя поршни в конце каждого рабочего такта. В одних двигателях силы инерции и моменты от них взаимно компенсируются, в других остаются свободными, вызывая вибрацию.
Как видно из таблицы, в рядной «четвёрке» остаётся свободной сила инерции второго порядка — не столь неприятная, как первого порядка, но тоже чувствительная. Характерная дрожь мотора в определённых режимах работы — её «заслуга». В оппозитной «четвёрке» эта сила скомпенсирована, но остаётся свободный момент от неё, стремящийся повернуть двигатель вокруг вертикальной оси. Хотя его воздействие почти незаметно для водителя.
У двигателя V6 свободных моментов множество, поэтому в нём приходится применять балансировочные валы. Кстати, трёх- и пятицилиндровые рядные моторы идентичны V6 в уравновешенности, несмотря на нечётное количество цилиндров.
Худшие с точки зрения разгула свободных сил и вибраций — одно- и двухцилиндровые моторы, а также детища Volkswagen: двигатели VR5 и VR6. А лучшие, самые уравновешенные двигатели — рядные и оппозитные «шестёрки». Ну и роскошный V12, конечно.
Какой двигатель лучше
Сравнение двигателей — непростая задача, ведь у каждого автомобилиста свои требования и критерии выбора. Одним важнее надёжность и простота обслуживания, другим нужна максимальная мощность, а третьи смотрят прежде всего на расход топлива. Идеальный мотор должен совмещать все эти преимущества — быть простым и надёжным, мощным и экономичным. Но чаще всего инженерам приходится идти на компромиссы. Хороший пример сложности прямого сравнения моторов — международный конкурс «Двигатель года» (Engine of the Year), лауреаты которого являются произведением инженерного искусства, но не всегда отвечают запросам реальных автомобилистов.
Удачным получится двигатель, или не очень, определяет множество факторов: общая продуманность конструкции и степень форсировки (количество лошадиных сил на рабочий объём), применённые технические решения и экологические рамки. Но при прочих равных можно сделать общие выводы по компоновке мотора. Так, рядная «четвёрка» — базовый и самый простой двигатель большинства автомобилей, который должен быть экономичным и недорогим (конечно, бывают и исключения). Трёхцилиндровый «рядник» — бюджетный вариант для малолитражек, но он не так плох, как многие считают. V6 — агрегат более сложный и дорогой в обслуживании, хотя малофорсированные «вэшки» вполне могут быть «рабочими лошадками». V8 — показатель премиума и единственная возможность разместить сразу 8 цилиндров под капотом современного автомобиля. Рядная «шестёрка» — самая сбалансированная, простая и заслуженно любимая многими компоновка, которая встречается всё реже и реже. «Боксёры» B4 и B6 — специфичные двигатели, которые, безусловно, имеют свои плюсы и армию фанатов. Ну а с автомобильной экзотикой вроде V4, VR5 или VR6 лучше иметь дело, пока она на гарантии…
Масла для газонокосилок и триммеров
Масла для газонокосилок и триммеров: какое масло выбрать и как заменить маслоНа протяжении последних лет наблюдается не малый рост строительства загородного жилья. Жители мегаполисов активно стремятся сменить асфальтовые дорожки городов на ровный красивый газон своего загородного участка. Но для создания красивого ровного газона придется немного потрудиться. Подготовить почву, выровнять ее, засадить семенами газонной травы, поливать их. Теперь остается ждать, когда взойдет, и заколосится зеленая газонная трава. Но и на этом процесс не закончился, следующий этап растянется на весь летний сезон, это уход за газоном. Для поддержания газона в форме понадобится его стрижка.
Даже если на вашем участке нет такого подготовленного газона, а просто растет трава, от периодического кошения избавиться не получится. Ведь если этого не делать участок быстро может превратиться в непроходимые заросли. Поэтому практически каждый обладатель дачного участка не может обойтись без современной техники, которая существенно облегчает обслуживание и уход самого участка и прилегающей территории.
Покос травы или стрижка газона на участке без мотокосы или газонокосилки отнял бы целый день, вряд ли кто-то с удовольствием жертвует выходной на такое мероприятие. С другой стороны, наличие средств малой механизации существенно сокращает время затраченное на покос, а в некоторых случаях приносит даже удовольствие как от самого процесса так и от его результата.Устройства для скашивания травы имеющие двигатель внутреннего сгорания сейчас представлены в огромном количестве и любых конфигураций. Такая техника оснащается 2-х или 4-х тактными двигателями, в зависимости от назначения. А залог долгого бесперебойного служения, всего лишь своевременное обслуживание и применение качественных смазочных материалов.
Роль и функции масла в двигателе газонокосилки и триммера
Отметим сразу, что двигатели, устанавливаемые на косы, триммеры и газонокосилки, имеют серьезные отличия от автомобильных и мотоциклетных. Конструкция двигателя, с целью удешевления производства и простоты обслуживания, лишена масляного насоса, что повышает требования к моторному маслу в частности к его вязкости.
Такая система смазки подразумевает, что вязкость масла должна поддерживать способность удерживаться на деталях и в тоже время не затруднять движения деталей двигателя.
Помимо максимально смазывающих свойств, масла использующиеся в технике для «покоса», должны выполнять еще ряд полезных функций:
· Отводить тепло от разогретых деталей двигателя
· Противостоять износу двигателя
· Минимизировать образование отложений, нагара, лака
· Противостоять коррозии
· Соответствовать современным экологическим требованиям
· Способствовать снижению токсичности выхлопных газов
· Работать с минимальным дымообразованием
· Соответствовать требованиям производителя техники
Даже с условием, что конструкция двигателя газонокосилки достаточно проста, набор требований и свойств моторного масла получился внушительный. Поэтому к выбору смазывающего материала необходимо подходить ответственно.В зимний период газонокосилками ни кто не пользуется, техника избавлена от «холодного пуска» при отрицательных температурах, что безусловно влияло бы на ресурс двигателя. А вот в летний период нужно следить что бы техника не перегревалась, так как имеют воздушное охлаждение двигателя и поэтому температура их двигателей выше, чем у двигателей с жидкостным охлаждением.
Отличия 2-тактного масла (2T) для газонокосилок и триммеров от четырехтактного (4T)
Не смотря на общие рабочие задачи масел в 2-х и 4-х тактном двигателе, сами же масла используются разные. Отличие масел обуславливается различием работы этих двигателей. На 2-х тактных моторах смазывание происходит маслом предварительно смешанным с топливом, в результате масло сгорает вместе с топливом. Существуют вариации 2-х тактных двигателей, где масло и топливо подаются в камеру сгорания из отдельных емкостей, но результат не изменен и масло смешавшись с топливом сгорает в камере вместе с бензином. В двигателях 4-х тактных в противоположность задача масла не попасть в камеру сгорания.
Триммеры и мотокосы относятся к ручным инструментам, и подразумевают компактное исполнение для удобства работы с ними. Конструкция 2-х тактных триммеров и мотокос в большинстве случаев оснащена одной емкостью для заливки готовой топливно-масляной смеси. Реже, когда встречаются варианты с раздельными бачками под масло и бензин.
Из таких условий работы двигателей вытекают и основные различия требований к маслам. Масла для 2-х тактных двигателей должны как можно полнее сгорать и в процессе горения минимизировать следы нагара в виде образования золы и сажи. Масла для 4-х тактных двигателей направлены на стабильное смазывание, в течение длительного времени, сохраняя свои свойства.
Вкратце про API и остальное…
Основными факторами, характеризующими современные моторные масла «на глобальном уровне», принято считать эффективное топливосбережение, длинные интервалы между заменами и низкий уровень выброса вредных веществ (малые дымность и токсичность отработанных газов). Это общие требования к маслам, API определяет более конкретные. Чем выше класс моторного масла, тем в большей степени оно отвечает основным факторам, т.е. у него более высокий уровень качества и, естественно, оно более дорогое. Современными маслами считаются масла, соответствующие API SM и API SN. Если масло имеет двойное обозначение, например API SL/CF, то перед вами – универсальное масло, подходящее и для бензиновых, и для дизельных двигателей.
Масла для двухтактных двигателей (наземной техники) имеют свою систему классификации. Их принято делить на группы в зависимости от степени напряженности работы (учитываются термические и динамические нагрузки) – ТА, ТВ, ТС, TD. Наиболее высокие требования предъявляют к маслам категории AP ТD. Удивительно, но факт: двигатель цепной бензопилы по напряженности работы не уступает мотоциклетным, и масла для них должны соответствовать категории не менее ТС.
Япония из-за широкого распространения 2-тактных двигателей была разработана своя система классификации моторных масел – JASO. В настоящее время международная организация по стандартизации ISO классифицирует масла для таких двигателей по трем категориям: ISO-L-EGB, EGC, EGD. К категории ISO-L-EGD предъявляют самые жесткие требования, соответственно, чем дальше от начала алфавита последняя буква этой маркировки, тем качественнее масло.Как часто надо менять масло в 4-тактной газонокосилке
Садовая техника с 4-х тактным двигателем все же не автомобиль, одометра на ней нет, поэтому ориентироваться нужно на моточасы. Конкретное значение межсервисного интервала обслуживания указанно в инструкции по эксплуатации. Средним же значением условно принимают 50 – 60 моточасов. К примеру, если у нас небольшой участок земли, требующий периодического подхода к нему с косилкой, то за весь сезон вряд ли набежит столько рабочих часов. В этом случае замена масла будет производиться в момент консервации аппарата на осенний-зимний период времени.
На период времени осень-зима, не стоит пренебрегать такой процедурой как консервация. Процесс консервации не сложен и включает в себя обработку специальными составами электрических соединений и камеры сгорания. Реализация этой процедуры поможет сохранить технику даже в неблагоприятных условиях хранения, к примеру в помещениях с повышенной влажностью. О технологии консервации техники можно ознакомиться по ссылке.
Отличия масел для газонокосилок от автомобильных и мотоциклетных масел
Любой двигатель внутреннего сгорания имеет определенные особенности эксплуатации. Так же двигатели имеют различие конструкции компоновки узлов и деталей, а так же различие материалов из которых изготовлены те же узлы или детали. На сегодняшний день ситуация на ранке такова, что чуть ли не под каждый двигатель современной техники нужно использовать «индивидуальный» смазывающий материал. Двигатели садовой техники не исключение. Как мы уже упоминали моторы триммеров и газонокосилок имеют отличия конструкции от двигателей крупной авто и мото техники. Поэтому требуемое масло для такой техники имеет отличия по пакетам присадок. Более важным требованием к маслам для садовой техники является экологичность и био-разлагаемость.
Какое масло для газонокосилки выбрать?
Как мы уже упомянули, не только от своевременного обслуживания зависит работа техники без ремонта. Важно правильно подойти к выбору смазывающего материала. Выбрав дешевое не качественное масло, можно существенно сократить работу садовой техники.
Возможно, кто-то обращали внимание на количество ограничений к использованию смазывающих материалов для земляных работ и работ с зелеными посадками в Европе. К примеру, на территории Германии самые жесткие требования. Без специального разрешения экологического комитета и не соответствия экологическим нормам смазывающий материал не может использоваться коммунальными службами для работы в лесопосадках и парках городов. К слову, немецкая компания Liqui Moly такое разрешение имеет.
Компания Liqui Moly, один из передовых производителей смазывающих материалов, в том числе и для садовой техники, руководствуется высокими требованиями к производимой продукции. Масла для триммеров и газонокосилок в ассортименте Liqui Moly, разработаны под технические условия современной техники. Пакеты присадок входящие в состав масел для триммеров и газонокосилок снижают износ, поддерживают чистоту двигателя и существенно снижают образование нагара, что повышает срок службы двигателя. Но помимо этого, масла Liqui Moly изготовлены с высокими требованиями экологических норм, так как изготовлены на растительной основе.
Как выбрать масло для газонокосилок?
Выбор моторного масла для газонокосилки изначально будет зависеть от типа двигателя. Подходящие масла для 2-х и 4-х тактных двигателей разделяются по типам базового масла это:
· Миниральные
· Полусинтетические
· Синтетические
От основы будут зависеть смазывающие свойства продукта, способность оставаться в жидком состоянии при снижении температуры, при этом не увеличивая вязкость.
Важно выбирать продукты удовлетворяющие нормам экологии. Рекомендуем выбирать масла Liqui Moly из специализированной садовой программы. Масла садовой программы отвечают не только техническим требованиям современной садовой техники, и соответствуют европейским номам экологии.
Как заменить масло в газонокосилке с 4-х тактным двигателем
Процесс обслуживания газонокосилки с 4-х тактным двигателем не сложен.
Замена моторного масла выполняется в несколько шагов следующим образом:
· Газонокосилка заводится и работает примерно 10-15 минут. Это позволяет прогреться моторному маслу, что при сливе масла из двигателя поспособствует более полному сливу отработки.
· Двигатель глушится, откручивается пробка сливного отверстия на картере.
· Для слива отработавшего масла необходимо газонокосилку поставить боком со стороны слива. Не будем забывать, что отработанное масло необходимо сливать в заранее подготовленную емкость для последующей утилизации.
· После слива отработки необходимо поставить на место сливную пробку на картере.
· Перед заливкой свежего моторного масла, газонокосилка ставится на ровную поверхность и открывается верхняя крышка маслозаливной горловины.
· Заливаем свежее моторное масло для газонокосилки, например Минеральное моторное масло для газонокосилок Rasenmaher-Oil 30, проверяя уровень по щупу.
Процесс замены масла закончен, газонокосилка готова к работе.
Как заменить 2-х тактное масло в газонокосилке или триммере
Масло в двухтактном двигателе живет один оборот коленчатого вала. Поэтому весь процесс замены масла для двухтактного мотора сводится к приготовлению топливно-масляной смеси при совместной системе смазки и заливке масла в масляный бачек при смазке с раздельной системой. Для создания смеси или заливки в бачек подойдет Полусинтетическое моторное масло для 2-тактных двигателей 2-Takt-Motoroil
ИТОГ
Подведя черту под выше написанным, еще раз отметим, что выбор моторного масла для достаточно простой техники в виде триммеров и газонокосилок на самом деле не так уж и прост. Для техники работающей с зелеными насаждениями важны не только технические характеристики смазывающего материала, но и так же не на последнем месте стоят экологические нормы. Садовая программа Liqui Moly на протяжении многих лет успешно сохраняет двигатели триммеров, газонокосилок и заботится об экологии.
Для выбора масла для триммеров и газонокосилок перейти в каталог.
| 94% | ДВИГАТЕЛЬ | Двигатель внутреннего сгорания |
| 49% | ДИЗЕЛЬ | Двигатель внутреннего сгорания. |
| 49% | ГАЗМОТОР | Двигатель внутреннего сгорания. |
| 43% | ВОЗДУХА | Система двигателя внутреннего сгорания |
| 43% | HEMI | Определенный двигатель внутреннего сгорания |
| 40% | ETIENNE | Изобретатель двигателя внутреннего сгорания Ленуар |
| 39% | ПОРШЕНЬ | Часть двигателя внутреннего сгорания |
| 35% | КЛАПАН | * Часть двигателя внутреннего сгорания |
| 35% | ОТТО | Изобретатель четырехтактного двигателя внутреннего сгорания |
| 32% | АВТОМОБИЛЬ | Он приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. |
| 32% | МАГНИТА | Генератор в двигателе внутреннего сгорания: Вар. |
| 30% | ПУШРОД | Ссылка для открытия клапана в двигателе внутреннего сгорания |
| 3% | ДЫМ | Доказательства возгорания |
| 3% | ДВИГАТЕЛЬ | Место внутреннего сгорания |
| 3% | ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ | Устройство внутреннего сгорания |
| 3% | БЕНЗИН ДВИГАТЕЛЬ | Устройство внутреннего сгорания |
| 3% | ПОРШЕНЬ | Устройство внутреннего сгорания |
| 3% | БЕНЗИН | Устройство внутреннего сгорания |
| 2% | ЭНДОСКЕЛЕТ | Структура внутренней поддержки |
| 2% | ТРАЧЕЯ | Внутренний дыхательный путь |
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ — ответы на кроссворды, подсказки, определения, синонимы, другие слова и анаграммы
«ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ» — это фраза из 24 букв, начинающаяся с I и заканчивающаяся на E
Синонимы, кроссворды и другие связанные слова для
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Мы надеемся, что следующий список синонимов для слова двигатель внутреннего сгорания будет помочь вам закончить кроссворд сегодня.Мы расположили синонимы в порядке длины, чтобы их было легче найти.Слова из 5 букв
ДВИГАТЕЛЬСлова из 9 букв
ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬСлова из 10 букв
ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬСлова из 24 букв
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯАнаграммы двигателя внутреннего сгорания
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯСпасибо, что посетили Решатель кроссвордов.
Мы перечислили все подсказки из нашей базы данных, соответствующие вашему запросу.Также будет список синонимов вашего ответа. Синонимы расположены в зависимости от количества символов, чтобы их было легко найти.
Если конкретный ответ вызывает большой интерес на сайте сегодня, он может быть выделен оранжевым цветом.
Если в вашем слове есть анаграммы, они тоже будут перечислены вместе с определением слова, если оно у нас есть.
Надеемся, что сайт окажется для вас полезным.
С уважением, команда разгадывателей кроссвордов
Если у вас есть время, используйте кнопки голосования (зеленые и красные стрелки) в верхней части страницы, чтобы сообщить нам, помогаем ли мы с этой подсказкой.Мы стараемся проверить как можно больше этих голосов, чтобы убедиться, что у нас есть правильные ответы. Если вы хотите предложить новый ответ (или даже совершенно новый ключ к разгадке), воспользуйтесь контактной страницей .
(PDF) Пятитактный двигатель внутреннего сгорания
IJCTA, 9 (13) 2016, стр. 5855-5862
© International Science Press
Департамент автомобильной техники¹ *, Департамент машиностроения², ³
SRM University, Каттанкулатур, Ченнаи, Тамил Наду, Индия
Пятитактный двигатель внутреннего сгорания
M.Palanivendhan¹ *, Hitesh Modi² и Garvit Bansal³
РЕФЕРАТ
В этой статье представлен новый дизайн двигателя внутреннего сгорания, который имеет лучшие характеристики, чем его предшественники
, и может дополнять технологические достижения в этой области. Технически концепция состоит в том, чтобы добавить еще один ход в классический четырехтактный цикл
, чтобы получить больше работы. Эта конструкция показывает двигатель внутреннего сгорания, который имеет три цилиндра
,(два — цилиндры высокого давления, а третий — со сравнительно низким давлением) и имеет пять тактов.
Выхлопные газы четырехтактных двигателей при высоких температурах, обладающие энергией, которая может быть использована для дальнейшего извлечения
дополнительной работы для повышения общей эффективности и снижения температуры выбросов. С этой концепцией извлечения
дополнительной работы создается новая конструкция с конечной целью повышения эффективности и снижения веса конструкции.
Было обнаружено, что добавление еще одного хода в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания приводит к увеличению степени расширения и тепловому КПД
.Это стало возможным с помощью увеличенного хода расширения, который осуществляется в цилиндре с низким давлением
, который имеет больший объем по сравнению с двумя цилиндрами высокого давления. Увеличенный ход помогает
производить больше мощности и крутящего момента, потребляя меньше топлива и, следовательно, делая его более эффективным
. Пятитактный двигатель общим объемом 750 куб. См может производить такую же мощность, что и классический четырехтактный двигатель
объемом 1200 куб.С помощью этого нового концептуального проекта можно достичь BSFC 226 г / кВт-ч с общей мощностью преобразования топлива
36,1%, что может обеспечить эффективную выходную мощность 40 кВт и крутящий момент
90 Н-м при 3500- 4000 об / мин рабочего диапазона. Кроме того, этот на 20% более легкий двигатель внутреннего сгорания может обеспечить тормозную мощность 32,5 кВт
при 4000 об / мин. Эта новая конструкция имеет более высокие характеристики и компактный размер, более высокую тепловую эффективность, сравнительно более низкие выбросы вредных газов
и низкие температуры выхлопных газов.Конструкция
эффективна в определенных аспектах и может использоваться в различных автомобилях с существующими технологиями производства.
Ключевые слова: пятитактный двигатель, термодинамический КПД, более низкие выбросы, более высокие характеристики, более легкая конструкция.
Предпосылки
Двигатели внутреннего сгорания, которые обычно используются в автомобилях, работают по принципу классического четырехтактного цикла
, который был выполнен множеством различных способов и конфигураций, чтобы
увеличить удельную мощность и эффективность, а также снизить расход топлива.Внедрение концепций турбонагнетателя
,и нагнетателя для увеличения удельной мощности двигателя появилось, но
,, давление нагрузки в них также ограничено из-за механических термических напряжений и геометрических факторов
, а также из-за неконтролируемого зажигание для бензиновых марок. Четырехтактный цикл имеет степени расширения
и степени сжатия, которые почти идентичны, и для повышения эффективности двигателя нам требуются
более высокие степени расширения² и более низкие степени сжатия, чтобы ограничить напряжения из-за механических и
тепловых факторов.Чтобы сделать двигатель внутреннего сгорания лучше и эффективнее, эти ограничения должны быть преодолены, и
это стало возможным с помощью введения нового цикла или пятого хода, также называемого ходом
с рециркуляцией³ в существующем четырехтактном цикле. . За счет этого дополнительного хода была получена конфигурация
,, которая имеет независимые или разные степени расширения и сжатия. Более высокие степени расширения² помогают в
извлекать все больше и больше тепловой энергии для преобразования в механическую энергию, а более низкие степени сжатия
обеспечивают гигантский диапазон давлений нагрузки.Следовательно, необходимость повысить параметры качества двигателя
,и сделать его экологически чистым за счет снижения расхода топлива породила новый двигатель, названный «Пятитактный двигатель внутреннего сгорания
».
Двухтактные двигатели, 1-е издание стр. 82
82
Двухтактные двигатели
Copyright Goodheart-Willcox Co., Inc.
Введение
Двухтактный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Двигатель внутреннего сгорания
производит энергию внутри самого двигателя.
Например, человек может держать струну
триммера, в то время как вращающаяся струна
триммера косит траву. Вращение колонны на
происходит от двигателя, который держит оператор. Термин
горение относится к процессу сжигания топлива, смешанного с воздухом. Как двигатель внутреннего сгорания-
, двухтактный двигатель сжигает воздух
и топливо внутри самого двигателя.
Примером двигателя
без внутреннего сгорания может быть паровой двигатель, где пар
, мощность для двигателя, вырабатывается в
внешнем бойлере.Затем пар направляется к двигателю
, чтобы двигатель работал.
Двигатель с искровым зажиганием (SI) использует искру для воспламенения смеси топлива и воздуха
. Момент, когда на свече зажигания
возникает искра, называется событием искры, а
— просто искрой. Наличие свечи зажигания определяет
двухтактный двигатель как двигатель «SI». Свеча зажигания
обеспечивает место для высоковольтной искры
в двигателе.Напряжение для искры
генерируется катушкой зажигания, которая
соединена со свечой зажигания. Свеча зажигания в двухтактном двигателе
на Рисунке 5-1 находится в верхней части
цилиндра.
Горящая воздушно-топливная смесь, производимая в двигателе
, используется для того, чтобы толкать поршень в
расточке цилиндра, заставляя поршень двигаться.
Поршень — это сплошная цилиндрическая часть двигателя
, которая скользит вверх и вниз в отверстии цилиндра
.Ход поршня — это одно движение
поршня вверх или вниз в цилиндре.
Ход поршня вверх (также называемый ходом вверх)
начинается, когда поршень находится у
нижней части цилиндра. Затем поршень перемещается на
«вверх» к верхней части цилиндра, рисунок 5-2.
Во время хода вниз (ход вниз) поршень
перемещается от верхней части цилиндра к нижней части
цилиндра.Двигатель внутреннего сгорания
обычно обозначается числом
ходов поршня для выработки мощности. Двухтактный двигатель
вырабатывает мощность во время каждого
следующего хода поршня. Четырехтактный двигатель
вырабатывает мощность во время каждого четвертого такта двигателя
.
В этой главе мы обсудим:
• Четыре события и два такта, которые необходимы двухтактному двигателю
для выработки мощности.
Goodheart-Willcox Publisher
Рисунок 5-1. Наличие свечи зажигания с идентификатором
указывает на то, что двигатель является двигателем с искровым зажиганием (SI).
Свеча зажигания
Цилиндр
Поршень
Goodheart-Willcox Publisher
Рисунок 5-2. Поршень находится в нижней части цилиндра
и будет двигаться к верхней части цилиндра
при ходе «вверх» или «вверх».
Ilmor Engineering представляет концепцию 5-тактного двигателя
В условиях, когда автомобильный мир стремится к более компактным и более эффективным двигателям, чтобы их считали экологически безопасными и привлекали клиентов, ученые и инженеры выходят из строя с новыми двигателями внутреннего сгорания, электрическими силовыми агрегатами и другими системами, которые они рекламируют как будущее. автомобильных технологий — только в этом месяце мы уже видели проект EcoMotors с оппозитными поршнями и оппозитными цилиндрами, который обещал произвести революцию в конструкции двигателей.Теперь инженерная фирма Ilmor объявила о своей новой модернизации двигателя внутреннего сгорания, заявив, что можно добиться повышения эффективности от 5% до 20%. Что действительно заставляет нас сесть и обратить внимание на заявления Ilmor, так это история компании, которая создала двигатели, победившие в Формуле 1 для Mercedes-Benz, и более десяти лет работала с рядом автомобильных команд Indy над созданием двигателей — не совсем любители, тогда .
Новый, более эффективный двигатель Ilmor обещает обеспечить экономию топлива, которую могут достичь современные дизельные двигатели, без связанных с этим проблем с выбросами, которые обычно возникают при использовании дизельных горелок.Разработанный Ilmor 5-тактный бензиновый двигатель, разработанный для дорожных автомобилей, а не его обычная работа с гоночными автомобилями, представляет собой миниатюрный трехцилиндровый двигатель объемом 700 куб.
По словам Илмора, в 5-тактном концептуальном двигателе используются два цилиндра высокого давления, работающих по обычному 4-тактному циклу, которые поочередно выпускаются в центральный расширительный цилиндр низкого давления, после чего отработанные газы выполняют дальнейшую работу.Цилиндр низкого давления разделяет процессы расширения и сжатия и позволяет выбирать оптимальную степень расширения независимо от степени сжатия.
Конечным результатом является то, что двигатель имеет общий коэффициент расширения, приближающийся к дизельному двигателю — в районе 14,5: 1. Двигатель также более компактен и, в отличие от других новых технологий, не требует каких-либо новых технологий изготовления. Двигатель — это пока только концепция, и ожидается дальнейшая разработка.В конечном итоге компания надеется достичь показателя удельной мощности в 150 лошадиных сил на литр рабочего объема.
Двигатель внутреннего сгорания, сжигающий мазут, 6 букв — разгадки кроссвордов, ответы, решатель
Примеры использования diesel.
Он понюхал воздух, запах смеси дизельного топлива и дизельного топлива выхлопных газов аварийного генератора, озона от электрического оборудования, кулинарного масла, смазочных масел и аминов из оборудования для контроля атмосферы.
Электрический запах корабля проник в его ноздри, смесь кулинарного масла, озона, дизельного топлива, топлива, чистящего раствора и аминов, запах которого наполнил его ностальгией.
Не было достаточно громкого шума, чтобы его можно было услышать поверх общего транспорта, автобусов с дизельным двигателем и такси .
«Дискавери» просочился черный дизельный дым из ржавого ануса, и неподходящий бледно-голубой неуклюжий интерьер, спроектированный сэром Теренсом Конраном, был грязным и разваливался на куски, но Сисели чувствовала, что он справится со своей задачей.
Это было тогда, когда Фукс работал слесарем дизель в лодочной компании на Эльбе.
Если вам в голову придет окружающая среда, когда вы будете выбирать между этилированным, неэтилированным, дизельным топливом , или бензином, будут приняты серьезные юридические санкции.
Как и драндулет, новый яркий седан был оснащен мощным двигателем Diesel , который Джеффри спроектировал и установил сам.
Повар вылил из старой канистры дизельное топливо на груду веток, и тут же на краю поляны вспыхнул пожар.
И ветер также унес всю городскую грязь в море, всю вонь дизельного топлива , бензина, химикатов и пожаров мусора, оставив небо таким синим, что оно походило на небо детства.
Корпус наклонялся вниз в темноте, он чувствовал это и почти видел его в свете вторичного взрыва на корме — взрыва топливного бака с дизельным двигателем .
Дэниел Аддисон слегка задремал на сиденье у окна возле задней части туристического автобуса, его чувства целенаправленно сконцентрировались на мягком вою дизельного и гудении шин, когда автобус двигался на север по Автостраде в сторону Ассизи.
Выключение огромного дизельного двигателя , не давая ему поработать на холостом ходу на нейтрали в течение нескольких минут, было хорошим способом повредить его, а повреждение бульдозера было одной из последних вещей, которые он хотел сделать.
«Молт» отвернулся от них наполовину, наклонившись вперед, услышав звук дизельного двигателя ближайшего БТР, но не смог даже этого увидеть.
Класс A , дизельный Толкатель с двумя 6-вольтовыми батареями Coach, воздуховодом переменного тока и обогревателем, 100-галлонным бензобаком, сжиженным газом и водой, генератором 4KV и полностью монококовым шасси.
В тишине, сменившей вой снарядов, стрелковое оружие громко шипело среди ворчания дизелей , когда солдаты откликались на телепортацию Молтса — или на свою нервозность.
Основные геометрические параметры поршня и цилиндра ДВС — x-engineer.org
Для характеристики основных характеристик двигателя внутреннего сгорания во всем его рабочем диапазоне можно использовать некоторые параметры и геометрические соотношения поршня и камеры сгорания. . Рабочие характеристики двигателя связаны как с топливной экономичностью, так и с динамической отдачей (мощность и крутящий момент), на которые напрямую влияют основные параметры двигателя.
Чтобы вспомнить принципы работы двигателя внутреннего сгорания, прочтите статью Как работает двигатель внутреннего сгорания.
Основные геометрические параметры цилиндра, поршня, шатуна и коленчатого вала показаны на изображении ниже.
Изображение: Основные геометрические параметры поршня и цилиндра двигателей внутреннего сгорания
где:
IV — впускной клапан
EV — выпускной клапан
ВМТ — верхняя мертвая точка
НМТ — нижняя мертвая точка
B — отверстие цилиндра
S — поршень ход
r — длина шатуна
a — радиус кривошипа (смещение)
x — расстояние между осью кривошипа и осью поршневого пальца
θ — угол поворота кривошипа
V d — смещенный (стреловидный) объем
V c — зазор
Поршень перемещается внутри цилиндра между ВМТ и НМТ.Для завершения полного цикла сгорания поршень совершает четыре хода, а коленчатый вал делает два полных оборота. Вытесненный объем — это объем, в котором движется поршень, зазорный объем — это объем, оставшийся в цилиндре, когда поршень достигает ВМТ.
В этом руководстве мы рассмотрим, как рассчитать объемную мощность двигателя , что такое степень сжатия и какие основные геометрические параметры двигателя.3 \]
Рабочий объем современных двигателей внутреннего сгорания варьируется от 1,0 л до около 6,0 л, в среднем около 1,5 — 2 л. Существует четкая тенденция к уменьшению объемной мощности двигателя (уменьшение габаритов) с целью уменьшения объема двигателя. выполнять более строгие стандарты по выбросам топлива.
Основная геометрия поршневого (возвратно-поступательного) двигателя внутреннего сгорания определяется следующими параметрами:
- степень сжатия
- отношение диаметра цилиндра к ходу поршня
- отношение длины шатуна к радиусу кривошипа (смещение)
Степень сжатия рассчитывается как отношение между максимальным (общим) объемом цилиндра (когда поршень находится в НМТ) и минимальным (зазором) объемом (когда поршень находится в ВМТ).
В технической литературе греческая буква эпсилон ε используется для определения степени сжатия двигателя.
\ [\ varepsilon = \ frac {V_ {max}} {V_ {min}} = \ frac {V_c + V_d} {V_c} \]Большинство современных двигателей с искровым зажиганием (бензиновые) имеют степень сжатия от 8 до 11, в то время как двигатели с воспламенением от сжатия (дизельные) имеют степень сжатия в диапазоне от 12 до 24.
Обычно двигатели внутреннего сгорания с наддувом или турбонаддувом имеют более низкую степень сжатия, чем двигатели без наддува.
Чем выше степень сжатия, тем выше давление сгорания в цилиндре. Максимальное значение степени сжатия зависит в основном от материалов двигателя, технологии и качества топлива.
Поскольку это зависит от геометрии двигателя, степень сжатия является фиксированной. Существуют различные попытки разработать двигатели с переменной степенью сжатия, которые должны иметь более высокий общий КПД.
Отношение диаметра цилиндра к ходу поршня в большинстве случаев определяется как греческая буква дзета ζ :
\ [\ zeta = \ frac {B} {S} \]Для легковых дорожных транспортных средств диаметр отверстия Отношение хода к ходу обычно от 0.8 к 1.2. Когда диаметр цилиндра равен ходу, B = S , двигатель называется квадратным двигателем . Если ход больше диаметра отверстия, двигатель будет под квадратом . Если длина хода меньше диаметра отверстия, двигатель обозначается над квадратом . В нашем примере отношение диаметра цилиндра к ходу составляет 0,87.
Отношение длины шатуна к радиусу кривошипа обычно определяется как R :
\ [R = \ frac {r} {a} \]Для малых двигателей R составляет от 3 до 4, для больших двигатель запускается с 5 до 10.
При фиксированной объемной мощности двигателя более длинный ход позволяет использовать меньший диаметр (под квадратным). Преимущество заключается в меньшей площади поверхности камеры сгорания и, соответственно, меньших тепловых потерях. Это улучшит тепловой КПД камеры сгорания. Недостатком является то, что чем длиннее ход поршня, тем выше скорость поршня и выше потери на трение, что снижает эффективную мощность двигателя.
Если ход уменьшен, диаметр отверстия должен быть увеличен, и двигатель будет более квадратным.Это приводит к меньшим потерям на трение, но увеличивает потери теплопередачи. Большинство современных автомобильных двигателей имеют почти квадратную форму, некоторые — чуть больше квадратной, а некоторые — чуть меньше квадратной.
В таблице ниже приведены несколько примеров двигателей внутреннего сгорания с указанием их основных геометрических параметров.
| Производитель | Топливо | Кол-во цилиндров | Объем двигателя [см 3 ] | Диаметр цилиндра [мм] | ε [-] | ||||||||
| Fiat | Бензин | 2 | 875 | 80.5 | 86 | 0,94 | 10: 1 | ||||||
| Renault | Бензин | 3 | 898 | 72,2 | 73,1 | 0,99 | |||||||
| 1422 | 79,5 | 95,5 | 0,83 | 19,5: 1 | |||||||||
| Renault | Бензин | 4 | 1149 | 69 | 0004 76,8 | .99,8: 1 | |||||||
| Mazda | Бензин | 4 | 1496 | 74,5 | 85,8 | 0,87 | 14: 1 | ||||||
| 79,5 | 80,5 | 0,99 | 16,5: 1 | ||||||||||
| Renault | Дизель | 4 | 1598 | 80 | 79,5 | 1.01 | 000415.4: 1 4 | 2157 | 87 | 90.7 | 0,96 | 11,1: 1 | |
| Mazda | Дизель | 4 | 2184 | 86 | 94 | 0,91 | 14: 1 | 000000000 | 000 Porsche000 | 2893 | 89 | 77,5 | 1,15 | 11,5: 1 |
| BMW | Дизель | 6 | 2993 | 84 | 90 | 0,93 | 5: 1|||||||
| Ford | Бензин | 8 | 4951 | 92,2 | 92,7 | 0,99 | 11: 1 | ||||||
| VW | 9000 95,50,85 | 18: 1 |
По любым вопросам, наблюдениям и запросам, касающимся этой статьи, используйте форму комментариев ниже.