Газообмен в двигателях внутреннего сгорания реферат албест

Обновлено: 02.07.2024

Собрала для вас похожие темы рефератов, посмотрите, почитайте:

Введение

Я сделал своим делом изучение истории и развитие двигателей внутреннего сгорания. Более подробно изучить конструкцию и типы двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрение принципа работы двигателей внутреннего сгорания.

Актуальность этой темы заключается в том, что двигатели внутреннего сгорания играют важную роль в жизни человека.

Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвычайно разнообразно: они приводят в движение самолеты, моторные суда, легковые автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания установлены на речных и морских судах. Несмотря на то, что двигатели внутреннего сгорания являются очень несовершенным типом тепловых машин (низкий КПД, громкий шум, токсичные выбросы, меньше ресурсов) из-за их автономности (в требуемом топливе содержится гораздо больше энергии, чем в лучших электрических батареях), двигатели внутреннего сгорания очень распространены, например, на транспорте.

История возникновения и развития

Двигатель внутреннего сгорания (dvs) — тепловой двигатель, в котором химическая энергия горения топлива в рабочей камере преобразуется в механическую работу.

Они создали двигатель внутреннего сгорания в середине 19 века, когда паровой двигатель был нераздельным правилом в движении. В то время светящийся газ использовался для освещения улиц. Свойства нового топлива дали изобретателям идею, что поршень в цилиндре может перемещать газовую смесь, а не пар. На вопрос о том, как эта смесь может воспламениться, ответ на другой технический вопрос помог — индукционная катушка для генерации электрической искры.

Варианты и конструкция двигателей внутреннего сгорания

В соответствии с методом газообмена, двигатели внутреннего сгорания делятся на двухтактные и четырехтактные. Рабочий цикл четырехтактного двигателя выполняется в 4-х поршневых движениях (цикл), т.е. при 2-х оборотах коленчатого вала. Первый ход — всасывание. Второй ход — сжатие. Третий ход — рабочий. Четвертый ход — освобождение.

Двухтактный карбюраторный двигатель внутреннего сгорания работает в два хода поршня или в один оборот коленчатого вала. Процессы сжатия, сгорания и расширения практически идентичны процессам в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания. При тех же условиях двухтактный двигатель должен быть в два раза мощнее четырехтактного, так как мощность двухтактного двигателя с карбюратором в два раза выше у двухтактного, но на практике мощность двухтактного двигателя с карбюратором часто не превышает мощность четырехтактного двигателя с тем же диаметром цилиндра и ходом, а еще ниже. Это связано с тем, что значительная часть хода (20% -35%) поршня выполняется при открытых клапанах, когда давление в цилиндре низкое и двигатель практически не работает.

Дизельные и карбюраторные двигатели отличаются по типу и способу воспламенения горючей смеси. Дизельные двигатели работают, воспламеняя топливо в воздушной среде. Воспламеняющаяся смесь воспламеняется за счет повышения температуры воздуха, сжатого в цилиндрах и распыляющих топливные форсунки. Дизельные двигатели также способны развивать более высокую мощность. Кроме того, КПД дизельных двигателей достигает 35-40%, что заметно выше КПД карбюраторных двигателей: 25-30%.

В методе формирования горючей смеси используются двигатели с внутренней и внешней смесью. Внутреннее перемешивание происходит в дизельных двигателях, воздух перед зажиганием поглощается отдельно и насыщается распыленным дизельным топливом в цилиндрах.

Внешняя смесь используется для бензина и бензина. Всасываемый двигателем воздух смешивается с бензином или газом в карбюраторе или смесителе до тех пор, пока топливная смесь не попадет в цилиндры. Двигатели с жидкостным и воздушным охлаждением известны по методу охлаждения.

Двигатели с жидкостным охлаждением обеспечивают более равномерную работу при колебаниях температуры окружающей среды и являются предпочтительными для многих базовых машин. Охлаждающие жидкости — это вода или антифриз, замерзающие при более низкой температуре (до минус 40oC).

Двигатели с воздушным охлаждением охлаждаются воздушным потоком, который выбрасывается вентилятором на оребренные поверхности цилиндров.

Двигатель внутреннего сгорания

Основным преимуществом двигателей внутреннего сгорания и других тепловых двигателей (например, реактивных двигателей) перед гидравлическими и электрическими является их независимость от постоянных источников энергии (водных ресурсов, электростанций и т.д.); в этом контексте оборудование, оснащенное двигателями внутреннего сгорания, может свободно передвигаться и находиться в любом месте. Это привело к широкому использованию двигателей внутреннего сгорания на транспортных средствах (легковые автомобили, дорожно-строительная техника, самоходная военная техника и т.д.). ).

Основные компоненты МКО.

Двигатели внутреннего сгорания представляют собой сложную единицу, состоящую из ряда компонентов и систем.

Наконечник двигателя представляет собой группу неподвижных деталей, которые составляют основу всех других механизмов и систем. Корпус включает в себя корпус блока, головку (головки) цилиндров, крышки подшипников коленчатого вала, крышки корпуса переднего и заднего блока, масляный поддон и ряд мелких деталей.

Механизм перемещения — группа подвижных частей, которые принимают давление газа в цилиндрах и преобразуют это давление в крутящий момент на коленчатом валу двигателя. Механизм движения включает в себя поршневую группу (поршень, шатун, коленчатый вал и маховик), распределительный вал (распределительный вал), приводимый в движение коленчатым валом, и толкатели, штоки и качающиеся рычаги, открывающие клапаны. Клапаны закрыты пружинами клапана.

Система смазки — система узлов и каналов, снабжающих движущиеся поверхности смазочным материалом. Масло в масляном поддоне перекачивается в фильтр грубой очистки, а затем через главный масляный канал в блочном корпусе под давлением подается на подшипники коленчатого вала, подшипники распределительного вала, шестерни и детали газораспределительного механизма. Цилиндры, толкатели и другие детали смазываются масляным туманом, образующимся при распылении масла из зазора подшипников вращающихся деталей.

Двигательная установка готовит горючую смесь из топлива и воздуха в соотношении, соответствующем режиму работы, и в количестве, зависящем от мощности двигателя. Система состоит из топливного бака, топливного всасывающего насоса, топливного фильтра, труб и карбюратора, который является основным компонентом системы.

Система зажигания используется для создания в камере сгорания искры, которая зажигает рабочую смесь. Система зажигания состоит из источника питания — генератора и батареи — и прерывателя, от которого зависит время зажигания. В то время, когда двигатели внутреннего сгорания не имели электрического зажигания, использовались калибраторы зажигания.

Стартерная система состоит из электрического стартера, передач от стартера к маховику, блока питания (аккумуляторной батареи) и элементов дистанционного управления.

Заключение

В этой исследовательской работе я изучал историю возникновения и развития, структуру, варианты и принцип работы двигателей внутреннего сгорания и получил дополнительные знания по этой теме.

В будущем планируется создать рабочую модель двигателя внутреннего сгорания, обладающую теоретическими знаниями.

Список литературы

К.С. Шестопалов Устройство, обслуживание легкового автомобиля. Учебник.
Двигатели внутреннего сгорания, т.1-3, 1956 .
Двигатели внутреннего сгорания, 1965 год.
Восьмой класс физики, 2004.
Великая энциклопедия Кирилла и Мефодия 2003 г.
Большой список учащихся 5-11 классов.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Изучение особенностей процесса наполнения, сжатия, сгорания и расширения, которые непосредственно влияют на рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания. Анализ индикаторных и эффективных показателей. Построение индикаторных диаграмм рабочего процесса.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	30.10.2013
Размер файла	177,2 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Курсовой проект

Расчет рабочего цикла и газообмена в ДВС

Санкт-Петербург 2013г

Содержание

1. Исходные данные

2. Процесс наполнения

3. Процесс сжатия

4. Процесс сгорания

5. Процесс расширения

6. Индикаторные показатели

7. Эффективные показатели

8. Размеры цилиндра

9. Построение индикаторных диаграмм

Литература

Введение

1. Исходные данные

1.- эффективная мощность

2.- частота вращения

3. - давление окружающей среды

4. - температура окружающей среды

5.- геометрическая степень сжатия

6.- коэффициент избытка воздуха

7.- коэффициенты использования теплоты

8. - давление остаточных газов

9. - температура остаточных газов

10. - коэффициент остаточных газов

11. - подогрев заряда от стенок цилиндра

12. - давление в начале сжатия

13. - механический КПД

14. - коэффициент дозарядки

15. - коэффициент очистки объема сжатия

16. - коэффициент равный отношению теплоемкостей остаточных газов и свежего заряда

2. Процесс наполнения

Температуру воздуха перед впускными органами для четырехтактных двигателей без надува считаем равной температуре окружающей среды:

Коэффициент наполнения:

Коэффициент остаточных газов:

Температура рабочего тела в начале сжатия:

3. Процесс сжатия

Средний показатель политропы сжатия:

Пусть, тогда температура в конце сжатия:

Уточним показатель политропы сжатия:

Температура в конце сжатия:

Давление в конце сжатия:

4. Процесс сгорания

Количество свежего заряда:

Количество продуктов сгорания:

Теоретический коэффициент молекулярного изменения:

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

Доля топлива сгоревшего в точке (z):

Коэффициент молекулярного изменения в точке (z):

Теплотворная способность топлива:

где - потеря от неполноты сгорания топлива.

Средняя мольная теплоемкость рабочего тела в точке (z):

Максимальная температура сгорания:

Теоретическое максимальное давление:

5. Процесс расширения

Степень последующего расширения для бензинового двигателя: .

Средняя мольная теплоемкость рабочего тела в точке (b):

для бензинового двигателя: и

Показатель политропы расширения:

Пусть , тогда температура в конце расширения:

Уточним показатель политропы расширения

Температура в конце расширения:

Давление в конце расширения:

6. Индикаторные показатели

Среднее индикаторное давление теоретического цикла:

Среднее индикаторное давление цикла:

Индикаторный КПД:

Удельный индикаторный расход топлива:

7. Эффективные показатели

Среднее эффективное давление:

Эффективный КПД:

Удельный эффективный расход топлива:

8. Размеры цилиндра

Число цилиндров примем равным .

Рабочий объем одного цилиндра:

где - коэффициент тактности для четырехтактного бензинового двигателя.

Примем .

Диаметр цилиндра:

Ход поршня:

Скорость поршня:

9. Построение индикаторных диаграмм

Определение объема в характерных точках.

Объем в точке:

Объем в точке(a):

Объем в точке (z):

Объем в точке (b):

Рисунок 1. Индикаторная диаграмма рабочего процесса в P-Vкоординатах.

Таблица 1. Некоторые параметры рабочего процесса в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

Пример расчета для =90 o :

Текущее значение перемещение поршня:

где- радиус кривошипа,- отношение радиуса кривошипа к длине шатуна, - угол поворота кривошипа, отсчитанный от ВМТ.

Текущее значение объема:

Текущее значение объем сжатия и расширения:

Текущее значение степени сжатия:

Текущие значения давлений на политропах сжатия и расширения:

Рисунок 2. Индикаторная диаграмма рабочего процесса в P-?координатах.

Литература

1. “Расчет рабочего цикла и газообмена в ДВС” пособие по курсовому проектированию, А.И. Костин, 2009г.

2. “Теория двигателей внутреннего сгорания”, Н.Х. Дьяченко, 1974г.

Подобные документы

Общие сведения о двигателе внутреннего сгорания, его устройство и особенности работы, преимущества и недостатки. Рабочий процесс двигателя, способы воспламенения топлива. Поиск направлений совершенствования конструкции двигателя внутреннего сгорания.

реферат [2,8 M], добавлен 21.06.2012

Определение параметров рабочего тела в конце тактов наполнения, в процессе сжатия и в конце процесса сгорания. Определение индикаторных и эффективных показателей дизеля. Расчет геометрических размеров цилиндра. Построение индикаторной диаграммы.

контрольная работа [870,0 K], добавлен 08.08.2011

Характеристика дизельного топлива двигателей внутреннего сгорания. Расчет стехиометрического количества воздуха на 1 кг топлива, объемных долей продуктов сгорания и параметров газообмена. Построение индикаторной диаграммы, политропы сжатия и расширения.

курсовая работа [281,7 K], добавлен 15.04.2011

Описание основного назначения и применения двигателя. Выбор исходных данных по расчету. Расчёты процессов: наполнения, сжатия, сгорания, расширения. Определение индикаторных и эффективных показаний. Построение теоретической индикаторной диаграммы.

курсовая работа [287,0 K], добавлен 25.01.2010

Выполнение теплового расчёта двигателя внутреннего сгорания и определение его индикаторных, эффективных, термических, механических показателей, а также геометрических размеров цилиндра. Построение индикаторной диаграммы на основе полученных данных.

курсовая работа [886,3 K], добавлен 10.07.2011

Тепловой расчет двигателя: процесс впуска, сжатия, сгорания и расширения газов. Расчет индикаторных и эффективных показателей двигателя. Построение регуляторной характеристики тракторного дизеля. Кинематический расчет двигателя и расчет маховика.

курсовая работа [196,2 K], добавлен 20.10.2009

Рассмотрение термодинамических циклов двигателей внутреннего сгорания с подводом теплоты при постоянном объёме и давлении. Тепловой расчет двигателя Д-240. Вычисление процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения. Эффективные показатели работы ДВС.

Способ продувки, называемый поперечно-щелевой (рис. 91,а). Его особенность заключается в том, что выпускные 3 и продувочные 4 окна расположены с разных сторон втулки цилиндра. Они соединены соответственно с выпускным коллектором 2 и с ресивером продувочного воздуха 5. Продувочным окнам придан наклон вверх, в связи с чем воздух движется сначала к крышке цилиндра, затем, вытесняя отработавшие газы, меняет направление на обратное.

Чтобы к моменту открытия продувочных окон давление в цилиндре успело снизиться и стать ниже давления продувочного воздуха, выпускные окна 3 предусмотрены выше продувочных 4. Однако в этом случае поршень 1, двигаясь вверх, закроет сначала продувочные окна, выпускные будут еще частично открыты Процесс продувки после закрытия продувочных окон заканчивается, следовательно, через неполностью закрытые выпускные окна будет выходить (частичная утечка) свежий заряд воздуха. Чтобы избежать это явление, у крупных двигателей выпускные и продувочные окна выполняют одинаковой высоты, но в ресивере продувочного воздуха ставят невозвратные клапаны, которые предотвращают заброс отработавших газов из цилиндра в ресивер при открытии окон; продувка начнется лишь при падении давления в цилиндре после открытия выпускных окон. При движении же поршня вверх продувочный воздух будет поступать до момента закрытия и тех и других окон. С той же целью в некоторых крупных двигателях на выпускном патрубке ставят приводной золотник, привод которого регулируют так, чтобы в момент перекрытия поршнем продувочных окон золотник перекрыл выпускные.

Способ поперечно-щелевой продувки широко распространен вследствие его простоты. В двигателях морского флота встречается петлевая продувка (рис. 91,6). Выпускные 3 и продувочные 4 окна расположены с одной стороны цилиндра, причем выпускные — над продувочными. Выпускной коллектор 2 и ресивер продувочного воздуха 1 находятся с одной стороны двигателя. При таком расположении окон продувочный воздух омывает цилиндр по всему контуру, начиная с днища поршня 5. Это очень важно, так как продувочный воздух охлаждает днище поршня. В данном случае продувочным окнам придан небольшой наклон вниз, а днищу поршня — вогнутая форма.

Качество очистки цилиндра при петлевой продувке несколько выше, но утечка свежего заряда больше, чем при поперечно-щелевом способе продувки. Поэтому в двигателях большой мощности на выпускных патрубках ставят золотники, перекрывающие вы пускной патрубок по окончании продувки.

При рассмотренных схемах продувки в цилиндре движутся встречные потоки воздуха и выпускных газов, вследствие чего воздух и газы перемешиваются. В местах изменения направления движения воздуха появляются вихри, в связи с чем там остаются отработавшие газы. Поэтому качество очистки цилиндря в таких двигателях ниже, чем в четырехтактных.

Рис. 91 Способы контурных продувок

Качественная (не уступающая очистке в четырехтактных двигателях) очистка цилиндра обеспечивается при прямоточных способах продувки. Суть способа заключается в том, что выпуск газов происходит с одного конца цилиндра, а впуск продувочного воздуха — с другого. Это достигают установкой в крышке цилиндра выпускных клапанов 1 (рис. 92,а). Поршень 2 открывает лишь продувочные окна а, а клапаны 1 открываются с помощью привода, как и у четырехтактных двигателей. Продувочные окна а расположены по всей окружности цилиндра, причем им придан тангенциальный наклон для образования спирального вихря продувочного воздуха. Ресивер продувочного воздуха б опоясывает втулку цилиндров по всей окружности.

Рис. 92 Способы прямоточных продувок

Так, прямоточно-клапанный способ продувки применен в двигателях 10Д40, имеющих наибольшую на речном флоте агрегатную мощность.

В дизелях большой мощности широко применяют также прямоточно-щелевой способ продувки (рис. 92,6). В цилиндре предусмотрены два поршня: верхний 5 и нижний 7. Верхние поршни двигателя работают на верхний коленчатый вал 4, а нижние — на основной нижний вал 8. Валы сообщены вертикальным валом 3 и коническими шестернями. Верхний поршень 5 открывает и закрывает продувочные окна в, а нижний — выпускные г. Поршни движутся противоположно. Когда они сходятся к внутренней мертвой точке, в цилиндре происходит сжатие и форсунка 6 впрыскивает топливо. Затем под давлением газа поршни расходятся, открывая в конце хода расширения выпускные (поршень 7) и впускные (поршень 5) окна. Рассмотренный способ продувки предусмотрен в отечественных тепловозных двигателях Д100.

Двигатели с противоположно движущимися поршнями (ПДП) строят и многорядными.

Так, в отечественном дизеле марки 58 (16ДНП23/2Х30, 16ДРПН23/2Х30) мощностью 3312 кВт при частоте вращения 643 мин -1 два ряда цилиндров с ПДП при четырех коленчатых валах Встречаются двигатели ПДП с другими кинематическими схемами треуголь

При прямоточном способе продувки легко осуществить дозарядку цилиндра, если предусмотреть закрытие выпускных окон или клапанов раньше продувочных. У двигателей с ПДП для этого верхний и нижний кривошипы располагают под углом, отличным от 180°, ходы поршней делают разными.

Диаграммы газораспределения. Так как рабочий цикл двухтактного двигателя совершается за 360° п. к. в., диаграмма его газораспределения имеет вид кольца (рис, 93). При простейшем способе поперечно-щелевой или петлевой продувки (рис 93, а) угол характеризующий продолжительность выпуска, всегда больше угла а3 продувки выпускные окна открываются раньше, а закрываются позднее продувочных. При прямоточных и некоторых других способах продувка может быть закончена даже позднее выпуска. Поэтому продолжительность впуска (угол а₃> рис. 93,6) может быть больше продолжительности выпуска (угол а2) В этом случае по окончании выпуска происходит так называемая дозарядка цилиндра.

В обеих диаграммах (см. рис. 93) угол а1 является углом опережения подачи топлива.

Рис. 93 Диаграммы газораспределения двухтактных дизелей

Рис. 94 Поршневой продувочный насос

Рис. 95 Схема работы роторного продувочного насоса

Поршневой продувочный насос

Продувочный воздух вырабатывают продувочные насосы. В простейшем варианте таким насосом может быть кривошипная камера (т. е. картерное пространство) при условии, что двигатель одноцилиндровый или кривошипные камеры цилиндров разобщены. При движении поршня вверх в кривошипной камере создается разрежение и в нее засасывается из атмосферы воздух. При движении поршня вниз сжимаемый поршнем в камере воздух поступает через канал и продувочные окна в цилиндр.

В судовых дизелях устанавливают специальные продувочные насосы — поршневые, роторные или центробежные— с приводом от коленчатого вала, создающие избыточное давление воздуха 10—50 кПа.

Поршневые насосы используют для тихоходных двигателей, причем иногда (рис. 94) их изготовляют с двумя поршнями на одном штоке (тип тандем). Цилиндр 10 насоса промежуточном днищем 14 разделен на две полости, каждая из которых является насосом двойного действия. Соответственно этому на штоке 4 насоса закреплены два поршня: верхний 11 и нижний 16. Шток соединен с крейцкопфом 3 и приводится в движение шатуном 2 от приставного кривошипа 18 коленчатого вала.

В цилиндре насоса установлены секции пластинчатых клапанов: всасывающих 5, 6, 9 и нагнетательных 12,

13, 15, 17. К всасывающим клапанам по патрубку 8 поступает воздух из атмосферы; от нагнетательных клапанов он направляется в полость а и из нее—в ресивер.

Если поршни будут двигаться вниз, в верхних полостях будет происходить всасывание. Атмосферный воздух через клапаны 6, 9 поступит в верхние полости, а из нижних нагнетаемый воздух пройдет через клапаны 13, 17 в полость а и далее в ресивер продувочного воздуха.

После того как поршни из н. м. т. начнут двигаться вверх, воздух будет засасываться через клапаны 5 и 7 в нижние полости, а из верхних полостей нагнетаемый воздух пойдет через клапаны 12 и 15 в ресивер.

Конструкция всасывающих и нагнетательных клапанов одинаковая. Они состоят из ряда пластин 1, закрепленных одним концом на корпусе 19. При движении воздуха из внутренней части корпуса 19 пластины отгибаются и пропускают его. Обратное движение воздуха невозможно, так как пластины ложатся на корпус, закрывая проходные щели. Над пластинами установлены отбойники 20.

Роторный продувочный насос. Некоторые двухтактные двигатели оборудованы роторными продувочными насосами.

На рис. 95 изображена схема роторного насоса, установленного в двигателях Д100 и 37Д. Внутри корпуса 1 расположены два трехлопастных ротора 2 и 3. Валы, на которые насажены роторы, сцеплены внешними шестернями и вращаются синхронно. Зазоры между роторами 2 и 3 и стенками корпуса и роторами небольшие.

При вращении роторы переносят воздух в направлении, показанном стрелками. Сравнивая приведенные на рис. 95 три последовательных положения роторов, можно установить, что затушеванная площадь справа от роторов уменьшается, т. е. они вытесняют воздух в ресивер. В то же время площадь слева увеличивается (из сравнения положения I с положениями II и III), т. е. происходит всасывание. Продувочный насос такого типа может быть только у нереверсивного двигателя.

Значительный рост всех отраслей народного хозяйства требует перемещения большого количества грузов и пассажиров. Высокая маневренность, проходимость и приспособленность для работы в различных условиях делает автомобиль одним из основных средств перевозки грузов и пассажиров.

Важную роль играет автомобильный транспорт в освоении восточных и нечерноземных районов нашей страны. Отсутствие развитой сети железных дорог и ограничение возможностей использования рек для судоходства делают автомобиль главным средством передвижения в этих районах.

Автомобильный транспорт в России обслуживает все отрасли народного хозяйства и занимает одно из ведущих мест в единой транспортной системе страны. На долю автомобильного транспорта приходится свыше 80% грузов, перевозимых всеми видами транспорта вместе взятыми, и более 70% пассажирских перевозок.

Автомобильный транспорт создан в результате развития новой отрасли народного хозяйства - автомобильной промышленности, которая на современном этапе является одним из основных звеньев отечественного машиностроения.

Начало создания автомобиля было положено более двухсот лет назад (название "автомобиль" происходит от греческого слова autos - "сам" и латинского mobilis - "подвижный"), когда стали изготовлять "самодвижущиеся" повозки. Впервые они появились в России. В 1752 г. русский механик-самоучка крестьянин Л.Шамшуренков создал довольно совершенную для своего времени "самобеглую коляску", приводимого в движение силой двух человек. Позднее русский изобретатель И.П.Кулибин создал "самокатную тележку" с педальным приводом. С появлением паровой машины создание самодвижущихся повозок быстро продвинулось вперед. В 1869-1870 гг. Ж.Кюньо во Франции, а через несколько лет и в Англии были построены паровые автомобили. Широкое распространение автомобиля как транспортного средства начинается с появлением быстроходного двигателя внутреннего сгорания. В 1885 г. Г.Даймлер (Германия) построил мотоцикл с бензиновым двигателем, а в 1886 г. К.Бенц - трехколесную повозку. Примерно в это же время в индустриально развитых странах (Франция, Великобритания, США) создаются автомобили с двигателями внутреннего сгорания.

В конце XIX века в ряде стран возникла автомобильная промышленность. В царской России неоднократно делались попытки организовать собственное машиностроение. В 1908 г. производство автомобилей было организовано на Русско-Балтийском вагоностроительном заводе в Риге. В течение шести лет здесь выпускались автомобили, собранные в основном из импортных частей. Всего завод построил 451 легковой автомобиль и небольшое количество грузовых автомобилей. В 1913 г. автомобильный парк в России составлял около 9000 автомобилей, из них большая часть - зарубежного производства. После Великой Октябрьской социалистической революции практически заново пришлось создавать отечественную автомобильную промышленность. Начало развития российского автомобилестроения относится к 1924 году, когда в Москве на заводе АМО были построены первые грузовые автомобили АМО-Ф-15.

В период 1931-1941 гг. создается крупносерийное и массовое производство автомобилей. В 1931 г. на заводе АМО началось массовое производство грузовых автомобилей. В 1932 г. вошел в строй завод ГАЗ.

В 1940 г. начал производство малолитражных автомобилей Московский завод малолитражных автомобилей. Несколько позже был создан Уральский автомобильный завод. За годы послевоенных пятилеток вступили в строй Кутаисский, Кременчугский, Ульяновский, Минский автомобильные заводы. Начиная с конца 60-х гг., развитие автомобилестроения характеризуется особо быстрыми темпами. В 1971 г. вступил в строй Волжский автомобильный завод им. 50-летия СССР.

За последние годы заводами автомобильной промышленности освоены многие образцы модернизированной и новой автомобильной техники, в том числе для сельского хозяйства, строительства, торговли, нефтегазовой и лесной промышленности.

В настоящее время существует большое количество устройств, использующих тепловое расширение газов. К таким устройствам относится карбюраторный двигатель, дизели, турбореактивные двигатели и т.д.

Тепловые двигатели могут быть разделены на две основные группы:

1. Двигатели с внешним сгоранием - паровые машины, паровые турбины, двигатели Стирлинга и т.д.

2. Двигатели внутреннего сгорания. В качестве энергетических установок автомобилей наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания, в которых процесс сгорания

топлива с выделением теплоты и превращением ее в механическую работу происходит непосредственно в цилиндрах. На большинстве современных автомобилей установлены двигатели внутреннего сгорания.

Наиболее экономичными являются поршневые и комбинированные двигатели внутреннего сгорания. Они имеют достаточно большой срок службы, сравнительно небольшие габаритные размеры и массу. Основным недостатком этих двигателей следует считать возвратно-поступательное движение поршня, связанное с наличием кривошатунного механизма, усложняющего конструкцию и ограничивающего возможность повышения частоты вращения, особенно при значительных размерах двигателя.

А теперь немного о первых ДВС. Первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) был создан в 1860 г. французским инженером Этвеном Ленуаром, но эта машина была еще весьма несовершенной.

В 1862 г. французский изобретатель Бо де Роша предложил использовать в двигателе внутреннего сгорания четырехтактный цикл:

3. горение и расширение;

Эта идея была использована немецким изобретателем Н.Отто, построившим в 1878 г. первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. КПД такого двигателя достигал 22%, что превосходило значения, полученные при использовании двигателей всех предшествующих типов.

Быстрое распространение ДВС в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и стационарной энергетике была обусловлена рядом их положительных особенностей.

Осуществление рабочего цикла ДВС в одном цилиндре с малыми потерями и значительным перепадом температур между источником теплоты и холодильником обеспечивает высокую экономичность этих двигателей. Высокая экономичность - одно из положительных качеств ДВС.

Среди ДВС дизель в настоящее время является таким двигателем, который преобразует химическую энергию топлива в механическую работу с наиболее высоким КПД в широком диапазоне изменения мощности. Это качество дизелей особенно важно, если учесть, что запасы нефтяных топлив ограничены.

К положительным особенностям ДВС стоит отнести также то, что они могут быть соединены практически с любым потребителем энергии. Это объясняется широкими возможностями получения соответствующих характеристик изменения мощности и крутящего момента этих двигателей. Рассматриваемые двигатели успешно используются на автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных машинах, тепловозах, судах, электростанциях и т.д., т.е. ДВС отличаются хорошей приспособляемостью к потребителю.

Сравнительно невысокая начальная стоимость, компактность и малая масса ДВС позволили широко использовать их на силовых установках, находящих широкое применение и имеющих небольшие размеров моторного отделения.

Установки с ДВС обладают большой автономностью. Даже самолеты с ДВС могут летать десятки часов без пополнения горючего.

Важным положительным качеством ДВС является возможность их быстрого пуска в обычных условиях. Двигатели, работающие при низких температурах, снабжаются специальными устройствами для облегчения и ускорения пуска. После пуска двигатели сравнительно быстро могут принимать полную нагрузку. ДВС обладают значительным тормозным моментом, что очень важно при использовании их на транспортных установках.

Положительным качеством дизелей является способность одного двигателя работать на многих топливах. Так известны конструкции автомобильных многотопливных двигателей, а также судовых двигателей большой мощности, которые работают на различных топливах - от дизельного до котельного мазута.

Но наряду с положительными качествами ДВС обладают рядом недостатков. Среди них ограниченное по сравнению, например с паровыми и газовыми турбинами агрегатная мощность, высокий уровень шума, относительно большая частота вращения коленчатого вала при пуске и невозможность непосредственного соединения его с ведущими колесами потребителя, токсичность выхлопных газов, возвратно-поступательное движение поршня, ограничивающие частоту вращения и являющиеся причиной появления неуравновешенных сил инерции и моментов от них.

Но невозможно было бы создание двигателей внутреннего сгорания, их развития и применения, если бы не эффект теплового расширения. Ведь в процессе теплового расширения нагретые до высокой температуры газы совершают полезную работу. Вследствие быстрого сгорания смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, резко повышается давление, под воздействием которого происходит перемещение поршня в цилиндре. А это-то и есть та самая нужная технологическая функция, т.е. силовое воздействие, создание больших давлений, которую выполняет тепловое расширение, и ради которой это явление применяют в различных технологиях и в частности в ДВС.

Читайте также: