С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00

Типы двигателей внутреннего сгорания


Типы двигателей внутреннего сгорания и принцип их работы

Категория:

   Двигатели кранов на железнодорожном ходу

Типы двигателей внутреннего сгорания и принцип их работы

Двигатели внутреннего сгорания являются тепловыми машинами, преобразующими тепловую энергию топлива в механическую энергию движения. Сгорание топлива в этих двигателях происходит непосредственно внутри их цилиндров, в результате чего создается давление на поршень, который перемещается и совершает механическую работу.

Так как процесс сгорания топлива происходит непосредственно внутри двигателя, то тепловые потери в этих двигателях значительно меньше, чем в паровых машинах. В двигателях внутреннего сгорания полезно используется 20—30% тепла, заключенного в топливе, вместо 3—13% использования тепла в паровых установках.

Высокая экономичность и компактность конструкции этих двигателей по сравнению с паровыми привели к широкому применению их во многих отраслях промышленности, в том числе и в краностроении.

Типы двигателей внутреннего сгорания можно разделить на следующие группы: – по назначению — стационарные и передвижные; – по роду топлива — двигатели, работающие на жидком топливе (бензин, лигроин, керосин, дизельное топливо), и двигатели, работающие на газообразном -топливе (генераторный или естественный газ); – по характеру смесеобразования — карбюраторные, у которых рабочая смесь из паров топлива и необходиморо количества воздуха образуется вне цилиндров, и дизели, у которых смешение топлива с воздухом происходит в полости цилиндра; – по способу воспламенения — карбюраторные двигатели с запалом рабочей смеси от электрической искры и дизели, у которых смесь топлива самовоспламеняется в результате впрыскивания топлива через распыливающую форсунку в среду воздуха, сжатого в цилиндре до высокого давления и имеющего в силу этого высокую температуру; – по выполнению рабочего процесса — четырехтактные и двухтактные; – по количеству цилиндров—одноцилиндровые имногоцилиндровые; – по расположению цилиндров — вертикальные, горизонтальные и с наклонным расположением цилиндров.

Во время работы двигателя внутреннего сгорания внутри каждого из его цилиндров совершаются следующие четыре процесса: 1. Цилиндр заполняется воздухом в дизеле или горючей смесью в карбюраторных двигателях. 2. Поступивший в цилиндр воздух или смесь сжимается в дизеле до более высокого давления, при котором впрыскиваемое топливо самовоспламеняется, а в карбюраторном двигателе — до меньшего давления, при котором самовоспламенения не происходит. 3. В результате воспламенения и сгорания топлива образовавшиеся под большим давлением газы, расширяясь, давят на поршень, вследствие чего он перемещается и совершает механическую работу.

4. После совершения рабочего хода цилиндры очищаются от продуктов сгорания, подготовляясь к повторению процессов.

Последовательное чередование указанных процессов составляет законченный цикл работы двигателя. Часть этого процесса, совершаемая за время одного хода поршня, т. е. перемещения его от одного своего крайнего положения до другого, носит название такта.

Если весь рабочий процесс двигателя совершается за четыре хода поршня, то двигатель называется четырехтактным. Если же полный рабочий процесс в каждом цилиндре совершается за два хода поршня, такой двигатель называется двухтактным.

В краностроении наибольшее распространение получили многоцилиндровые четырехтактные дизели, работающие на дизельном топливе, и четырехтактные карбюраторные двигатели, работающие на бензине.

В многоцилиндровых двигателях рабочий процесс происходит в определенной последовательности в каждом из цилиндров. При этом очередность, так называемый порядок работы цилиндров, устанавливается таким образом, чтобы цилиндры работали вразбивку; делается это для того, чтобы избежать вредного влияния на коленчатый вал колебательных нагрузок.

Для подачи в цилиндр воздуха или смеси и выпуска отработавших газов в двигателях применяются клапаны; при этом клапаны, через которые воздух или смесь поступает, называются впускными, а клапаны, через которые выпускаются продукты сгорания, носят название выпускных.

На рис. 61 показана схема работы четырехтактного карбюраторного двигателя.

Рассмотрим, как совершается цикл в таком двигателе.

Первым является такт всасывания. Поршень, двигаясь от своего верхнего крайнего положения к нижнему, действует как насос: в цилиндре создается разрежение, и через открывающийся впускной клапан воздух или смесь заполняет полость цилиндра. По достижении поршнем своего нижнего крайнего положения цилиндр окажется наполненным воздухом или горючей смесью.

Вторым тактом является сжатие и воспламенение топлива или рабочей смеси: дойдя до своего нижнего крайнего положения, поршень меняет направление, двигается вверх и сжимает заполнивший цилиндр воздух или рабочую смесь, при этом клапаны в головке цилиндра закрыты.

В дизеле воздух сжимается до давления, при котором температура воздуха повышается до 500—600 °С.

Рис. 61. Схема работы четырехтактного карбюраторного двигателя: а — такт всасывания; б — такт сжатия; в — такт рабочего хода; г —такт выпуска; 1 — цилиндр- 2 —картер; 3 — крышка картера; 4 — коренной вал; 5 — кривошип; 6 — порше; 7—шатун; 8—вал распределительный; 9 — кулачок впуска; 10 —кулачок вых-лопа; 11—толкатель; 12 — клапан всасывающий; 1З —клапан выпускной; 14— патрубок;15—карбюратор; 16 — запальная свеча; 17 — полость рубашки охлаждения; 18 — масляная ванна; 19 — пружина толкателя; 20 — шестерня распределительного вала

В карбюраторных двигателях рабочая смесь сжимается до давления 5—10 кг/см% и температура смеси не превышает 400 °С.

Величина степени сжатия имеет большое значение для работы двигателя и является одним из основных его показателей.

В современных дизелях степень сжатия достигает 13—18; при этом меньшие значения ее относятся к тихоходным, а большие — к быстроходным дизелям. В карбюраторных двигателях степень сжатия равна 4—5, при такой степени сжатия топливо не самовоспламеняется.

Воспламенение топлива происходит в конце второго такта от электрической искры. В дизелях в конце второго такта топливо впрыскивается и самовоспламеняется.

Третьим тактом является рабочий ход (см. рис. 61, в).

Рис. 62. Схема шатунно-кри-вошипного механизма двигателя внутреннего сгорания

Сгорая, топливо выделяет тепло, за счет которого повышается температура и давление тазов.

В цилиндре дизеля в момент начала горения топлива температура повышается до 1200—1300 °С, а давление — до 55 — 60 кГ/см?. Но так как топливо воспламеняется не одновременно во всем его слое, то процесс сгорания продолжается в течение некоторой части рабочего хода, в результате чего температура в цилиндре повышается до 2000° С и давление в цилиндре некоторое время поддерживается высоким.

В карбюраторных двигателях, в цилиндры которых вводится хорошо перемешанная смесь паров бензина с воздухом, процесс горения происходит быстрее, чем в дизеле, и поэтому температура в цилиндре карбюраторного двигателя повышается более резко, быстро достигая 1800—2000°С; при этом давление в цилиндре поднимается до 23— 25 кГ/см2.

В результате сгорания топлива поршень воспринимает на себя большое давление газов и, двигаясь вниз, передает это давление на коленчатый вал.

Таблица 13

Четвертым тактом является такт выпуска (рис. 61, г). После завершения рабочего хода, в конце которого давление в цилиндре падает до 2—3 кГ/см2, открывается выпускной клапан и поршень, двигаясь из нижнего своего положения в верхнее, выталкивает в атмосферу отработавшие газы. По достижении поршнем своего крайнего верхнего положения такты повторяются в той же последовательности, т. е. происходит новый цикл. Нетрудно видеть, что каждый рабочий цикл двигателя в этом случае осуществляется за два полных оборота коленчатого вала, т. е. на один рабочий ход приходятся три вспомогательных хода поршня. В табл. 13 показана очередность тактов, направление движения поршня и положение впускного и выпускного клапанов. Так как поршень воспринимает давление газов, заставляющее его передвигаться лишь при третьем, рабочем такте, то в течение остальных тактов он замедляет свой ход, в результате чего коленчатый вал будет вращаться неравномерно. Чтобы уменьшить эту неравномерность, на конец вала насажен массивный диск-маховик. За рабочий ход поршня маховик накапливает часть энергии и возвращает ее за время остальных трех тактов, обеспечивая тем самым равномерное вращение коленчатого вала и непрерывность работы двигателя.

Реклама:
Читать далее: Механизмы и системы двигателя

Категория: - Двигатели кранов на железнодорожном ходу

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Типы двигателей внутреннего сгорания

Категория:

   Устройство и работа двигателя

Типы двигателей внутреннего сгорания

Двигателем называется машина, в которой тот или иной вид энергии преобразуется в механическую работу. Двигатели, в которых механическая работа получается в результате преобразования тепловой энергии, называются тепловыми двигателями. Тепловая энергия получается при сжигании какого-либо топлива. Двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно внутри рабочего цилиндра и энергия получающихся при этом газов воспринимается движущимся в цилиндре поршнем, называется поршневым двигателем внутреннего сгорания. Двигатель этого типа является основным для современных автомобилей.

По способу осуществления рабочего процесса поршневые двигатели внутреннего сгорания разделяются на следующие основные типы: 1) с внешним смесеобразованием и воспламенением рабочей смеси от электрической искры и 2) с внутренним смесеобразованием и воспламенением смеси от сжатия (дизели).

Двигатели с внешним смесеобразованием по роду применяемого топлива делятся на две группы: 1) карбюраторные, работающие на легком жидком топливе (бензине);

2) газовые, работающие на газе (газогенераторном, светильном, природном и т. п.).

Рабочий процесс и конструкция этих двигателей одинаковы.

В карбюраторных двигателях горючая смесь топлива с воздухом приготовляется вне рабочего цилиндра при помощи специального прибора — карбюратора; в газовых двигателях смесь газа с воздухом приготовляется в смесителе. Смесь поступает в цилиндры в готовом виде и зажигается от постороннего источника тепла (электрической искры).

Двигатели с воспламенением от сжатия — дизели работают на тяжелом жидком топливе (дизельном топливе). В этих двигателях смесь приготовляется внутри рабочего цилиндра из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно. Зажигание смеси происходит в результате повышения температуры воздуха при сильном его сжатии в цилиндре.

По числу тактов, за время которых осуществляется полный рабочий процесс двигателя, т. е. воспламенение и сгорание смеси и расширение газов, со всеми подготовительными операциями, двигатели делятся на двухтактные и четырехтактные.

Двухтактным называется двигатель, в котором все процессы (рабочий цикл) совершаются за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала.

Четырехтактным называется двигатель, в котором рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала.

В устройстве двухтактных и четырехтактных двигателей имеются различия.

Кроме поршневых двигателей внутреннего сгорания, в последние годы на автомобилях начинают применять роторные и газотурбинные двигатели, значительно отличающиеся по рабочему процессу и конструкции от иоршневых двигателей.

Реклама:
Читать далее: Механизмы и системы поршневого двигателя внутреннего сгорания

Категория: - Устройство и работа двигателя

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Типы поршневых двигателей внутреннего сгорания: виды

Автопроизводители с каждым годом разрабатывают все больше новых моторов. Они отличаются по размерам, объему и мощности.

Линейки моторов, устанавливающихся на конкретный автомобиль, пестрят ассортиментом. На одну модель производитель может предлагать до 15 вариантов двигателей. Вид топлива, лошадиные силы, количество цилиндров, наличие турбины, тип впрыска, количество клапанов — отличают моторы друг от друга. Но одним из самых главных критериев для различия двигателей является их тип. Именно его чаще всего отмечают дополнительным шильдиком на крышке багажника. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) можно разделить на рядные, V-образные, VR-образные, опозитные и W-образные. Также к ним можно отнести роторный мотор. Авто Информатор разобрался, в чем же характерные различия этих ДВС.

Вкратце о принципе работы самого распространенного четырехтактного поршневого двигателя внутреннего сгорания. В таком двигателе цикл делится на 4 такта (4 хода поршня):

  1. Поршень идет вниз от верхней мертвой точки, освобождая камеру сгорания (цилиндр) и засасывая смесь из открытого впускного клапана.
  2. Поршень движется к верхней мертвой точке, сдавливая смесь. Когда поршень приближается к ней, в камеру сгорания подается искра.
  3. Свободный ход поршня. После подачи искры смесь детонирует и выдавливает поршень из камеры сгорания.
  4. Когда поршень совершает свой четвертый ход, открывается выпускной клапан, через который поршень выдавливает отработанные газы из камеры сгорания.

4 такта работы одного цилиндра ДВС

Рядный двигатель

Ход поршней в рядном ДВС (R6 — 6 цилиндров)

Один из самых простых типов двигателя. Он обозначается буквой «R» (R3, R4, R5 и так далее). В таком моторе цилиндры расположены в ряд. Их может быть от двух до шести. Самый распространенный из рядных двигателей — 4-х цилиндровый. Но в истории есть автомобили и с рядными 8-ми цилиндровыми моторами. Их перестали устанавливать из-за большой длины. Рядные «четверки» устанавливаются почти на все машины, объем которых находится в диапазоне от 1 до 2,4 литра. «Пятерки» начали устанавливать еще в 1974 году на Mercedes-Benz W123. Позже они начали появляться на Audi, а в конце 80-х — на автомобилях Volvo и Fiat. Касаемо рядной шестерки, самым ярким носителем данного мотора является Volvo S80, с объемом 3,2 литра.

V-образный двигатель

Ход поршней в V-образном двигателе (V8 — 8 цилиндров)

Следующий по популярности после рядного мотора. В таком двигатели цилиндры расположены друг напротив друга под углом от 10° до 120° (наиболее часто 45°, 60° и 90°) в форме латинской буквы «V», с равным количеством «котлов» на обоих сторонах. В таких моторах поршни вращают один общий коленчатый вал. На шильдике буква «V» обозначает тип двигателя, а следующие за ней цифры — количество цилиндров. Такие моторы бывают V6, V8, V10, V12. (не путать с 16V или 20V, в случае когда буква «V» расположена после цифр, она обозначает количество клапанов «Valve»). Почти всегда это машины с объемом двигателя более 3-х литров. Но бывают и меньше, например 2,8 v6 или 2,6 v6.

VR-образный двигатель

Так располагаются поршни в VR-образном двигателе

Знаменитый двигатель VR6 от Volkswagen, «V-образно-рядный» мотор (об этом и говорит обозначение VR). На таких двигателях применяется очень маленький развал блока, всего в 15°. Угол настолько мал, что такой мотор называют еще «смещённо-рядным». Самыми известными авто с таким мотором являются Golf VR6 и Passat VR6.

W-образный двигатель.

Ход поршней в W-образном двигателе (W16 — 16 цилиндров)

Этот мотор также разрабатывался компанией Volkswagen. Суть двигателя заключается в слиянии двух VR-образных моторов в один под углом 72°. Мотор W12 был презентован на концепт каре W12 Roadster. Он состоял из двух моторов VR6. Позже Volkswagen презентовал топовую версию Passat B5 с двигателем W8. Он компоновался из тех же двух VR6 моторов, только с «обрезанными» двумя цилиндрами с каждого. Самый известный W-образный мотор установлен на Bugatti Veyron. Его объем достигает 16,4 литра, а сделан он из двух моторов VR8.

Оппозитный двигатель

Ход поршней в оппозитном двигателе

Двигатель внутреннего сгорания, в котором угол между цилиндрами составляет 180°. Отличается от V-образного с развалом в 180° тем, что стоящие напротив поршни достигают верхней мертвой точки одновременно, а не поочередно. Оппозитный мотор очень активно устанавливается в автомобили марки Subaru.

Рекомендуем посмотреть наш репортаж с чемпионата по дрифту. Он прошел в Киеве на автодроме «Чайка».

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

avto.informator.ua

Виды автомобильных двигателей внутреннего сгорания

Все виды двигателей внутреннего сгорания могут быть классифицированы по различным признакам. В зависимости от типа применяемого топлива двигатели бывают бензиновые и дизельные; в зависимости от способа образования горючей смеси – внутренние и внешние. Внутренние – это дизельные двигатели. Внешние – это двигатели с применением карбюраторов. В зависимости от количества цилиндров и способа их расположения двигатели могут быть рядными, V-образными, W-образными.

Рядные двигатели

Рядные двигатели внутреннего сгорания

Рядные двигатели оснащаются цилиндрами, ось которых расположена вдоль оси коленчатого вала. Количество цилиндров может быть от 2 до 10, однако встречаются двигатели с 1 цилиндром. В зависимости от числа цилиндров можно выделить следующие особенности двигателей:

  • Двигатель с 1 цилиндром. Это не сбалансированные двигатели, которые имеют простейшую конструкцию, полностью и обладают неравномерным ходом. КПД таких двигателей достаточно высокий.
  • Двигатель с 2 цилиндрами. Такие зачастую применяются в конструкции мотоциклов, не обеспечивают плавность хода.
  • Двигатель с 3 цилиндрами. Благодаря простоте конструкции является относительно распространенным. Нередко дополнительно оснащается турбиной, что позволяет увеличить мощность двигателя.
  • Двигатель с 4 цилиндрами. Является наиболее распространенной модификацией среди рядных двигателей. Применяется при конструировании автомобилей различных марок и моделей.
  • Двигатель с 5 цилиндрами. Двигатель не сбалансирован, однако при корректной настройке работы цилиндров вибрация отсутствует.
  • Двигатели с количеством цилиндров 6, 8 и 10. Двигатели сбалансированы за счет того, что работа разных цилиндров компенсирует друг друга. Такие двигатели обладают простой конструкцией и имеют высокую плавность хода.

V-образные двигатели внутреннего сгорания

Цилиндры в данных двигателях располагаются в двух отдельных блоках и оснащаются общим картером. Шатуны поршней обоих рядов соединяются с общим коленчатым валом. Наиболее распространенные V-образные виды двигателей внутреннего сгорания оснащаются 6, 8 и 12 цилиндрами:

Двигатель с 6 цилиндрами. Данная модификация не сбалансирована. Проблема вибрации разрешается путем применения противовеса в коленчатом вале. Двигатель с 8 цилиндрами. Цилиндры располагаются в 2 ряда, по 4 цилиндра в каждом. Данная конфигурация удобна для проектирования негабаритного двигателя большого объема.

Двигатель с 12 цилиндрами. В данной конфигурации цилиндры располагаются в 2 ряда, по 6 цилиндров в каждом.

W-образные двигатели

W-образные двигатели внутреннего сгорания

Данные двигатели оснащены тремя раздельными блоками цилиндров с одним общим картером. Шатуны поршней двигателя соединяются с общим коленчатым валом. Производство таких двигателей очень сложно и они редко применяются в автоиндустрии.

Понравилась статья? Поделитесь ссылкой с друзьями в социальных сетях!

turboracing.ru


Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости