Урок 3 Работа двигателя внутреннего сгорания

Работа двигателя внутреннего сгорания

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

Работа двигателя внутреннего сгорания:
1-й такт двигателя «Впуск»
Поршень движется от ВМТ к НМТ. При движении: сначала нижняя кромка поршня перекрывает впускное окно, соединяющее источник свежей бензо-воздушной смеси (карбюратор) с кривошипной камерой; затем верхняя кромка поршня открывает выпускное окно; затем верхняя кромка поршня открывает перепускной канал.
При этом происходит следующее: сжатие свежей смеси в кривошипной камере (после закрытия впускного окна); догорание смеси и расширение газов (до открытия выпускного окна); выпуск отработавших газов (после открытия выпускного окна до открытия перепускного канала); выпуск отработавших газов и наполнение цилиндра сжатой свежей смесью из кривошипной камеры через перепускной канал (после открытия этого канала).

2-й такт. Поршень движется от НМТ к ВМТ. При этом газораспределение происходит в обратном порядке: закрывается перепускной канал, закрывается выпускной канал и открывается впускной канал. Происходят следующие процессы: до закрытия перепускного канала продолжается наполнение цилиндра; до закрытия выпускного канала происходит частичный выброс свежего заряда из цилиндра; после закрытия выпускного канала свежая смесь в цилиндре сжимается и при нахождении поршня вблизи ВМТ поджигается свечей зажигания; после открытия впускного канала свежая смесь по ступает в кривошипную камеру под действием разрежения, образовавшегося там при движении поршня к ВМТ.

Такт сжатия.
Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня к верхней мертвой точке поршня, перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.

Такт «Рабочий ход»
При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере , сжимая топливо - воздушную смесь в ней. Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.

Схема работы четырехтактного цилиндра двигателя, цикл Отто1. впуск2. сжатие3. рабочий ход4. выпуск

Двухтактный ДВС

Двухтактный цикл В двухтактном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще
Впрыск горючего
Сжатие
Воспламенение
Отвод газов

Недостатком ДВС является то, что он производит высокую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемыми атрибутами двигателя внутреннего сгорания являются трансмиссия и стартер. Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной трансмиссии
Также ДВС нужны следующие системы и механизмы: питания, смазки, охлаждения, зажигания, пуска, КШМ, ГРМ.

Запуск двигателя внутреннего сгорания

Электростартер
Наиболее удобный способ. При запуске двигатель раскручивается электродвигателем (на рисунке – схема вращения простейшего электродвигателя), питающимся от аккумуляторной батареи (после запуска аккумулятор подзаряжается от генератора, приводимого основным двигателем). Но у него есть один существенный недостаток: чтобы провернуть коленчатый вал холодного двигателя, особенно зимой, ему необходим большой пусковой ток.

Сжатый воздух используется для запуска больших дизелей на тепловозах, судах и бронетехнике Ранее такой способ был основным для запуска поршневых двигателей в авиации В цилиндрах, кроме обычных впускных и выпускных клапанов, устраиваются дополнительные пусковые клапаны При запуске они открываются в таком порядке, чтобы входящий через них в цилиндры воздух толкал поршни и раскручивал двигатель Ёмкости со сжатым воздухом пополняются от компрессора, приводимого главным двигателем при его работе.