Двигатель внутренего сгорания что это

Что такое двигатель внутреннего сгорания

Все двигатели преобразуют какую-нибудь энергию в работу. Двигатели бывают разные – электрические, гидравлические, тепловые и т.д., в зависимости от того, какой вид энергии они преобразуют в работу. ДВС — двигатель внутреннего сгорания, это тепловой двигатель, в котором в полезную работу преобразуется теплота сгорающего в рабочей камере топлива, внутри двигателя. Также существуют двигателя с внешним сгоранием — это реактивные двигатели самолётов, ракет и т.д. в этих двигателях сгорание внешнее, поэтому они называются двигателями с внешним сгоранием.

Но простой обыватель чаще сталкивается с двигателем автомобиля и понимают под двигателем именно поршневой двигатель внутреннего сгорания. В поршневом ДВС, сила давления газов, возникающая при сгорании топлива в рабочей камере, воздействует на поршень, который совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя и передаёт усилие на кривошипно-шатунный механизм, который преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Но это очень упрощенный взгляд на ДВС. На самом деле, в ДВС сосредоточены сложнейшие физические явления, пониманию которых посвятили себя многие выдающиеся ученые. Чтобы ДВС работал, в его цилиндрах, сменяя друг друга, происходят такие процессы, как подача воздуха, впрыск и распыление топлива, его смешивание с воздухом, воспламенение образовавшейся смеси, распространение пламени, удаление отработавших газов. На каждый процесс отводится несколько тысячных долей секунды. Добавьте к этому процессы, которые протекают в системах ДВС: теплообмен, течение газов и жидкостей, трение и износ, химические процессы нейтрализации отработавших газов, механические и тепловые нагрузки. Это далеко не полный перечень. И каждый из процессов должен быть организован наилучшим образом. Ведь из качества протекающих в ДВС процессов складывается качество двигателя в целом – его мощность, экономичность, шумность, токсичность, надежность, стоимость, вес и размеры.

Читайте также

Двигателя внутреннего сгорания бывают разные: 2-х танктные, 4-х тактные, дизельные, бензиновые, со смешенным питанием, карбюраторные, инжекторные и т.д. и это далеко не полный список! Как видите, вариантов двигателей внутреннего сгорания очень много, но если стоит затронуть классификацию ДВС, то для подробного рассмотрения всего объёма материала понадобится минимум 20-30 страниц — большой объём, не так ли? И это только классификация.

1 — Щуп для замера уровня масла в картере
2 — Шатун
3 — Маслозаборник
4 — Насос шестеренчатый
5 — Ведущая шестерня насоса
6 — Приводной вал НШ
7 — Подшипник скольжения (вкладыш)
8 — Вал коленчатый
9 — Манжета хвостовика коленчатого вала
10 — Болт для крепления шкива
11 — Шкив, служит для привода генератора, насоса водяного охлаждения
12 — Ремень клиноременной передачи
13 — Ведущая звездочка КШМ
14 — Звездочка привода НШ
15 — Генератор
16 — Лобовая часть ДВС
17 — Натяжитель цепи
18 — Вентилятор
19 — Цепь привода ГРМ
20 — Клапан впускной
21 — Клапан выпускной

22 — Звездочка распределительного вала
23 — Корпус распределительного вала
24 — Вал распределительный ГРМ
25 — Пружина клапана
26 — Крышка ГРМ
27 — Крышка заливная
28 — Толкатель
29 — Втулка клапан
30 — Головка блока цилиндров
31 — Пробка системы охлаждения
32 — Свеча зажигания
33 — Прокладка головки блока цилиндров
34 — Поршень
35 — Корпус манжеты
36 — Манжета
37 — Полукольцо от осаго смещения
38 — Крышка опоры коленчатого вала
39 — Маховик
40 — Блок цилиндров
41 — Крышка картера сцепления
42 — Поддон картера

Ни одна область деятельности несравнима с поршневыми ДВС по масштабам, количеству людей занятых в разработке, производстве и эксплуатации. В развитых странах деятельность четверти самодеятельного населения прямо или косвенно связана с поршневым двигателестроением. Двигателестроение, как исключительно наукоемкая область, определяет и стимулирует развитие науки и образования. Общая мощность поршневых двигателей внутреннего сгорания составляет 80 – 85% мощности всех энергоустановок мировой энергетики. На автомобильном, железнодорожном, водном транспорте, в сельском хозяйстве, строительстве, средствах малой механизации, ряде других областей, поршневой ДВС как источник энергии пока не имеет должной альтернативы. Мировое производство только автомобильных двигателей непрерывно увеличивается, превысив 60 миллионов единиц в год. Количество производимых в мире малоразмерных двигателей также превышает десятки миллионов в год. Даже в авиации поршневые двигатели доминируют по суммарной мощности, количеству моделей и модификаций и количеству установленных на самолеты двигателей. В мире эксплуатируется несколько сотен тысяч самолетов с поршневыми ДВС (бизнес-класса, спортивных, беспилотных и т.д.). В США на долю поршневых двигателей приходится около 70% мощности всех двигателей, установленных на гражданских летательных аппаратах.

Но со временем всё меняется и скоро мы увидим и будем эксплуатировать принципиально другие типы двигателей, которые будет иметь высокие эксплуатационные показатели, высокий КПД, простота конструкции и главное — экологичность. Да, всё верно, главным минусом двигателя внутреннего сгорания является его экологическая характеристика. Как бы не оттачивали работу ДВС, какие бы системы не внедряли, он всё равно оказывается существенное влияние на наше здоровье. Да, теперь можно с уверенностью сказать, что существующая технология моторостроения чувствует «потолок» — это такое состояние, когда та, или иная технология полностью исчерпала свои возможность, полностью выжато, всё что можно было сделать — уже сделано и с точки зрения экологии принципиально НИЧЕГО уже не изменить в существующих типах ДВС. Стоит вопрос: нужно полностью менять принцип работы двигателя, его энергоноситель (нефтяные продукты) на что-то новое, принципиально иное (водород, электричество, энергия атома, гравитацию, инерцию и т.д.). Но, к сожалению, это дело не одного дня или даже года, нужны десятилетия.

Читать еще: Airbus a320 сколько двигателей

Пока ещё не одно поколение ученых и конструкторов будут исследовать и совершенствовать старую технологию постепенно подходя всё ближе и ближе к стенке, через которую уже будет невозможно перескочить (физически это не возможно). Еще очень долго ДВС будет давать работу тем, кто его производит, эксплуатирует, обслуживает и продает. Почему? Всё очень просто, но в то же время эту простую истину далеко не все понимают и принимают. Главная причина замедления внедрения принципиально иных технологий — капитализм. Да, как бы это странно не звучало, но именно капитализм, та система, которая как кажется должна быть заинтересована в новых технологиях, тормозит развитие человечества! Всё очень просто — нужно зарабатывать. Как же быть с теми нефтяными вышками, нефтезаводами и доходами?

ДВС «хоронили» неоднократно. В разное время на смену ему приходили электродвигатели на аккумуляторах, топливные элементы на водороде и многое другое. ДВС неизменно побеждал в конкурентной борьбе. И даже проблема исчерпания запасов нефти и газа – это не проблема ДВС. Существует неограниченный источник топлива для ДВС. По последним данным, нефть может восстанавливаться, а что это значит для нас ?

Характеристики ДВС

При одних и тех же конструктивных параметрах у разных двигателей такие показатели, как мощность, крутящий момент и удельный расход топлива, могут отличаться. Это связано с такими особенностями, как количество клапанов на цилиндр, фазы газораспределения и т. п. Поэтому для оценки работы двигателя на разных оборотах используют характеристики — зависимость его показателей от режимов работы. Характеристики определяются опытным путем на специальных стендах, так как теоретически они рассчитываются лишь приблизительно.

Как правило, в технической документации к автомобилю приводятся внешние скоростные характеристики двигателя (рисунок слева), определяющие зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от числа оборотов коленвала при полной подаче топлива. Они дают представление о максимальных показателях двигателя.

Показатели двигателя (упрощенно) изменяются по следующим причинам. С увеличением числа оборотов коленвала растет крутящий момент благодаря тому, что в цилиндры поступает больше топлива. Примерно на средних оборотах он достигает своего максимума, а затем начинает снижаться. Это происходит из-за того, что с увеличением скорости вращения коленвала начинают играть существенную роль инерционные силы, силы трения, аэродинамическое сопротивление впускных трубопроводов, ухудшающее наполнение цилиндров свежим зарядом топливо-воздушной смеси, и т. п.

Быстрый рост крутящего момента двигателя указывает на хорошую динамику разгона автомобиля благодаря интенсивному увеличению силы тяги на колесах. Чем дольше величина момента находится в районе своего максимума и не снижается, тем лучше. Такой двигатель более приспособлен к изменению дорожных условий и реже придется переключать передачи.

Мощность растет вместе с крутящим моментом и даже, когда он начинает снижаться, продолжает увеличиваться благодаря повышению оборотов. После достижения максимума мощность начинает снижаться по той же причине, по которой уменьшается крутящий момент. Обороты несколько выше максимальной мощности ограничивают регулирующими устройствами, так как в этом режиме значительная часть топлива расходуется не на совершение полезной работы, а на преодоление сил инерции и трения в двигателе. Максимальная мощность определяет максимальную скорость автомобиля. В этом режиме автомобиль не разгоняется и двигатель работает только на преодоление сил сопротивления движению — сопротивления воздуха, сопротивления качению и т. п.

Величина удельного расхода топлива также меняется в зависимости от оборотов коленвала, что видно на характеристике. Удельный расход топлива должен находиться как можно дольше вблизи минимума; это указывает на хорошую экономичность двигателя. Минимальный удельный расход, как правило, достигается чуть ниже средних оборотов, на которых в основном и эксплуатируется автомобиль при движении в городе.

Пунктирной линией на графике выше показаны более оптимальные характеристики двигателя.

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Описание:

Специальность высшего образования I ступени

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – тепловой двигатель, в котором выделение теплоты и преобразование ее части в механическую работу происходит внутри самого двигателя.

Читать еще: Tsi лучший двигатель года

Подготовка специалиста по данной специальности предполагает формирование определенных профессиональных компетенций, включающих знания и умения в области проектирования отдельных деталей, механизмов и систем двигателей внутреннего сгорания, а также альтернативных схем тепловых двигателей в целом; управления технологическими процессами, подразделениями машиностроительного профиля; выполнения научных исследований с целью повышения экономической эффективности разрабатываемого оборудования и технологий и др.

Специальность обеспечивает получение квалификации «Инженер-механик».

Объектами профессиональной деятельности специалиста являются:

двигатели внутреннего сгорания транспортных и тяговых машин, летательных аппаратов, силовых агрегатов и мини-техники;
математические модели расчетов параметров рабочего процесса двигателя, прочностных и динамических расчетов деталей, узлов и механизмов;
функциональные системы ДВС и системы автоматического регулирования;
тормозные стенды двигателей внутреннего сгорания;
горюче-смазочные материалы и специальные жидкости;
технологии производства и сборки двигателей.

После окончания обучения выпускники вышеназванной специальности могут занимать следующие должности:

Инженер;
Инженер-исследователь;
Инженер-контролер;
Инженер-лаборант;
Инженер-механик;
Инженер по внедрению новой техники и технологии;
Инженер по комплектации оборудования;
Инженер по механизации и автоматизации производственных процессов;
Инженер по наладке и испытаниям;
Инженер по инструменту;
Инженер по техническому надзору.

Специальность среднего специального образования

Специальность обеспечивает получение квалификации «Техник-механик».

Подготовка специалиста осуществляется для производственно-эксплуатационной, ремонтной и организационно-управленческой деятельности на предприятиях по обслуживанию, испытаниям и ремонту двигателей внутреннего сгорания.

Специалисты могут работать в механосборочных, ремонтных службах, предприятиях сервисного обслуживания ДВС, службах наладки, эксплуатации и испытаний ДВС, научно-исследовательских и проектных учреждениях, занимающихся проблемами конструирования, обслуживания и ремонта двигателей внутреннего сгорания и др.

После окончания обучения выпускники вышеназванной специальности могут занимать следующие должности:

Техник;
Техник по наладке и испытаниям;
Техник по инструменту;
Техник-технолог;
Техник по эксплуатации и ремонту оборудования;
Оператор службы диспетчерской.

Новый виток потребления: ЕС запрещает двигатели внутреннего сгорания

Звучит фантастически и утопически, но Евросоюз на полном серьёзе решил окончательно отказаться от двигателей внутреннего сгорания. Впрочем, такая норма если и окажется возможной, то только для личного автотранспорта.

Промышленность требует сроков

Революция в автоиндустрии ЕС: миллионы работников сменят квалификацию

Девять стран Евросоюза обратились к руководству Еврокомиссии с настойчивой просьбой очень чётко и конкретно обозначить дату, с момента которой в сообществе станет запрещено торговать бензиновыми и дизельными автомобилями. Эта просьба спровоцирована постоянными новыми требованиями в ЕС к снижению выбросов CO2. Бизнес, в первую очередь автомобилестроение, хочет чётко понимать, где та красная черта, после которой двигатели внутреннего сгорания станут в принципе историей. И соответствующе подготовиться.

Считается, что именно отрасль автомобилестроения, вернее, продукция, которая выпускается, ответственна за четверть всех выбросов диоксида углерода. Огласить чёткую дату попросили Дания и Нидерланды, а их поддержали Австрия, Бельгия, Греция, Ирландия, Литва, Люксембург и Мальта.

ЕК просят определить поэтапное снижение производства автомобилей с двигателями внутреннего сгорания и график перехода отрасли на сборку транспортных средств, нейтральных к климату.

«Отсылая чёткие сигналы со стороны законодателей, мы должны подтолкнуть переход транспорта к экологическим решениям, таким образом создавая для сектора условия по поддержке перехода к транспортным средствам, не загрязняющим окружающую среду», — поясняет министр по проблемам климата и энергетики Дании Дан Йёргенсен.

Сплошь электрокары — до 2030 года

Главным документом должен стать новый свод стандартов выбросов диоксида углеродов в автомобильной отрасли. Главной целью названо снижение парникового эффекта на 55% до 2030 года и полностью нейтрализация влияния на экологию экономической деятельности человека к 2050 году. До этого декларировалась цель сократить последствия парникового эффекта на 40%. Значительное ужесточение условий и стало поводом для обращения девяти стран в ЕК.

По словам госсекретаря Нидерландов, ответственную за развитие инфраструктуры Стьенте ван Велдховен, если действительно реализовать поставленные задачи, то, учитывая срок эксплуатации легковых автомобилей в ЕС, полностью прекратить производить транспорт с двигателями внутреннего сгорания необходимо уже к 2030 году. Тогда к 2050 году такие машины будут раритетами, пишет Bloomberg.

Бизнес Евросоюза: этот год был гораздо хуже, чем 2008

Тем временем большинство автопроизводителей уже готовятся к полному переходу на сборку исключительно электромобилей. Volkswagen декларирует, что к 2030 году 70% всех произведённых автомобилей будут передвигаться исключительно на электричестве. В свою очередь, Volvo, Jaguar, Ford of Europe, Bentley и ещё несколько концернов объявили, что к этому сроку в их линейке не останется ни одного легкового транспортного средства с двигателями внутреннего сгорания.

В Великобритании на законодательном уровне до 2030 года собираются запретить торговлю новыми авто с бензиновыми и дизельными двигателями. Как уже ранее писал «Деловой Петербург», в последнем квартале 2020 года впервые в истории ЕС количество продаж электромобилей перевалило за один миллион единиц. При этом популярность транспорта с двигателями внутреннего сгорания упала аж на 37%. Продажи транспортных средств на электроэнергии в последнем квартале 2020 года подросли на 262,8%, а в Германии и вовсе на 500%.

Читать еще: Чем можно уничтожить двигатель

Дешёвых «китайцев» на рынок не пускают

Однако переход на автотранспорт, дружественный окружающей среде, ещё в самом начале пути. В первом квартале этого года доля продаж электромобилей в ЕС составляла 5,7% от продаж всех новых авто.

Главным вызовом остаётся создание инфраструктуры и цена, которая сегодня значительно выше, чем автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. И это несмотря на огромные дотации государств. Конечную стоимость снизить можно, уверены эксперты автоиндустрии. Например, китайский Wuling Hongguang Mini EV — сейчас эта малютка не только самый дешёвый, но и самый покупаемый электромобиль в мире. За счёт населения Китая, разумеется. Но этой марке въезд в ЕС запрещён по причине несоответствия стандартам.

В ЕС местные умельцы её уже переделали. Для того чтобы это транспортное средство стало легальным в Евросоюзе, пришлось внести некоторые изменения. Появился электродвигатель, произведённый в Германии, появился новый аккумулятор, который производят в Польше. А для того чтобы обеспечить безопасность, необходимо было оборудовать подушку безопасности. Её также произвели в Германии. А адаптировали всё литовцы, которые присвоили новому электромобилю имя Nicrob Freze. В честь русского изобретателя, кстати. Фрезе — это фамилия инженера Петра Алексеевича Фрезе, соавтора первого серийного российского автомобиля. Стоить такой автомобиль в ЕС будет 14 тыс. евро, из которых 4 тыс., надеются разработчики, компенсируют государства ЕС, в которых его выставят на продажу. Конечные 10 тыс. евро — очень заманчивая цена для западных европейцев, для которых такие малютки служат экологически чистой альтернативой в городском трафике. Особенно из-за льгот — уже сейчас во многих городах ЕС въезд в центр разрешён только электротранспорту, где-то парковки бесплатные, выделяются отдельные полосы приоритета, которые гарантируют, что не проведёшь драгоценное время в пробках.

Словом, учитывая всё это вместе, перспектива отказа от двигателей внутреннего сгорания в ЕС не выглядит далёкой фантастикой. Оглянуться не успеешь, а электромобиль за короткий срок вытеснит традиционные авто, как в своё время мобильные телефоны — обычные стационарные.

WO2009096763A1 — Поршневой двигатель внутреннего сгорания — Google Patents

Classifications

- F — MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01 — MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B — MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B9/00 — Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
- F — MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02 — COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B — INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00 — Other engines
- F02B75/32 — Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups

Abstract

Description

2. Это значительно само по себе и дает эффект больший, чем идея переменной степени сжатия, реализуемая в двигателе WE — Widе Ехрапsiоп, «увеличенная степень расширения», так как в прелагаемом двигателе эксцентричное смещение основано на величине, равной диаметру, а не на вдвое меньшей величине, равной радиусу, как в двигателе WE, но приобретает еще большее • значение при сочетании с коэффициентом k 2 , так как входит в выражение 2k 2 в виде сомножителя.

0 0 голоса

Рейтинг статьи