Двигуни внутрішнього згоряння

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Середня загальноосвітня школа № 6
Дослідницька робота
на тему:
«Двигуни внутрішнього згоряння»
Виконав:
учень 8 класу
МОУ СЗШ № 6
Важов Євген
Керівник:
Рабцевіч І. С.

Зміст.
1. Введення (цілі, завдання, актуальність)
2. Теоретична частина.
2.1 Історія відкриття.
2.2 Пристрій і різновиди двигунів внутрішнього згоряння.
3. Висновок.
4. Список літератури.

Введення
Внутрішньою енергією володіють всі тіла - земля, камені, хмари. Проте витягти їх внутрішню енергію досить важко, а часом і неможливо. Найбільш легко на потреби людини може бути використана внутрішня енергія лише деяких, образно кажучи, "горючих" та "гарячих" тел. До них відносяться: нафта, вугілля, гарячі джерела поблизу вулканів, теплі морські течії і т.п. Розглянемо один із прикладів використання перетворення внутрішньої енергії названих тіл в механічну енергію.
Цілі, завдання.
Я поставив перед собою завдання вивчити історію створення і розвиток двигунів внутрішнього згорання. Детальніше вивчити будову і різновиди двигунів внутрішнього згоряння. Розглянути принцип роботи двигунів внутрішнього згоряння.
Актуальність.
Актуальність даної теми полягає в тому, що двигуни внутрішнього згоряння грають важливу роль в житті людства.
Застосування двигунів внутрішнього згоряння надзвичайно різноманітно: вони приводять у рух літаки, теплоходи, автомобілі, трактори, тепловози. Потужні двигуни внутрішнього згорання встановлюють на річкових і морських суднах. Незважаючи на те, що двигуни внутрішнього згоряння є вельми недосконалим типом теплових машин (низький ККД, гучний шум, токсичні викиди, менший ресурс) завдяки своїй автономності (необхідне паливо містить набагато більше енергії, ніж найкращі електричні акумулятори) двигуни внутрішнього згорання дуже широко поширені, наприклад на транспорті.

Історія створення і розвитку.
Двигун внутрішнього згоряння (ДВС) - тепловий двигун, в якому хімічна енергія палива, що згоряє в робочій порожнині, перетворюється на механічну роботу.
Створили двигун внутрішнього згоряння в середині 19 століття, коли на транспорті безроздільно панувала парова машина. У той час для освітлення вулиць стали застосовувати світильний газ. Властивість нового палива наштовхнула винахідників на думку, що поршень в циліндрі може переміщати не пар, а газова суміш. На питання про те, як запалити цю суміш допомогло відповісти ще одне технічне досягнення - індукційна котушка отримання електричної іскри.
Перший практично придатний газовий Д. в. с. був сконструйований французьким механіком Етьєн Ленуар (1822-1900) в 1860 р . ККД цього двигуна становило всього 3,3%. У 1876 німецький винахідник Ніколаус Август Отто (1815-1891) побудував більш досконалий 4-тактний газовий Д. в. с. У порівнянні з паромашінной установкою Д. в. с. принципово більш простий, тому що усунуто одну ланку енергетичного перетворення - парокотельной агрегат. Це вдосконалення обумовило більшу компактність Д. в. с., меншу масу на одиницю потужності, більш високу економічність, але для нього треба було паливо кращої якості (газ, нафта).
У 1880-х рр.. О. С. Костович в Росії побудував перший бензиновий карбюраторний двигун. У 1897 німецький інженер Рудольф Дизель (1858-1913) отримав патент на двигун, названий згодом його ім'ям. Він, працюючи над підвищенням ефективності Д. в. с., запропонував двигун із займанням від стиснення. Удосконалення цього Д.в.с. на заводі Л. Нобеля в Петербурзі (нині "Російський дизель") в 1898-99 дозволило застосувати як паливо нафту. У результаті цього Д. в. с. стає найбільш економічним стаціонарним тепловим двигуном. У 1901 в США був розроблений перший трактор з Д. в. с. Подальший розвиток автомобільних Д. в. с. дозволило братам О. і У. Райт побудувати перший літак з Д. в. с.Несмотря на явні переваги двигуна внутрішнього згоряння, до кінця 19 століття парові і електричні вважалися більш перспективними, ніж газові і бензинові. У США, наприклад, з випущених до 1899 року. механічних екіпажів 40% становив «паромобілі», 38% - «електромобілі» і лише 22% - «бензіномобілі».
Різновиди та будова двигунів внутрішнього згоряння.
SHAPE
двигуни
за методом здійснення газообміну
за способом займання
за способом смесеобразо
вання
за способом охолодження

За методом здійснення газообміну ДВЗ поділяються на двотактні і чотиритактні. Робочий цикл чотиритактного двигуна відбувається за 4 ходи поршня (такти), тобто за 2 обороти колінчастого валу. Перший такт - впуск. Другий такт - стиснення. Третій такт - робочий хід. Четвертий такт - випуск.
Робочий цикл двотактного карбюраторного Двигуна внутрішнього згоряння здійснюється за два ходи поршня або за один оборот колінчастого валу. Процеси стиску, згорання і розширення практично аналогічні відповідним процесам чотиритактного Двигуна внутрішнього згорання. При рівних умовах двотактний двигун повинен бути в два рази більш потужним, ніж чотиритактний, т. к. робочий хід у двотактному двигуні відбувається в два рази частіше, проте на практиці потужність двотактного карбюраторного Двигуна внутрішнього згорання часто не тільки не перевищує потужність чотиритактного з тим же діаметром циліндра і ходом поршня, але виявляється навіть нижче. Це обумовлено тим, що значну частину ходу (20% -35%) поршень робить при відкритих клапанах, коли тиск в циліндрі невелике і двигун практично не виробляє роботи.
За типом і способом займання горючої суміші розрізняють дизельні та карбюраторні двигуни. Дизельні двигуни працюють на займання палива в повітряному середовищі. Горюча суміш запалала за рахунок підвищення температури повітря при стисканні в циліндрах і розпилення палива форсунками. Дизелі також здатні розвивати велику потужність. Крім того, ККД дизелів досягає 35-40%, що помітно вище, ніж ККД карбюраторних двигунів: 25-30%.
У карбюраторних двигунах горючу суміш готують у карбюраторі і запалюють її в циліндрах електричної іскрою. Прикладом карбюраторного Двигуна внутрішнього згорання може служити двигун ГАЗ-21 "Волга". Це чотирициліндровий чотиритактний двигун, що розвиває потужність 55 кВт (75 к.с.) при 4000 об / хв
За способом утворення горючої суміші використовують двигуни з внутрішнім і зовнішнім сумішоутворенням. Внутрішнє сумішоутворення здійснюється в дизелях, повітря всмоктується окремо і насичується розпиленим дизельним паливом всередині циліндрів перед займанням.
Зовнішнє сумішоутворення застосовують при бензиновому і газовому пальному. Усмоктуване двигуном повітря змішується з бензином або газом у карбюраторі або змішувачі до потрапляння горючої суміші в циліндри.
За способом охолоджування відомі двигуни з рідинним і повітряним охолодженням.
Двигуни з рідинним охолодженням забезпечують більш рівномірний режим роботи при коливанні температури зовнішнього повітря і їх вважають за краще на багатьох базових машинах. Як охолоджувальної рідини застосовують воду або антіфрізовие рідини, які замерзають при більш низьких температурах (до мінус 40 о С).
Двигуни з повітряним охолодженням обдуваються потоком повітря, що нагнітається вентилятором в обребренние поверхні циліндрів.
Основною перевагою Двигунів внутрішнього згоряння, так само як і ін теплових двигунів (наприклад, реактивних двигунів), перед двигунами гідравлічними і електричними є незалежність від постійних джерел енергії (водних ресурсів, електростанцій тощо), у зв'язку з чим установки, обладнані Двигунами внутрішнього згоряння, можуть вільно переміщатися і розташовуватися в будь-якому місці. Це зумовило широке застосування Двигунів внутрішнього згоряння на транспортних засобах (автомобілях, будівельно-дорожніх машинах, самохідної військовій техніці і т. п.).
Основні складові ДВС.
Двигуни внутрішнього згоряння являють собою складний агрегат, що включає ряд вузлів і систем.
Остов двигуна - група нерухомих деталей, які є базою для всіх інших механізмів і систем. До остову відносяться блок-картер, головка (головки) циліндрів, кришки підшипників колінчастого валу, передня і задня кришки блок-картера, а також масляний піддон і ряд дрібних деталей.
Механізм руху - група рухомих деталей, що сприймають тиск газів в циліндрах і перетворюють цей тиск в крутний момент на колінчастому валу двигуна. Механізм руху включає в себе поршневу групу (поршні, шатуни, колінчастий вал і маховик).
Механізм газорозподілу служить для своєчасного впуску горючої суміші в циліндри і випуску відпрацьованих газів. Ці функції виконують кулачковий (розподільний) вал, що приводиться в рух від колінчастого валу, а також штовхачі, штанги і коромисла, що відкривають клапани. Клапани закриваються клапанними пружинами.
Система змащення - система агрегатів і каналів, що підводять мастило до поверхонь, що труться. Масло, що знаходиться в масляному піддоні, подається насосом у фільтр грубого очищення і далі через головний масляний канал у блок-картері під тиском надходить до підшипників колінчастого і кулачкового валів, до шестерням і деталей механізму газорозподілу. Мастило циліндрів, штовхачів та інших деталей проводиться масляним туманом, що утворюється при розбризкуванні масла, що випливає із зазорів в підшипниках обертаються деталей.
Система харчування здійснює приготування горючої суміші з палива й повітря в пропорції, що відповідає режиму роботи, і в кількості, що залежить від потужності двигуна. Система складається з паливного бака, топливоподкачивающего насоса, паливного фільтра, трубопроводів і карбюратора, що є основним вузлом системи.
Система запалювання служить для утворення в камері згоряння іскри, воспламеняющее робочу суміш. У систему запалювання входять джерела струму - генератор і акумулятор, а також переривник, від якого залежить момент подачі іскри. У той час, коли Двигуни внутрішнього згоряння не мали електричного запалювання, застосовувалися запальні калоризатор.
Система пуску складається з електричного стартера, шестерень передачі від стартера до маховика, джерела струму (акумулятора) та елементів дистанційного управління.
Система впуску і випуску складається з трубопроводів, повітряного фільтра на впуску і глушника шуму на випуску.
Такт - це процес, що відбувається в циліндрі за один хід поршня.
Хід поршня S - шлях, прохідний поршнем від однієї мертвої точки до іншої.
Мертвими точками називаються крайні верхнє і нижнє положення поршня, де його швидкість дорівнює нулю. Верхня мертва точка скорочено позначається в.м.т., нижня мертва точка - н.м.т.
Робочий об'єм циліндра V р - обсяг, звільняється поршнем при русі від в.м.т. до н.м.т.
Літраж - робочий обсяг всіх циліндрів двигуна.
Об'єм камери згоряння V c - обсяг, що утворюється над поршнем, коли останній перебуває у в.м.т.
Повний обсяг циліндра V п - це його робочий об'єм плюс об'єм камери згоряння.
Індикаторна потужність - потужність, що розвивається розширюються газами при згорянні палива в циліндрах двигуна (без урахування втрат).
Ефективна потужність - потужність, що отримується на маховику колінчастого валу. Вона на 10 - 15% менше індикаторної через втрати на тертя в двигуні і приведення в рух його допоміжних механізмів та приладів.
Літрової потужністю називається ефективна найбільша потужність, що отримується з одного літра робочого об'єму (літражу) циліндричного двигуна.
Принцип роботи ДВС.
Робочий цикл чотиритактного двигуна відбувається за 4 ходи поршня (такти), тобто за 2 обороти колінчастого валу.
Перший такт - впуск. При русі поршня від в.м.т. (Вниз) внаслідок збільшення обсягу в циліндрі створюється розрідження, під дією якого з карбюратора через відкривається впускний клапан в циліндр поступає горюча суміш (пари бензину з повітрям). У циліндрі пальна суміш змішується з що залишилися в ньому від попереднього робочого циклу відпрацьованими газами і утворює робочу суміш.
Другий такт - стиснення. Поршень рухається вгору, при цьому обидва клапани закриті. Так як об'єм в циліндрі зменшується, то відбувається стиснення робочої суміші. Суміш стискається, температура суміші в кінці стискання складає 200 - 400 ° C .
Третій такт - робочий хід. В кінці такту стиснення робоча суміш запалала електричної іскрою і швидко згоряє (за 0,001 - 0,002 с). При цьому відбувається виділення великої кількості тепла і гази, розширюючись, створюють сильний тиск на поршень, переміщаючи його вниз. Сила тиску газів від поршня передається через поршневий палець і шатун на колінчастий вал, створюючи на ньому певний обертальний момент. Таким чином, під час робочого ходу відбувається перетворення теплової енергії в механічну роботу.
Четвертий такт - випуск. Після здійснення корисної роботи поршень рухається вгору і виштовхує відпрацьовані гази назовні через відкривається випускний клапан.
З робочого циклу двигуна видно, що корисна робота здійснюється тільки протягом робочого ходу, а інші три такту є допоміжними. Для рівномірності обертання колінчастого вала на його кінці встановлюють маховик, що володіє значною масою. Маховик отримує енергію при робочому ході, і частина її віддає на вчинення допоміжних тактів.
Робочий цикл двотактного карбюраторного Двигуна внутрішнього згоряння здійснюється за два ходи поршня або за один оборот колінчастого валу. Процеси стиску, згорання і розширення практично аналогічні відповідним процесам чотиритактного.
Стиснення - перший такт. При русі поршня вгору він перекриває продувальна 1 і випускний 3 вікна і стискає раніше надійшла в циліндр паливноповітряну суміш. Одночасно з цим в кривошипній камері 6 створюється розрідження, і в неї через відкрилося впускний вікно 5 надходить свіжий заряд паливоповітряної суміші, приготовленої в карбюраторі 4.
Робочий хід, випуск і впуск - другий такт. Коли поршень, що йде вгору, не доходить до в. м. т. на 25 ... 27 ° (по куту повороту колінчастого валу), у свічці 2 проскакує іскра, яка запалює пальне. Горіння палива продовжується до приходу поршня у в.м.т. Після цього нагріті гази, розширюючись, штовхають поршень вниз і тим самим роблять робочий хід (див. рис 2, б). Топливовоздушная суміш, що знаходиться в цей час в кривошипній камері 6, стискається.
У кінці робочого ходу поршень спочатку відкриває випускне вікно 3, через яке виходять відпрацьовані гази, потім продувальна вікно 1 (рис 2, в), через яке з кривошипної камери в циліндр поступає свіже заряд паливоповітряної суміші. У подальшому всі ці процеси повторюються в такій же послідовності.


Висновок.
У цій дослідницькій роботі я вивчив історію створення та розвитку, будова, різновиди та принцип роботи двигунів внутрішнього згорання і отримав додаткові знання з цієї теми.
Надалі, використовуючи теоретичні знання, створити працюючу модель двигуна внутрішнього згоряння.

Список літератури.
1. К.С. Шестопалов Пристрій, технічне обслуговування легкового автомобіля. Навчальний посібник. Москва. Видавництво ДОСААФ. 1990.
2. Двигуни внутрішнього згоряння, т. 1-3, Москва .. 1957.
3. Двигуни внутрішнього згоряння, Москва. 1968.
4. Фізика 8 клас, Москва. Видавництво Дрофа. 2002.
5. Велика енциклопедія Кирила і Мефодія 2001 (2 cd).
6. Великий довідник школяра 5-11 класи. Москва. Видавництво Дрофа. 2001.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Транспорт | Творча робота
33.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Двигуни внутрішнього згоряння 2
Двигуни внутрішнього згоряння на зрідженому водні
Двигун внутрішнього згоряння
Двигуни внутрішнього згорання і базові тягачі
Тепловий розрахунок двигунів внутрішнього згоряння
Проектування та моделювання двигуна внутрішнього згоряння
Проектування систем двигунів внутрішнього згоряння
Синтез і аналіз механізму двигуна внутрішнього згоряння
Проектування та дослідження механізму двигуна внутрішнього згоряння
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru