Содержание
Двигатель внутреннего сгорания | Частная школа. 8 класс
Конспект по физике для 8 класса «Двигатель внутреннего сгорания». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое двигатель внутреннего сгорания. Как устроен двигатель внутреннего сгорания и как он работает.
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
Существует несколько видов тепловых двигателей, которые можно разделить на двигатели внешнего сгорания и двигатели внутреннего сгорания.
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Среди способов увеличения КПД тепловых двигателей один оказался особенно рациональным. Сущность его состояла в уменьшении потерь энергии за счёт перенесения места сжигания топлива и нагрева рабочего тела внутрь цилиндра. Отсюда и происхождение названия «двигатель внутреннего сгорания» (ДВС). Двигатели внутреннего сгорания работают на жидком топливе (бензин, керосин, нефть) или на горючем газе.
Двигатель внутреннего сгорания — один из самых распространённых двигателей. Он приводит в движение автомобили, тракторы, тепловозы, теплоходы и т.
д.
Первый двигатель внутреннего сгорания был создан в 1860 г. французским инженером Э. Ленуаром. КПД его двигателя был равен всего 3,3 %. Однако благодаря развитию инженерной мысли в короткие сроки он был значительно усовершенствован.
Изобретение двигателя внутреннего сгорания сыграло огромную роль в автомобилестроении. Первый автомобиль с бензиновым двигателем внутреннего сгорания был создан в 1886 г. Г. Даймлером. В том же году появился трёхколёсный автомобиль К. Бенца. Их скорость достигала 18 км/ч. В 1892 г. свой первый автомобиль построил Г. Форд.
УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Рассмотрим простейший двигатель внутреннего сгорания. Он состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединённый с шатуном (шатун — деталь механизма, предназначенная для соединения с коленчатым валом).
Шатун насажен на коленчатый вал и приводит его во вращение при движении поршня в цилиндре. В верхней части цилиндра имеются два отверстия, в которые вставлены клапаны — впускной и выпускной.
При работе двигателя по мере необходимости клапаны открываются и закрываются.
Через них в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи, а также выходят отработанные газы.
ЧЕТЫРЕ ТАКТА РАБОТЫ ДВС
Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками, а расстояние, проходимое поршнем от одной мёртвой точки до другой, — ходом поршня. Один рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня — четыре такта, поэтому такие двигатели называют четырёхтактными. Один ход поршня, или один такт двигателя, совершается за пол-оборота коленчатого вала.
■ Первый такт — впуск.
Поршень движется сверху вниз от верхней мёртвой точки в нижнюю. Объём над поршнем увеличивается, и давление газа в цилиндре над ним уменьшается. Впускной клапан открывается, и через него поступает горючая смесь (смесь паров бензина и воздуха). Выпускной клапан при этом закрыт. Когда поршень приходит в нижнюю мёртвую точку, впускной клапан закрывается.
■ Второй такт — сжатие. При дальнейшем повороте вала поршень движется вверх и сжимает горючую смесь. Оба клапана закрыты. Когда поршень доходит до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь воспламеняется (от электрической искры) и быстро сгорает.
■ Третий такт — рабочий ход. При сгорании горючей смеси выделяется большое количество теплоты. Температура газообразных продуктов сгорания достигает 1600—1800 °С. Давление на поршень при этом возрастает. Расширяясь, газ толкает поршень, а вместе с ним и коленчатый вал с насаженным на него массивным маховиком, совершая при этом механическую работу.
При этом газ охлаждается, так как часть его внутренней энергии превращается в механическую. Получив сильный толчок, маховик продолжает вращаться по инерции и перемещает, посредством коленчатого вала, поршень при последующих тактах.
■ Четвёртый такт — выпуск. Поршень движется вверх, выталкивая через открытый выпускной клапан отработанный газ. В конце четвёртого такта выпускной клапан закрывается. Затем цикл повторяется.
ДИЗЕЛЬНЫЕ И КАРБЮРАТОРНЫЕ ДВС
Двигатели внутреннего сгорания подразделяются на дизельные и карбюраторные. Основное их отличие заключается в способе подачи топливо-воздушной смеси в цилиндр и способе её воспламенения. Дизельные двигатели являются наиболее экономичными тепловыми двигателями: они работают на дешёвых видах топлива и имеют КПД 30—50 %. Карбюраторные двигатели внутреннего сгорания имеют довольно низкий КПД — 25—30 %.
В карбюраторном двигателе горючая смесь готовится вне двигателя в специальном устройстве — карбюраторе и из него поступает в двигатель, в необходимый момент поджигаясь свечой зажигания.
В дизельном двигателе воздух попадает в цилиндр отдельно от топлива и затем сжимается. Из-за высокой степени сжатия, когда воздух нагревается до температуры самовоспламенения дизельного топлива (700—800 °С), оно впрыскивается в камеры сгорания форсунками под большим давлением.
Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Двигатель внутреннего сгорания».
Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).
Просмотров:
10 390
Как устроен двигатель внутреннего сгорания
Для решения проблем, связанных с работой авто, необходимо знать, как устроен двигатель внутреннего сгорания. Автолюбителю нужно понимать, как преобразуется энергия в движение, из каких узлов и агрегатов состоит мотор. Знания помогут в экстренных ситуациях устранить поломку авто.
Содержание
- Устройство двигателя внутреннего сгорания
- Принцип работы ДВС
- Системы двигателя
- ГРМ газораспределительный механизм
- Система смазки
- Система подачи топлива
- Охлаждающая система
- Выхлопная система
Устройство двигателя внутреннего сгорания
Движок состоит из цилиндров, поршней, сжимающих впрыскиваемую смесь, которая вместе с искрой входит в процесс сгорания, заставляя поршни подниматься и опускаться, производя движение вверх и вниз.
Самый распространенный — поршневой движок на 4 такта. То есть за 4 хода поршня тепло от сгоревшего топлива преобразуется в механическое движение.
Устройство двигателя внутреннего сгорания
Принцип работы ДВС
Современные системы впрыска — непрямые. Горючее подается в двигательный отсек из топливного бака с помощью специального насоса. Там оно распределяется по цилиндрам. Топливо может подаваться в отверстие с помощью форсунки или во впускной коллектор, смешивается с воздухом и попадает в камеру сгорания.
Рабочий процесс состоит из четырех этапов:
- всасывание горючей смеси;
- сжатие;
- расширение;
- выхлоп.
Процесс начинается с впрыска однородной смеси, которая поступает либо в карбюратор, либо в корпус дроссельной заслонки, затем поджигается электрической системой зажигания.
Внутри смесь воспламеняется, а выделяемое тепло вызывает повышение давления сжатых газов и движение поршня.
Всасывание:
- всасывающий клапан открывается:
- смесь всасывается поршнем.
Сжатие:
- поршень поднимается;
- сжимается горючая смесь.
Расширение:
- искра поджигает топливо;
- горение увеличивает давление и приводит к появлению энергии, которая толкает поршень, передавая усилие к коленвалу.
Выхлоп:
- выхлопной клапан открывается;
- поршень, поднявшись, выпускает сгоревшие газы, начиная цикл заново.
Рабочий процесс в четырехтактном двигателе
Все операции (всасывание, сжатие, расширение и выхлоп) называются четырехтактным циклом. Каждое время работы двигателя соответствует полуобороту. Четыре полуоборота эквивалентны двум оборотам коленчатого вала.
Системы двигателя
Моторы имеют нескольких систем, выполняющих свои функции.
ГРМ газораспределительный механизм
Состоит из распредвала, толкателей, коромысла, клапанов, привода, штанги и распределительного вала. Необходим для подачи воздуха или смеси, а также выпуска газов.
Газораспределительный механизм
Система смазки
Подает масло для снижения изнашивания деталей и уменьшения трения.
Включает в себя:
- масляный насос;
- фильтр;
- поддон картера двигателя с маслозаборником;
- радиатор;
- каналы и магистрали.
Устройство системы смазки двигателя
Система подачи топлива
Доставляет топливо из бака к рейке. Состав:
- штуцер контроля давления;
- рампа с топливными форсунками;
- топливопроводы;
- электробензонасос;
- регулятор давления топлива.
Строение топливной системы автомобиля
Охлаждающая система
При работе мотора его детали нагреваются. Для поддержания температурного режима служит система охлаждения. Она выполняет и ряд других функций, например, нагрев воздуха в системе вентиляции.
Состоит из следующих узлов:
- датчик температуры;
- соединительные патрубки;
- блок цилиндров;
- рубашки охлаждения;
- радиатор;
- вентилятор;
- расширительный бачок;
- термостат;
- помпа.
Система охлаждения двигателя
В ДВС используется жидкостное (водяное) и воздушное охлаждение.
Выхлопная система
Предназначена для охлаждения цилиндров, выпуска из них газов, снижения токсичности и шума. Состоит из глушителя, каталитического конвертера и выпускного коллектора.
Выхлопная система автомобиля
Для продления срока службы мотора и во избежание непредвиденных поломок необходимо проводить профилактическое техническое обслуживание различных узлов движка с интервалами, указанными производителем в руководстве пользователя.
Как работает двигатель внутреннего сгорания (4-ступенчатый бензин)
от Mark Stevens
5 Акций
Последнее обновление 27 мая 2021
Внутренний смирание основана на идее.
что вы можете создать много энергии, когда сжигаете бензин в небольшом закрытом помещении. Когда вы сможете использовать расширяющийся газ, возникающий в результате этого процесса, вы создадите ядро двигателя внутреннего сгорания.
Отсюда энергия этого газа преобразуется в движение. Практически каждый автомобиль, который вы видите на дороге, использует четырехтактный цикл сгорания для создания движения от бензина. Продолжайте читать, чтобы понять (и увидеть), как работает газовый двигатель, который сегодня можно найти в большинстве транспортных средств.
Связанный: дизельный двигатель против бензинового двигателя
Содержание
Процесс четырехтактного двигателя также известен как цикл Отто. Немецкий инженер Николаус Отто был первым, кто изобрел и запатентовал четырехтактный газовый двигатель. Каждый шаг в этом процессе называется штрихом слова; такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выпуска.
Важно понимать термин «цикл Отто», поскольку он отличается от цикла сгорания, используемого в дизельных двигателях, известного как «дизельный цикл».
Этот цикл также представляет собой четырехтактный процесс, но детали того, как работает каждый процесс, отличаются от цикла Отто.
Ниже приведены четыре уникальных процесса сгорания топлива в типичном бензиновом двигателе.
См. также: Что произойдет, если залить бензин в дизельный двигатель?
#1 — Такт впуска
Такт впуска является первой частью процесса внутреннего сгорания и представляет собой всасывание или дыхание двигателя. Что происходит, так это то, что есть шатун, который соединяет поршень с коленчатым валом.
Поршень перемещается сверху вниз, как только открывается впускной клапан. Оттуда поршень позволяет бензину и воздуху попадать в двигатель из цилиндра.
Такт впуска происходит, когда бензин смешивается с воздухом. Для этого не обязательно иметь много бензина. Всего лишь небольшая капля бензина, смешанная с воздухом, создаст ход.
- Впускной клапан = Открыт
- Выпускной клапан = Закрыт
№2 – Такт сжатия
После этого поршень дает более мощную смесь бензина и движется вверх и сжимает эффект.
Это называется тактом сжатия.
- Впускной клапан = Закрыт
- Выпускной клапан = Закрыт
#3 – Рабочий ход
После сжатия поршневая смесь возвращается наверх. Как только это происходит, свеча зажигания выдает искру, которая вызывает воспламенение бензина.
Мини-взрыв внутри цилиндра, где заряд бензина все еще активен. Это называется рабочим ходом или тактом сгорания.
- Впускной клапан = Закрыт
- Выпускной клапан = Закрыт
#4 – Такт выпуска
После взрыва дно открывается, поршень падает обратно в клапан. Весь выхлоп, который образовался в цилиндре, начинает выходить через выпускной клапан и выходит из выхлопной трубы автомобиля.
Двигатель завершил один оборот четырехтактного цикла сгорания.
- Впускной клапан = Закрыт
- Выпускной клапан = Открыт
Цикл повторяется снова и снова, пока вы нажимаете педаль газа, чтобы ускорить автомобиль.
Если бы возникла проблема с одним из этих тактов, это предотвратило бы выполнение всего цикла сгорания. Либо так, либо это постепенно повредит компоненты двигателя.
Некоторые автомобили могут иметь небольшие отличия в этом процессе, например, количество цилиндров. Но общая концепция осталась прежней.
См. также: Как работает дизельный двигатель Common Rail
Категории Общее
Задайте вопрос, получите ответ как можно скорее!
Как работает двигатель внутреннего сгорания (шаг за шагом)
Ваш автомобиль работает на двигателе внутреннего сгорания. Хотя мы уверены, что вы знали эту часть. Вы здесь не для того, чтобы узнать, какой тип двигателя установлен в вашем автомобиле. Вместо этого вы хотите знать, как они работают.
Двигатели внутреннего сгорания довольно сложные штуки. Если бы мы рассказали вам все об их внутренней работе, мы бы были здесь весь день.
Вместо этого мы собираемся дать вам упрощенное пошаговое описание того, как они работают. К концу этой страницы у вас будет больше знаний, чем вы начали.
Содержание
Основы двигателя внутреннего сгорания
Неважно, какой у вас двигатель внутреннего сгорания, принцип тот же.
Вы впрыскиваете топливо в двигатель и поджигаете его. Когда это происходит, выделяется газ. Из-за того, что газ заключен в таком крошечном пространстве, давление нарастает. Энергия, вырабатываемая этим сгоранием топлива, приводит в действие остальную часть двигателя.
В двигателе внутреннего сгорания нет ничего нового. Хотя конструкция, конечно, с годами совершенствовалась, принцип работы двигателя внутреннего сгорания в значительной степени основан на тех же принципах, которые были установлены в середине 1800-х годов.
Есть четыре шага к двигателю внутреннего сгорания. На самом деле это четыре хода поршня, поэтому иногда вы можете увидеть автомобильные двигатели, называемые четырехтактными двигателями.
Да. Вы можете получить двухтактные двигатели, которые немного укорачивают процесс сгорания, но это выходит за рамки данного руководства. Это связано с тем, что эти двигатели, как правило, предназначены для инструментов с меньшей мощностью, например. газонокосилки, бензопилы и т. д.
Имейте в виду, что в вашем автомобиле есть множество компонентов, которые обеспечивают работу вашего двигателя внутреннего сгорания, например, двигатель внутреннего сгорания. топливный инжектор.
Однако здесь речь идет исключительно о двигателе внутреннего сгорания. Мы предполагаем, что вы уже понимаете, что будут компоненты, которые перемещают топливо из топливного бака к двигателю.
Аккумулятор автомобиля
Помните, что хотя движением двигателя будет управлять двигатель вашего автомобиля, ему все равно потребуется немного энергии для запуска нескольких процессов.
Эта энергия поступает от аккумулятора вашего автомобиля. Аккумулятор автомобиля будет генерировать энергию для запуска двигателя.
Вы также должны помнить, что ваш автомобиль будет постоянно заряжать аккумулятор во время движения. Часть энергии движения от двигателя транспортного средства приводит в действие генератор переменного тока, который, в свою очередь, заряжает аккумулятор.
Однако, как это работает, выходит за рамки этой страницы. Здесь мы хотим сосредоточиться исключительно на части двигателя внутреннего сгорания.
Читайте также >> Как долго заряжать разряженный автомобильный аккумулятор от генератора?
Читайте также >> Как долго оставлять автомобиль включенным для зарядки аккумулятора (сделайте это)
Первый такт
Хорошо, как мы уже сказали, вы уже должны знать, что в вашем автомобиле есть топливный бак. От топливного бака будет топливная форсунка.
По сути, это поршень и небольшая трубка, которая будет впрыскивать топливо в двигатель.
Только небольшое количество топлива будет отправлено в двигатель за один раз.
Точное количество топлива зависит от объема двигателя. Все, что не сгорает в этот момент времени, будет храниться подальше от дороги.
Первый такт двигателя втянет в него топливо. Как мы уже говорили, это будет лишь небольшая сумма. Однако, как вы, вероятно, помните из школьных уроков химии, подача топлива в двигатель не сделает всю работу.
Чтобы был огонь, нужен воздух. Таким образом, в то же время немного кислорода тоже будет втягиваться. Точное соотношение между топливом и кислородом будет варьироваться.
Второй такт
Задача двигателя внутреннего сгорания — обеспечить максимально возможный управляемый взрыв при минимальном количестве топлива. Это делает второй штрих гораздо более важным.
После того, как топливо будет втянуто в двигатель внутреннего сгорания, другой поршень поднимется и выдавит топливо и кислород.
Это известно как сжатие.
Чем больше степень сжатия, тем больше мощность, исходящая от двигателя. Многие из более экономичных двигателей справятся с этой частью процесса.
Помните, что весь этот процесс будет невероятно быстрым, а сжатие займет всего доли секунды.
Третий такт
Третий такт — это когда вступает в действие свеча зажигания вашего автомобиля.
При сжатии топлива свеча зажигания воспламеняется. Как следует из названия, свеча зажигания создает искру.
Вот почему ваш двигатель не заработает без свечи зажигания или даже со свечой неправильного размера (она не дотянется до топлива).
Искра от свечи зажигания воспламеняет топливо. Это создает мощный взрыв внутри двигателя.
Это самая важная часть процесса. Это потому, что, когда произойдет этот взрыв, чистая сила, стоящая за ним, толкнет другой поршень.
У вас есть движение внутри двигателя. Именно эта небольшая реакция управляет всем движением внутри вашего двигателя.
Четвертый такт
К настоящему времени все движения внутри этого двигателя уже произошли.
Однако у нас остался еще один мазок.
Все это сгоревшее топливо находится в вашем двигателе (к настоящему времени это в основном водяной пар), и вы не хотите, чтобы оно болталось где-то рядом.
Это означает, что последний такт в этом двигателе вытолкнет все эти отходы из вашей системы. Четвертый такт, по сути, выталкивает отработавшее топливо из выхлопной трубы.
Процесс повторяется
Как мы уже говорили, весь этот процесс происходит очень быстро. Двигатель должен постоянно двигаться, а это значит, что топливо должно постоянно взрываться.
Это означает, что процесс занимает меньше секунды. Однако сейчас самое время познакомить вас с последним компонентом двигателя автомобиля.
Однако имейте в виду, что не все двигатели внутреннего сгорания не имеют этого компонента. Тем не менее, это очень важно для транспортного средства, потому что без него автомобиль не сможет генерировать достаточную мощность.
Если вы посмотрите на рекламный материал для автомобиля, то заметите, что они часто гордятся количеством цилиндров, которые у них есть.
Чем больше цилиндров в автомобиле, тем он экономичнее.
Каждый цилиндр транспортного средства будет проходить четыре стадии, о которых мы упоминали ранее. Так, если у вас четырехцилиндровый двигатель, то процесс будет пройден сразу четыре раза. Если у вас шестицилиндровый двигатель, то процесс будет происходить сразу шесть раз.
Это означает, что в любой момент времени в вашем автомобиле может произойти до шести различных мини-топливных взрывов.
Каждый цилиндр будет потреблять свое топливо и вызывать небольшие взрывы, приводящие в движение поршни автомобиля.
Это очень эффективный процесс, и одного цилиндра недостаточно, чтобы заставить работать весь автомобиль.
Как работает двигатель внутреннего сгорания ? >> Посмотрите видео ниже:
Работает ли дизельный двигатель так же, как бензиновый?
Принцип тот же.
Хотя комплектующие немного отличаются, так что в бензиновый двигатель дизель не поставишь.
При этом требуется меньше дизельного топлива для запуска каждой части процесса. Это связано с тем, что дизельное топливо является более плотным топливом и, следовательно, производит больше энергии при воспламенении.
Однако компании, как правило, избегают использования дизельных двигателей просто потому, что для извлечения нужного количества энергии из дизеля требуется много усилий.
Если двигатель не был спроектирован должным образом, он не смог бы получить всю энергию от сжигания дизельного топлива, поэтому вы фактически тратите топливо впустую.
Помните, что поскольку дизельное топливо более плотное, оно создает большую нагрузку на систему.
Заключение
Как видите, принцип работы двигателя внутреннего сгорания невероятно прост. Очевидно, что двигатели транспортных средств будут невероятно хорошо спроектированы.