Двигатель внутреннего сгорания

Министерство труда, занятости  и социальной защиты РТ

Государственное автономное образовательное учреждение

среднего профессионального  образования

«Набережночелнинский строительный колледж»

 

 

РЕФЕРАТ

 

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО  СГОРАНИЯ

 

 

 

Выполнил студент группы 5СЭЗ-4

                                    Теницкая С.Л.

                                                       Проверил преподаватель:

                                  Конева Л.Н.

 

 

 

 

                                г. Набережные Челны 2013 год

 

         Содержание

 

1. Введение
2. Назначение и применение
3. Устройство
4. Принцип действия
5. Технические характеристики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Двигатель внутреннего сгорания — 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 двигатели  внутреннего сгорания являются весьма несовершенным типом тепловых машин (низкий КПД, сильный шум, токсичные  выбросы, меньший ресурс), благодаря  своей автономности (необходимое  топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические  аккумуляторы) двигатели внутреннего  сгорания очень широко распространены, например на транспорте.

Основными типами ДВС являются:

Поршневые двигатели —  камерой сгорания является цилиндр, где тепловая энергия топлива превращается в механическую энергию, которая из возвратно-поступательного движения поршня превращается во вращательную, с помощью кривошипно-шатунного механизма.

По типу используемого  топлива делятся на:

Бензиновые — смесь  топлива с воздухом готовится  в карбюраторе и далее во впускном коллекторе, или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), или  непосредственно в цилиндре при  помощи распыляющих форсунок, далее  смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами  свечи.

                   Дизельные —специальное дизельное топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением. Возгорание смеси происходит под действием высокого давления и, как следствие, температуры в камере.

Газовые — двигатель, сжигающий  в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии  при нормальных условиях:

Смеси сжиженных газов — хранятся в баллоне под давлением насыщенных паров (до 16 атм). Испаренная в испарителе жидкая фаза или паровая фаза смеси ступенчато теряет давление в газовом редукторе до близкого атмосферному, и всасывается двигателем во впускной коллектор через воздушно-газовый смеситель или впрыскивается во впускной коллектор посредством электрических форсунок. Зажигание осуществляется при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.

Сжатые природные газы — хранятся в баллоне под давлением 150—200 атм. Устройство систем питания аналогично системам питания сжиженным газом, отличие — отсутствие испарителя.

Генераторный газ — газ, полученный превращением твердого топлива в газообразное. В качестве твердого топлива используются:

уголь,   торф ,   древесина

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.

Роторно-поршневые — за счет вращения в камере сгорания многогранного  ротора динамически формируются  объёмы, в которых происходит обычный  цикл ДВС.

Газотурбинные двигатели  — энергия расширяющихся продуктов  горения передаётся на лопатки газовой  турбины.

ДВС с впрыском воды.

 

Назначение и  применение

      Мы живём в век электричества и компьютерной техники, но можно утверждать, что и в век ДВС. Объём автомобильных перевозок уже к середине прошедшего столетия достиг 20 млрд. тонн, что в пять раз превышало объём железнодорожных перевозок и в 18 раз – объём перевозок, выполнявшихся морским флотом. Сейчас на долю автомобильного транспорта приходится более 79 % объёма перевозок грузов в нашей стране. О широкой распространенности ДВС свидетельствует и тот факт, что суммарная установленная мощность двигателей внутреннего сгорания в пять раз превосходит мощность всех стационарных электростанций мира.  В настоящее время никого не удивишь использованием двигателя внутреннего сгорания. Миллионы автомобилей, бензогенераторов и других устройств используют в качестве привода двигатели внутреннего сгорания. В ДВС топливо сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Поэтому он и называется двигателем внутреннего сгорания. Появление этого типа двигателя в 19 веке обусловлено, в первую очередь, необходимостью создания эффективного и современного привода для различных промышленных устройств и механизмов. В то время, в основной своей массе, использовался паровой двигатель. Он имел массу недостатков, например, низкий КПД (т.е. большинство энергии затрачиваемой на производство пара просто пропадало), был громоздким, требовал квалифицированного обслуживания и большого количества времени на запуск и остановку. Промышленности требовался новый двигатель. Им стал двигатель внутреннего сгорания. Высокая экономичность, относительно небольшие габариты и масса, надежность и автономность обеспечили их широкое применение в качестве энергетической установки на автомобильном, железнодорожном и водном транспорте, в сельском хозяйстве и строительстве.

 

 

 

Устройство

Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединённый при помощи шатуна с  коленчатым валом (рис. 1).

 

Рисунок 1 - Двигатель внутреннего сгорания

 

В верхней части цилиндра имеется два клапана, которые  при работе двигателя автоматически  открываются и закрываются в  нужные моменты. Через первый клапан (впускной) поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью  свечи, а через второй клапан (выпускной) выпускаются отработанные газы. В  цилиндре периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров  бензина и воздуха (температура  достигает 16000 - 18000С). Давление на поршень  резко возрастает. Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним  и коленчатый вал, совершая при этом механическую работу. При этом газы охлаждаются, так как часть их внутренней энергии превращается в  механическую.

Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мёртвой точки до другой, называют ходом поршня, который еще называют тактом. Такты двигателя внутреннего сгорания: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск, поэтому двигатель называют четырёхтактным. Рассмотрим подробнее рабочий цикл четырёхтактного двигателя – четыре основных этапа (такта):

1. Впуск.

В течение этого такта  поршень опускается из верхней мёртвой  точки в нижнюю мёртвую точку. При этом кулачки распредвала  открывают впускной клапан, и через  этот клапан в цилиндр засасывается свежая топливно-воздушная смесь.

2. Сжатие.

Поршень идёт из нижней точки  в верхнюю, сжимая рабочую смесь. Температура смеси растет. Здесь  же возникает отношение рабочего объёма цилиндра в нижней мертвой  точки и объёма камеры сгорания в  верхней – так называемая «степень сжатия». Чем больше эта величина, тем больше топливная экономичность  двигателя. Для двигателя с большей  степенью сжатия требуется топливо  с бо́льшим октановым числом, которое  дороже.

3. Сгорание и расширение (или рабочий ход поршня).

Незадолго до конца цикла  сжатия топливовоздушная смесь поджигается  искрой от свечи зажигания. Во время  пути поршня из верхней точки в  нижнюю топливо сгорает, и под  действием тепла рабочая смесь  расширяется, толкая поршень.

4. Выпуск.

После нижней мертвой точки  рабочего цикла открывается выпускной  клапан, и движущийся вверх поршень  вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. Когда поршень достигает  верхней точки, выпускной клапан закрывается, и цикл начинается сначала.

Схема работы двухтактного двигателя

 

Схема работы четырехтактного  двигателя

 

 

 

 

 

 

 

 

Технические характеристики

Современные высокотехнологичные  двигатели уже совсем не похожи на своих столетних собратьев. Достигнуты весьма впечатляющие показатели по мощности, экономичности и экологичности. Современный ДВС требует к  себе минимум внимания и рассчитан  на ресурсы в сотни тысяч, а  порой и миллионы километров.

Основным преимуществом  ДВС является независимость от постоянных источников энергии (водных ресурсов, электростанций и т. п.), в связи  с чем установки, оборудованные  ДВС., могут свободно перемещаться и  располагаться в любом месте. Это обусловило широкое применение ДВС на транспортных средствах. Совершенствование  ДВС идёт по пути повышения их мощности, надёжности и долговечности, уменьшения массы и габаритов, создания новых  конструкций. И, несмотря на то, что ДВС являются несовершенным типом тепловых машин (сильный шум, токсичные выбросы, меньший ресурс), благодаря своей автономности ДВС нашли очень широкое распространение.