Двигатели внутреннего сгорания
Учебный центр «ОНикС»
Устройство двигателя внутреннего сгорания
1 - головка цилиндра;
2 - цилиндр;
3 - поршень;
4 - поршневые кольца;
5 - поршневой палец;
7 - коленчатый вал;
8 - маховик;
9 - кривошип;
10 - распределительный вал;
11 - кулачок распределительного вала;
12 - рычаг;
13 - клапан;
14 - свеча зажигания
Верхнее крайнее положение поршня в цилиндре называется верхней мертвой точкой (в. м. т.)
Параметры двигателей внутреннего сгорания
Нижнее крайнее положение поршня в цилиндре называется нижней мертвой точкой
Параметры двигателей внутреннего сгорания
Расстояние, проходимое поршнем от одной до другой мертвой точки, называется
ходом поршня S .
Параметры двигателей внутреннего сгорания
Объем V с над поршнем, находящимся в в. м. т., называется объемом камеры сгорания
Параметры двигателей внутреннего сгорания
Объем V п над поршнем, находящимся в н. м. т. называется
полным объемом цилиндра .
Параметры двигателей внутреннего сгорания
Объем Vр, освобождаемый поршнем при его перемещении от в. м. т. к н. м. т., называется рабочим объемом цилиндра .
Параметры двигателей внутреннего сгорания
Рабочий объем цилиндра
Где: D - диаметр цилиндра;
S - ход поршня.
Параметры двигателей внутреннего сгорания
Полный объем цилиндра
V c +V h = V n
Параметры двигателей внутреннего сгорания
Степень сжатия
Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания
4-х тактный
2-х тактный
двигателя .
Первый такт - впуск .
Поршень перемещается от в. м. т. к н. м. т., впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разрежение 0,7- 0,9 кгс/см и горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, поступает в цилиндр.
Температура смеси в конце впуска
75-125°С.
Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя .
Второй такт- сжатие .
Поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т., оба клапана закрыты. Давление и температура рабочей смеси повышаются, достигая к концу такта соответственно
9-15 кгс/см 2 и 35О-50О°С.
Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя .
Третий такт - расширение, или рабочий ход .
В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой, происходит быстрое сгорание смеси. Максимальное давление при сгорании достигает 30-50 кгс/см 2 , а температура 2100-2500°С.
Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя .
Четвертый такт - в ы п у с к
Поршень перемещается от
н.м.т. к в.м.т., выпускной клапан открыт. Отработавшие газы выпускаются из цилиндра в атмосферу. Процесс выпуска протекает при давлении выше атмосферного. К концу такта давление в цилиндре снижается до 1,1-1,2 кгс/см 2 , а температура - до 70О-800°С.
Работа четырехтактного карбюраторного двигателя .
Разделенная вихрекамерная камера сгорания
Формы камер сгорания у дизелей
Разделенная форкамерная камера сгорания
Формы камер сгорания у дизелей
Полуразделенная камера сгорания
Формы камер сгорания у дизелей
Неразделенная камера сгорания
Установка на клапане ширмы
Тангенциальное расположение канала
Винтовой канал
Способы создания вихревого движения заряда во время впуска
Винтовой канал
Принцип работы дизельного двигателя .
двигателя .
Работа двухтактного карбюраторного двигателя .
УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень 3, соединенный при помощи шатуна 4 с коленчатым валом 5. В верхней части цилиндра имеется два клапана 1 и 2, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через клапан 1 в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи 6, а через клапан 2 выпускаются отработавшие газы. В цилиндре такого двигателя периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха. Температура газообразных продуктов сгорания достигает градусов Цельсия.
РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ I ТАКТ Один ход поршня, или один такт двигателя, совершается за пол-оборота коленчатого вала. При повороте вала двигателя в начале первого такта поршень движется вниз. Объем над поршнем увеличивается. Вследствие этого в цилиндре создается разрежение. В это время открывается клапан 1 и в цилиндр входит горючая смесь. К концу первого такта цилиндр заполняется горючей смесью, а клапан 1 закрывается.
РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ II ТАКТ При дальнейшем повороте вала поршень движется вверх (второй такт) и сжимает горючую смесь. В конце второго такта, когда поршень дойдет до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь воспламеняется (от электрической искры) и быстро сгорает.
РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ III ТАКТ Под действием расширяющихся нагретых газов (третий такт) двигатель совершает работу, поэтому этот такт называют рабочим ходом. Движение поршня передается шатуну, а через него коленчатому валу с маховиком. Получив сильный толчок, маховик затем продолжает вращаться по инерции и перемещает скрепленный с ним поршень при последующих тактах. Второй и третий такты происходят при закрытых клапанах.
РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ IV ТАКТ В конце третьего такта открывается клапан 2, и через него продукты сгорания выходят из цилиндра в атмосферу. Выпуск продуктов сгорания продолжается и в течение четвертого такта, когда поршень движется вверх. В конце четвертого такта клапан 2 закрывается.
Слайд 2
План
История создания ДВС Типы и принцип работы ДВС 2-х,4-х тактные ДВС Использование ДВС
Слайд 3
История создания ДВС
В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ. В 1799 году он получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение прежде всего для развития техники освещения. Очень скоро во Франции, а потом и в других странах Европы газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения.
Слайд 4
Жан Этьен Ленуар
Двигатель Ленуара – двусторонний и двухтактный, т.е. полный цикл работы поршня длится в течение двух его ходов. Но этот двигатель оказался малоэффективен. Хотя в 1862 году Ленуар установил двигатель на карету, использовал рулевое колесо и даже совершал пробные поездки вблизи Парижа. В 1863 году уверял, что его двигатель начал работать на бензине
Слайд 5
Август Отто
В 1864 году Август Отто получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма "Отто и Компания".
Слайд 6
Типы ДВС
Двигатель внутреннего сгорания (сокращённо ДВС) - это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Несмотря на то, что ДВС являются относительно несовершенным типом тепловых машин (сильный шум, токсичные выбросы, меньший ресурс), благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) ДВС очень широко распространены, например в транспорте.
Слайд 7
Поршневые двигатели
Поршневой двигатель - двигател внутреннего сгорания, в котором тепловая энергия, образовавшаяся в результате сгорания топлива в замкнутом объёме, преобразуется в механическую работу поступательного движения поршня за счёт расширения рабочего тела (газообразных продуктов сгорания топлива) в цилиндре, в который вставлен поршень.
Слайд 8
Бензиновый
Бензиновые - смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе и далее во впускном коллекторе, или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи. Основная характерная особенность топливо-воздушно смеси в этом случае - её гомогенизированность.
Слайд 9
Дизельный
Дизельные - специальное дизельное топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением. Горючая смесь образуется (и сразу же сгорает) непосредственно в цилиндре по мере впрыска порции топлива. Воспламенение смеси происходит под действием высокой температуры воздуха, подвергшегося сжатию в цилиндре.
Слайд 10
Газовый
Газовые - двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях.
Слайд 11
Газодизельный
Газодизельные - основная порция топлива приготавливается, как в одной из разновидностей газовых двигателей, но зажигается не электрической свечой, а запальной порцией дизтоплива, впрыскиваемого в цилиндр аналогично дизельному двигателю.
Слайд 12
2-х тактный
Двухтактный цикл.Такты:1. При движении поршня вверх - сжатие топливной смеси в текущем цикле и всасывание смеси для следующего цикла в полость под поршнем.2. При движеннии поршня вниз - Рабочий ход, выхлоп и вытеснение топливной смеси из-под поршня в рабочую зону цилиндра.
Слайд 13
4-х тактный
4-тактный цикл двигателя внутреннего сгоранияТакты:1.Всасывание горючей смеси.2.Сжатие.3.Рабочий ход.4.Выхлоп.
Слайд 14
Использование ДВС
ДВС часто используется в транспорте, и для каждого вида транспорта нужен свой тип ДВС. Так для общественного транспорта необходим ДВС имеющий хорошую тягу на низких оборотах, в общественном транспорте применяется ДВС большого объёма развивающий максимальную мощность на малых оборотах. В гоночных болидах формулы-1 используется ДВС,который достигает максимальной мощности на высоких оборотах, но он имеет относительно малый объём.
Посмотреть все слайды
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
2 слайд
Описание слайда:
1860 г. Этьен Ленуар изобрел первый двигатель, работавший на светильном газе Этьен Ленуар (1822-1900) Этапы развития ДВС: 1862 г. Альфонс Бо Де Роша предложил идею четырехтактного двигателя. Однако свою идею осуществить он не сумел. 1876 г. Николаус Август Отто создает четырехтактный двигатель по Роше. 1883 г. Даймлер предложил конструкцию двигателя, который мог работать как на газе, так и на бензине К 1920 г. ДВС становятся лидирующими. экипажи на паровой и электрической тяге стали большой редкостью. Карл Бенц изобрел самоходную трехколесную коляску на основе технологий Даймлера. Август Отто (1832-1891) Даймлер Карл Бенц
3 слайд
Описание слайда:
4 слайд
Описание слайда:
Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала. Четырехтактный двигатель 1 такт – впуск (горючая смесь из карбюратора поступает в цилиндр) Различают 4 такта: 2 такт – сжатие (клапаны закрыты и смесь сжимается, в конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой и происходит сгорание топлива) 3 такт – рабочий ход (происходит преобразование тепла, полученного от сгорания топлива, в механическую работу) 4 такт – выпуск (отработавшие газы вытесняются поршнем)
5 слайд
Описание слайда:
На практике мощность двухтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания часто не только не превышает мощность четырёхтактного, но оказывается даже ниже. Это обусловлено тем, что значительная часть хода (20-35%) поршень совершает при открытых клапанах Двухтактный двигатель Существует также двухтактный двигатель внутреннего сгорания. Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания осуществляется за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала. Сжатие Сгорание выпуск впуск 1 такт 2 такт
6 слайд
Описание слайда:
Способы увеличения мощности двигателя: КПД двигателя внутреннего сгорания мал и примерно составляет 25% – 40%. Максимальный эффективный КПД наиболее совершенных ДВС около 44%.Поэтому многие ученые пытаются увеличить КПД, а также и при этом саму мощность двигателя. Использование многоцилиндровых двигателей Использование специального топлива (правильного соотношения смеси и рода смеси) Замена частей двигателя (правильных размеров составных частей, зависящие от рода двигателя) Устранение части потерь теплоты перенесением места сжигания топлива и нагревания рабочего тела внутрь цилиндра
7 слайд
Описание слайда:
Одной из важнейших характеристик двигателя является его степень сжатия, которая определяется следующее: Степень сжатия e V2 V1 где V2 и V1 - объемы в начале и в конце сжатия. С увеличением степени сжатия возрастает начальная температура горючей смеси в конце такта сжатия, что способствует более полному ее сгоранию.
8 слайд
Описание слайда:
жидкостные газовые с искровым зажиганием без искрового зажигания (дизельные) (карбюраторный)
9 слайд
Описание слайда:
Строение яркого представителя ДВС – карбюраторного двигателя Остов двигателя (блок-картер, головки цилиндров, крышки подшипников коленчатого вала, масляный поддон) Механизм движения (поршни, шатуны, коленчатый вал, маховик) Механизм газораспределения (кулачковый вал, толкатели, штанги, коромысла) Система смазки (масло, фильтр грубой отчистки, поддон) жидкостная (радиатор, жидкость, др.) Система охлаждения воздушная (обдув потоками воздуха) Система питания (топливный бак, топливный фильтр, карбюратор, насосы)
10 слайд
Описание слайда:
Строение яркого представителя ДВС – карбюраторного двигателя Система зажигания (источник тока – генератор и аккумулятор, прерыватель + конденсатор) Система пуска (электрический стартер, источник тока – аккумулятор, элементы дистанционного управления) Система впуска и выпуска (трубопроводы, воздушный фильтр, глушитель) Карбюратор двигателя
БПОУ Русско-Полянский аграрный техникум
- Презентация к уроку
- по теме: 1.2 «Двигатели внутреннего сгорания»
- По предмету Эксплуатация и техническое обслуживание тракторов
- 1 курс, специальность – Тракторист-машинист сельскохозяйственного производства
- Разработала – преподаватель спецдисциплин
- Горячева Людмила Борисовна
- Русская-Поляна - 2015
- Двигатели внутреннего сгорания – это тепловые двигатели, в которых химическая энергия топлива, сгорающего внутри рабочей полости двигателя, преобразуется в механическую работу.
- Двигатели внутреннего сгорания делятся на две группы: дизели-двигатели с воспламенением от сжатия, работающие на дизельном топливе, и карбюраторные двигатели с принудительным зажиганием, работающие на бензине, а для их запуска – карбюраторные двигатели.
- Дизельный двигатель внутреннего сгорания состоит из основных узлов: блока-картера, шатунно-кривошипного механизма, механизма газораспределения, системы питания, топливной аппаратуры и регулятора, системы смазки, системы охлаждения, пускового устройства.
- ДВС разделяется на две основные группы: дизельные двигатели и карбюраторные двигатели.
- Дизельные двигатели (дизели) используют как основные энергетические установки для создания тягового усилия базовой машины, перемещения её, гидравлического привода навесных и прицепных орудий, а также вспомогательных целей (управления тормозами, рулевым управлением, электроосвещения).
- Карбюраторные двигатели на тракторах применяют для запуска основного двигателя.
- К отличительным особенностям дизельных двигателей относятся простота конструкции и надёжность в работе, экономичность, лёгкость запуска и управления, надёжность пуска в летнее время и в условиях холодного климата, устойчивость работы. Дизельные двигатели обеспечивают по сравнению с карбюраторными больший КПД от 25 до 32%, меньший расход топлива от 25 до 30%, невысокую стоимость эксплуатации за счет более низкой цены тяжелого топлива, проще по конструкции из-за отсутствия системы зажигания
- Двигатели внутреннего сгорания, устанавливаемые на тракторах, называют автотракторными.
- По назначению
- Основные двигатели работают постоянно во время выполнения рабочих циклов, передвижения тракторов с объекта на объект, выполнения вспомогательных операций.
- Пусковые двигатели включают только в момент запуска основного двигателя.
- По типу и способу воспламенения горючих смесей
- Дизельные двигатели работают на воспламенении топлива в воздушной среде. Горючая смесь воспламеняется за счет повышения температуры воздуха при сжатии в цилиндрах и распыления топлива форсунками.
- Карбюраторные двигатели работают на горючей смеси, которую приготавливают в карбюраторе и воспламеняют ее в цилиндрах электрической искрой.
- По роду сжигаемого топлива
- различают двигатели внутреннего сгорания, работающие на тяжелом жидком топливе (например, дизельном, керосине) и работающие на легком топливе (бензине с различными октановыми числами) и газообразном (пропан бутановом).
- По способу образования горючей смеси
- С внутренним смесеобразованием осуществляется в дизелях, воздух всасывается отдельно и насыщается распыленным дизельным топливом внутри цилиндров перед воспламенением.
- С внешним смесеобразованием применяют при бензиновом и газовом топливах. Всасываемый двигателем воздух смешивается с бензином или газом в карбюраторе или смесителе до попадания горючей смеси в цилиндры.
- При помощи постороннего источника энергии, например электрического двигателя (электро-стартера), вращают коленчатый вал дизеля и поршень его начинает двигаться от в.м.т. к н.м.т. (рис. 1, а). Объем над поршнем увеличивается, вследствие чего дав-ление падает до 75...90 кПа. Одновременно с началом движения поршня клапан открывает впускной канал, по которому воздух, пройдя через воздухоочиститель, посту-пает в цилиндр с температурой в конце впуска 30...50 °С. Когда поршень доходит до н. м. т., впускной клапан за-крывает канал и подача воздуха прекращается.
- При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень начинает двигаться вверх (см. рис. 1, б) и сжимать воздух. Оба канала при этом закрыты клапана-ми. Давление воздуха в конце хода достигает 3,5... 4,0 МПа, а температура - 600...700 °С.
- В конце такта сжатия при положении поршня, близком к в. м. т., в цилиндр через форсунку (рис. 1, в) впрыскивается мелкораспыленное топливо, которое, смешиваясь с сильно нагретым воздухом и газами, частично оставшимися в цилиндре после предыдущего процесса, воспламеняется и сгорает. Давление газов в цилиндре при этом повышается до 6,0...8,0 МПа, а температура - до 1800...2000 °С. Так как при этом оба канала остаются закрытыми, расширяю-щиеся газы давят на поршень, а он, перемещаясь вниз, через шатун поворачивает коленчатый вал.
- Когда поршень подходит к н. м. т., второй клапан открывает выпускной канал и газы из цилиндра выходят в атмосферу (см. рис. 1, г). При этом поршень под действием энергии, накопленной за рабочий ход маховиком, перемещается вверх, и внутренняя по-лость цилиндра очищается от отработавших газов. Дав-ление газов в конце такта выпуска составляет 105... 120 кПа, а температура - 600...700 °С.
- На тракторах в качестве пускового устройства дизеля применяют карбюраторные двигатели - небольшие по размерам и мощности двигатели внутреннего сгорания, работающие на бензине.
- Устройство этих двигателей несколько отличается от устройства четырехтактных. У двухтактного двигателя отсутствуют клапаны, закрывающие каналы, по которым в цилиндр поступает свежий заряд и происходит выпуск отработавших газов. Роль клапанов выполняет поршень 7, который в нужные моменты открывает и закрывает окна, соединенные с каналами, продувочное окно 1, выпускное окно 3 и впускное окно 5. Кроме того, картер двигателя сделан герметичным и образует криво-шипную камеру 6, где располагается коленчатый вал.
- Все процессы в таких двигателях происходят за один оборот коленчатого вала, т. е. за два такта, поэтому они и носят название двухтактных.
- Сжатие - первый такт. При движении поршня вверх он перекрывает продувочное 1 и выпускное 3 окна и сжи-мает ранее поступившую в цилиндр топливовоздушную смесь. Одновременно с этим в кривошипной камере 6создается разрежение, и в нее через открывшееся впуск-ное окно 5 поступает свежий заряд топливовоздушной смеси, приготовленной в карбюраторе 4.
- Рабочий ход, выпуск и впуск - второй такт. Когда поршень, идущий вверх, не доходит до в. м. т. на 25... 27° (по углу поворота коленчатого вала), в свече 2 проскакивает искра, которая воспламеняет топливо. Горение топлива продолжается до прихода поршня в в.м.т. После этого нагретые газы, расширяясь, толкают поршень вниз и тем самым совершают рабочий ход (см. рис 2, б). Топливовоздушная смесь, находящаяся в это время в кривошипной камере 6,сжимается.
- В конце рабочего хода поршень вначале открывает выпускное окно 3, через которое выходят отработавшие газы, затем продувочное окно 1 (рис 2, в), через которое из кривошипной камеры в цилиндр поступает свежий заряд топливовоздушной смеси. В дальнейшем все эти процессы повторяются в такой же последовательности.
- Так как рабочий ход при двухтактном процессе происходит за каждый оборот коленчатого вала, мощность двухтактного двигателя на 60...70 % превышает мощность четырехтактного двигателя, имеющего такие же размеры и частоту вращения коленчатого вала.
- Устройство двигателя и его эксплуатация более простое.
- Повышенный расход топлива и масла за счет потери топливовоздуш-ной смеси при продувке цилиндра.
- Шум при работе
- 1. Для чего предназначены ДВС?
- ДВС предназначены для преобразования химической энергии топлива, сгорающего внутри рабочей полости двигателя в тепловую энергию, а затем в механическую работу.
- 2. Из каких основных узлов состоит ДВС?
- Блока-картера, кривошипно-шатунного механизма, механизма газораспределения, системы питания, топливной аппаратуры и регулятора, системы смазки, системы охлаждения, пускового устройства.
- 3. Перечислите достоинства двухтактного карбюраторного двигателя.
- Так как рабочий ход при двухтактном процессе происходит за каждый оборот коленчатого вала, мощность двухтактного двигателя на 60...70 % превышает мощность четырехтактного двигателя, имеющего такие же размеры и частоту вращения коленчатого вала. Устройство двигателя и его эксплуатация более простое.
- 4. Перечислите недостатки двухтактного карбюраторного двигателя.
- Повышенный расход топлива и масла за счет потери топливовоздушной смеси при продувке цилиндра. Шум при работе.
- 5. Как классифицируются ДВС по числу тактов рабочего цикла?
- Четырехтактные и двухтактные.
- 6. Как классифицируются ДВС по числу цилиндров?
- Одноцилиндровые и многоцилиндровые.
- 1. Пучин, Е.А. Техническое обслуживание и ремонт тракторов: учебное пособие для нач. проф. образования/ Е.А. Пучин. – 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательский центр «Академия», 2010 . – 208 с.
- 2. Родичев, В.А. Тракторы: учебное пособие для нач. проф. образования/ В.А.Родичев. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2009 . – 228 с.
