Мало кто знает, что двигатель внутреннего сгорания был изобретён ещё 5 веков назад, легендарным инженером и конструктором Леонардо да Винчи. Но, после первого чертежа потребовалось ещё 300 лет, чтобы были созданы первые прототипы, которые могли полноценно работать.
Первый полноценный прототип двигателя внутреннего сгорания был сконструирован в далёком 1806 году, который принадлежал братьям Ньепсье. После этого важного исторического факта было недолгое затишье.
Но, в конце 19 века три легендарным немца положили старт автомобилестроению — Николас Отто, Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах. После этого двигатели внутреннего сгорания получили много модификаций и вариантов, которые используются по сегодняшний день.
Рассмотрим, какие существуют виды автомобильных ДВС, а также укажем типы двигателей:
Первым представителем полноценного двигателя внутреннего сгорания следует считать паровую машину, которая устанавливалась на все транспортные средства 19 века, до момента изобретения остальных видов моторов.
На то время паровыми движками оснащались паровозы, автомобили и даже примитивные трёхколёсные самоходные машины (напоминающие мотоциклы). Изобретение такого класса завоевало весь мир, но к концу 19 — начало 20 века стало неэффективное, поскольку транспортные средства на пару не могли развивать достаточно большую скорость.
Бензиновый двигатель — это ДВС средством питания, которого является бензин. Горючее подаётся с топливного бака при помощи насоса (механического или электрического) на систему впрыска. Итак, рассмотрим, какие бывают типы бензиновых моторов:
Современный мир привык, что большинство автомобилей имеет электронную систему впрыска топлива (инжектор).
Карбюратор — это тип впрыскового устройства горючего во впускной коллектор с дальнейшим распределением по цилиндрам. Первый примитивный карбюратор был разработан в Германии ещё в конце 19 века и имеет почти 100 летнюю историю развития.
Карбюраторы бывают — одно-, двух-, четырех- и шестикамерные. Кроме этого существует достаточно много прототипов.
Принцип работы карбюратора достаточно простой: бензонасос подаёт топливо в поплавковую камеру, где бензин проходит сквозь жиклёры механическим путём (количество впрыскиваемого топлива регулирует водитель при помощи педали акселератора), и подаётся во впускной коллектор. Недостатком карбюратора стало то, что он чувствительный к регулировкам, а также не соответствует экологическим международным нормам.
Инжекторный двигатель — это тип впрыскового устройства горючего в цилиндры двигателя. Инжекторный впрыск бывает моно и разделённым Данная система на сегодняшний день все больше совершенствуется, чтобы уменьшит выбросы СО2 в атмосферу. Для впрыска используются форсунки, которые ещё ранее начали использоваться на дизельных двигателях.
С переходом на данную систему транспортные средства стали оснащать электронными блоками управления двигателем, чтобы корректировать состав воздушно-топливной смеси, а также сигнализировать о неисправностях внутри системы.
Дизельный мотор — это вид двигателя, который расходует как горючее дизельное топливо. Основные системы и элементы движка идентичны бензиновому брату, различие состоит в системе впрыска и воспламенении смеси. В дизельном моторе отсутствуют свечи зажигания, поскольку воспламенение смеси от искры не нужно.
На моторах такого типа устанавливаются свечи накала, которые разогревают воздух в камере сгорания, который превышает температуру воспламенения. После этого через форсунки подаётся распылённое топливо, которое сгорает, чем создаёт достаточное давление для привода в движения поршня, который раскручивает коленчатый вал.
Одним из подвидов дизельного ДВС считается турбодизель. На этом моторе установлена турбина, которая имеет вид улитки. При помощи турбины в мотор подаётся больше количество сжатого воздуха, который даёт больше детонационный эффект, за счёт чего движок можно быстрее разогнать.
Газовые двигатели на сегодняшний день в автоиндустрии в чистом виде почти не используются, поскольку частые поломки моторов, стали причиной полного отказа от них. Вместо этого, газовые установки зачастую можно встретить на бензиновых автомобилях, что значительно экономит расход денег на горючее.
Газ с баллона подаётся на редуктор, который распределяет топливо по цилиндрам, а затем горючее попадает непосредственно в камеры сгорания. После этого с помощью свечей зажигания газ воспламеняется. Единственным недостатком использования газовой установки считается то, что мотор теряет 20% своего потенциального ресурса.
Николас Тесла впервые предложил использовать для автомобилей электроэнергию. Электрические моторы на сегодняшний день не распространены, поскольку заряда батареи хватает только до 200 км пути, а заправочных станций, которые могут предоставить услугу зарядки автомобиля — практически нет.
Известная мировая компания, производитель электрических автомобилей «Тесла» продолжает совершенствовать электродвигатели, и каждый год дарит потребителям новинки, которые имеют больший запас хода без дозарядки.
Наверное, самые желаемые двигатели на сегодняшний день. Это смесь бензинового двигателя внутреннего сгорания и электромотора. Существует несколько вариантов работы такого движка.
Роторно-поршневой силовой агрегат в автомобилестроении не нашёл широкого распространения, хотя можно встретить модели автомобилей, которые используют такой тип ДВС. Предложил создание такого мотора — конструктор Ванкель.
Движение осуществляется за счёт вращения трёхзубчатого ротора, который позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. Данный мотор активно использовался в 80-е годы 20 ст.
НОУ-ХАУ современного мира считается водородный двигатель. В автомобиль устанавливается установка водородного типа. Отличие от бензиновых моторов заключается в подаче топлива. Если у бензина топливо подаётся вовремя возврата поршня в ВТМ, то у водородного силового агрегата в момент, когда поршень возвращается к НТМ.
В будущем планируется создать водородный двигатель закрытого типа, когда не будет требоваться выброс отработанных газов, а также на 500 км автолюбитель сможет забить о заправке автомобиле.
Стоит понимать, что автомобили с таким мотором будут стоить весьма не дёшево, пока они полностью не вытеснят бензинового брата.
Двигатели внутреннего сгорания имеют достаточно большое количество видов и типов, на любой вкус. Так, самыми популярными, по мировой статистике, считают бензиновые, дизельные и гибридные силовые агрегата. Но, все движется к тому, что человек хочет отойти от использования бензина и его аналогов и перейти полностью на электрику.
avtodvigateli.com
Многих интересуют вопросы, какие бывают типы двигателей для спецтехники, в чем их принципиальное отличие друг от друга. В этой статье мы поговорим про виды и типы двигателей для спецтехники.
Бывает несколько типов дизельных двигателей. Друг от друга они отличаются конструкцией камеры сгорания. В двигателях с неразделенной камерой (с непосредственным впрыском) камера сгорания выполнена в поршне, а дизельное топливо впрыскивается в надпоршневое пространство. В двигателе дизельного типа с разделенной камерой топливо подается в дополнительную камеру, а не в цилиндр.
В вихрекамерных дизелях камера связана с цилиндром каналом таким образом, чтобы попадая в нее, воздух интенсивно закручивался. Благодаря этому воздух и топливо хорошо смешиваются, а смесь хорошо воспламеняется. Говоря про типы дизельных двигателей, нельзя не упомянуть предкамерный. Он снабжен вставной форкамерой, которая при помощи отверстий или каналов связана с цилиндром. Сечение отверстий подбирается таким образом, чтобы во время хода поршня между цилиндром и форкамерой наступал перепад давления, которое в свою очередь вызывало бы стремительное течение газов сквозь эти отверстия. Существуют определенные типы систем питания дизельных двигателей. Это одноточечный впрыск, многоточечный впрыск, механическая система впрыска, комбинированный электронно-механический впрыск, электронно-управляемый впрыск, непосредственный впрыск. Бывают двухтактные и четырехтактные дизели.
Первый этап (поршень направляется вниз) – такт пуска. Через открытый впускной клапан в цилиндр втягивается порция воздуха. Второй этап (поршень направляется вверх) – такт сжатия. За то время, пока выпускной и впускной клапаны закрыты, происходит сжатие воздуха в 17 раз по сравнению с объемом цилиндра. Воздух разогревается и становится горячим. Перед третьим тактом (поршень направляется вниз) через распылитель форсунки в камеру сгорания впрыскивается топливо и распыляется на мельчайшие частицы. Эти частицы равномерно смешиваются с сжатым воздухом. Так появляется самовоспламеняемая смесь. Когда поршень начинает двигаться, при сгорании происходит высвобождение энергии. Впрыск продолжается, в результате чего поддерживается постоянное давление. В начале четвертого этапа (поршень движется вверх) открывается выпускной клапан и через него проходят выхлопные газы.
Принцип работы следующий. В нижней мертвой точке (обозначается, как НМТ) располагается поршень, а цилиндр по умолчанию наполнен воздухом. Во время движения поршня вверх воздух сжимается, а вблизи верхней мертвой точки впрыскивается и воспламеняется топливо. Далее происходит следующее: расширяясь, продукты сгорания передают высвобождаемую энергию поршню. Поршень в свою очередь движется вниз. Около НМТ происходит продувка – свежий воздух замещает собой продукты сгорания. Для продувки около НМТ в нижней части цилиндра установлены специальные продувочные окна. Поршень внизу – окна открыты, вверху – закрыты. При двухтактном цикле вдвое чаще происходят рабочие ходы. Следовательно, дизельный двигатель с двухтактным циклом значительно мощнее четырехтактного.
К преимуществам в первую очередь стоит отнести высокую эффективность. Стандартный дизель имеет КПД 30—40, а то и 50 %. Бензиновый двигатель довольно неэффективен: он преобразовывает 20—30 % энергии в полезную. За счет того, что дизель использует впрыск высокого давления, требования к летучести топлива фактически отсутствуют. Другими словами, в нем можно использовать даже тяжелые низкосортные масла. Дизель не имеет дроссельной заслонки, из-за чего мощность регулируется количеством впрыскиваемого топлива. На низких оборотах давление в цилиндрах не снижается, что и позволяет двигателю давать высокий вращающий момент даже на низких оборотах. В результате, машина на дизеле более отзывчива при движении. Именно поэтому тягачи, самосвалы и другая спецтехника оснащаются дизелями. В выхлопах дизеля по сравнению с выхлопами бензинового двигателя меньше окиси углерода. Соответственно, дизельное топливо менее токсично. Еще одно достоинство: дизельное топливо нелетучее, благодаря чему вероятность возгорания на дизелях значительно ниже. Теперь о недостатках. К ним относятся:
В автопромышленности широко используются не только дизельные, но и бензиновые двигатели.
Бензиновые двигатели различают по типу поставки топлива в цилиндр. Бывают карбюраторные и инжекторные двигатели. Инжекторный тип двигателя. Впрыск топлива производят форсунки. К ним бензин подается дозами (за это отвечает электронный блок, подавая импульсы тока на форсунку) и под давлением. Карбюраторный тип двигателя. Впрыск топлива производится в карбюраторе. Смешивание воздуха с топливом происходит благодаря вызываемым энергией воздушного потока аэродинамическим силам.
Атмосферный ДВС – двигатель, в котором воздух, смешиваясь с бензином, образует топливную смесь (в соотношении 1:14 – 1 часть бензина, 14 – воздуха). Плюсы атмосферника: большой моторесурс (300-500 тыс. км без капремонта), надежность эксплуатации («кушает» даже плохой бензин и неплохо при этом работает), высокая ремонтопригодность (ремонт обходится дешевле, чем в случае двигателя с турбонадувом). Недостатки: большая масса, меньшая (по сравнению с турбо) мощность, худшая динамика. В турбированном ДВС выхлопные газы используются для создания давления воздуха, попадающего в цилиндры. В результате мощность увеличивается по сравнению с атмосферником в среднем на 10 %. Преимущества турбированных двигателей: высокая мощность и крутящий момент, экологичность, меньший уровень шума. Недостатки – сложность в эксплуатации (чувствительность к качеству масла и топлива), малый срок службы масляного фильтра и масла, зависимость от состояния воздушного фильтра, высокий расход топлива.
Поршневой двигатель — ДВС, в котором образовавшаяся в результате сгорания топлива энергия преобразуется в механическую работу движения поршня. По способу смесеобразования делятся на: двигатели с внешним смесеобразованием, компрессионные карбюраторные двигатели, калильные карбюраторные двигатели, двигатели с внутренним смесеобразованием (калоризаторные, дизельные).
Забойный двигатель — погружная машина, которая преобразует пневматическую, гидравлическую или электрическую энергию в работу долота при бурении. К забойным двигателям относятся винтовые двигатели, турбобуры и турбовинтовые двигатели. На сегодняшний день выпускается нескольких видов забойных двигателей: турбинные (типов Т и А), редукторные турбинные (тип ТР), винтовые забойные двигатели (тип Д) и турбинно-винтовые двигатели (ТВД).
Рассмотрим виды двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Важно: спецтехника и самосвалы работают только на дизельных двигателях внутреннего сгорания. Мы рассмотрели виды двигателей внутреннего сгорания и их устройство. Идем дальше.
Двигатель СтирлингаВ двигателях внешнего сгорания процесс сгорания топлива или источник тепла отделены от рабочего тела. Двигатели внешнего сгорания – это паровые турбины, паровые машины, газовые турбины внешнего сгорания, двигатели Стирлинга.
Евро-5 — экологический стандарт, который регулирует содержание вредных веществ в выхлопных газах. Стандарт обязателен для всех ввозимых в Россию автомобилей с 1 января 2014 года. Модели двигателей, соответствующие Евро-5, можно посмотреть здесь. Нормы по выбросам: СН до 0,05 г/км, CO до 0,8 г/км и NOy до 0,06 г/км. Евро-4 — экологический стандарт, введенный в 2005 году в Евросоюзе. Действует с 1 января 2013 года. Нормы выброса ужесточились по сравнению с Евро-3 – они составляют 75 %. Евро-3 – экологический стандарт, введенный в 1999 году в Евросоюзе. Начиная с 1 января 2008 года все ввозимые в Россию ТС должны соответствовать требованиям стандарта Евро-3. Стандарт снизил уровень выбросов на 30-40 % по сравнению с Евро–2. Максимальный выброс – СО 0,64 г. Евро-2 — стандарт, введенный в 1995 году (в России – в 2005 году). В стандарте Евро–2 нормы по содержанию в выхлопе углеводородов были ужесточены почти в 3 раза, до 0,29 г/км. Стандарт Евро–1 предусматривает выброс СО в размере до 2,72 г/км, углеводородов (СН) – не более 0,72 г/км, оксидов азота (NO) – не более 0,27 г/км. Стандарт действовал с 1992 по 1995. Сейчас разрешен ввоз в Россию только Евро-5 (самосвалы, тягачи, автобетономешалки и т.п.) А у бульдозеров и погрузчиков можно завозить Евро-2.
Многие спрашивают: как узнать тип двигателя? Нет ничего проще. Вся информация содержится на металлической табличке, прикрепленной к самому двигателю. Если таблички нет, то можно изучить двигатель в разобранном виде. Все типы китайских двигателей вы найдете в нашем каталоге.
unidvigatel.ru
| Каждый из нас знаком с автомобилем, трактором, тепловозом, другими транспортными и энергетическими установками. Трудно представить себе вашу жизнь без этих привычных машин. Энергетические качества таких машин (способность быстро перемещаться, транспортировать грузы, совершать различные виды работ) определяется качествами их силовой установки, двигателя, ДВС. Самым распространённым, получившим господствующее применение сегодня, является поршневой двигатель внутреннего сгорания. Он предпочтителен из-за высокой экономичности, что обусловлено высокими степенями сжатия и высокими температурами рабочего тела в цилиндрах ДВС.
Современному ДВС присущи высокая мощность, быстроходность, надежность. Эти достоинства обеспечиваются при проектировании конструктором, тепловыми, гидродинамическими и прочностными расчетами ДВС. Расчетами также определяется срок службы каждой детали ДВС в конкретных условиях работы, которые могут оказаться тяжелыми. Достаточно сказать, что температура рабочего тела в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания может достигать 2600° K, а давление при этом нередко превышает 10 Мн/м2. Детали и механизмы ДВС испытывают тепловые и механические нагрузки, характеризующиеся значительным размахом и частотой колебаний. Над совершенствованием и созданием новых схем и типов двигателей внутреннего сгорания работают многие ученые, конструкторы и инженеры. Ведутся работы по созданию всеядных (многотопливных) двигателей внутреннего сгорания, двигателей внутреннего сгорания, способных работать на газообразном, жидком и даже твердом топливе. Повышается актуальность работ по изысканию и созданию новых видов топлива для ДВС.
|
azbukadvs.ru
Конструкция и принципы работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС)
Двигатель внутреннего сгорания, тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу.По роду топлива ДВС разделяются на двигатели: 
жидкого топлива;газовые.
По способу заполнения цилиндра свежим зарядом: четырехтактные;двухтактные.
По способу приготовления горючей смеси из топлива и воздуха двигатели с:внешним смесеобразованием;внутренним смесеобразованием.
К двигателям с внешним смесеобразованием относятся карбюраторные, в которых горючая смесь из жидкого топлива и воздуха образуется в карбюраторе, и газосмесительные, в которых горючая смесь из газа и воздуха образуется в смесителе. В ДВС с внешним смесеобразованием зажигание рабочей смеси в цилиндре производится электрической искрой.
В двигателях с внутренним смесеобразованием (дизелях) топливо самовоспламеняется при впрыскивании его в сжатый воздух, нагретый до высокой температуры.
Рабочий цикл 4-тактного карбюраторного ДВС совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала.
При 1-м такте — впуске - поршень движется от верхней мёртвой точки (в. м. т.) к нижней мёртвой точке (н. м. т.). Впускной клапан при этом открыт и горючая смесь из карбюратора поступает в цилиндр.
В течение 2-го такта — сжатия, - когда поршень движется от н. м. т. к в. м. т., впускной и выпускной клапаны закрыты и смесь сжимается до давления 0,8—2 Мн/м2 (8—20 кгс/см2). Температура смеси в конце сжатия составляет 200—400°C. В конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой и происходит сгорание топлива. Сгорание имеет место при положении поршня, близком к в. м. т. В конце сгорания давление в цилиндре составляет 3—6 Мн/м2 (30—60 кгс/1см2), а температура 1600—2200°C.
3-й такт цикла — расширение - называется рабочим ходом; в течение этого такта происходит преобразование тепла, полученного от сгорания топлива, в механическую работу.
4-й такт — выпуск - происходит при движении поршня от н. м. т. к в. м. т. при открытом выпускном клапане. Отработавшие газы вытесняются поршнем.
Рабочий цикл 2-тактного карбюраторного ДВС осуществляется за 2 хода поршня или за 1 оборот коленчатого вала. Процессы сжатия, сгорания и расширения практически аналогичны соответствующим процессам 4-тактного ДВС. При прочих равных условиях 2-тактный двигатель должен быть в 2 раза более мощным, чем 4-тактный, т. к. рабочий ход в 2-тактном двигателе происходит в 2 раза чаще, однако на практике мощность 2-тактного карбюраторного ДВС часто не только не превышает мощность 4-тактного с тем же диаметром цилиндра и ходом поршня, но оказывается даже ниже.
Это обусловлено тем, что значительную часть хода (20—35% ) поршень совершает при открытых окнах, когда давление в цилиндре невелико и двигатель практически не производит работы; продувка цилиндра требует затрат мощности на сжатие воздуха в продувочном насосе; очистка пространства цилиндра от продуктов сгорания газов и наполнение его свежим зарядом значительно хуже, чем в 4-тактном ДВС.
Рабочий цикл карбюраторного ДВС может быть осуществлен при очень большой частоте вращения вала (3000—7000 об/мин). Двигатели гоночных автомобилей и мотоциклов могут развивать 15 000 об/мин и более.
Нормальная горючая смесь состоит примерно из 15 частей воздуха (по массе) и 1 части паров бензина. Двигатель может работать на обеднённой смеси (18 : 1) или обогащенной смеси (12 : 1). Слишком богатая или слишком бедная смесь вызывает сильное уменьшение скорости сгорания и не может обеспечить нормального протекания процесса сгорания.
Регулирование мощности карбюраторного ДВС осуществляется изменением количества смеси, подаваемой в цилиндр (количественное регулирование). Большая частота вращения и выгодные соотношения топлива и воздуха в смеси обеспечивают получение большой мощности в единице объёма цилиндра карбюраторного двигателя, поэтому эти двигатели имеют сравнительно небольшие габариты и массу [ 1—4 кг/квт ( 0,75—3 кг/л. с.)].
Применение низких степеней сжатия обусловливает умеренные давления в конце сгорания, вследствие чего детали можно делать менее массивными, чем, например, в дизелях.
При увеличении диаметра цилиндра карбюраторного ДВС возрастает склонность двигателя к детонации,
Сайт управляется системой uCozvankel.narod.ru
