теплове розширення

Поршневі двигуни внутрішнього згоряння

Класифікація ДВС

Основи пристрою поршневих ДВС

Принцип роботи

Принцип дії чотиритактного карбюраторного двигуна

Принцип дії чотиритактного дизеля

Принцип дії двотактного двигуна

Робочий цикл чотиритактного двигуна

Робочі цикли двотактних двигунів

Показники, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ РОБОТУ ДВИГУНІВ

Середнє індикаторне тиск і індикаторна потужність

Ефективна потужність і середні ефективні тиску

Індикаторний ККД і питома індикаторний витрата палива

Ефективний ККД і питома ефективна витрата палива

Тепловий баланс двигуна

інновації

Вступ

Значне зростання всіх галузей народного господарства вимагає переміщення великої кількості вантажів і пасажирів. Висока маневреність, прохідність і пристосованість для роботи в різних умовах робить автомобіль одним з основних засобів перевезення вантажів і пасажирів.

Важливу роль відіграє автомобільний транспорт в освоєнні східних і нечорноземних районів нашої країни. Відсутність розвинутої мережі залізниць і обмеження можливостей використання річок для судноплавства роблять автомобіль головним засобом пересування в цих районах.

Автомобільний транспорт в Росії обслуговує всі галузі народного господарства і займає одне з провідних місць в єдиній транспортній системі країни. На частку автомобільного транспорту припадає понад 80% вантажів, що перевозяться всіма видами транспорту разом взятими, і більше 70% пасажирських перевезень.

Автомобільний транспорт створений в результаті розвитку нової галузі народного господарства - автомобільної промисловості, яка на сучасному етапі є одним з основних ланок вітчизняного машинобудування.

Початок створення автомобіля було покладено більше двохсот років тому (назва "автомобіль" походить від грецького слова autos - "сам" і латинського mobilis - "рухливий"), коли стали виготовляти "саморушні" вози. Вперше вони з'явилися в Росії. У 1752 р російський механік-самоучка селянин Л.Шамшуренков створив досить досконалу для свого часу "самобеглую коляску", що приводиться в рух силою двох чоловік. Пізніше російський винахідник І. П. Кулібін створив "самокатную візок" з педальним приводом. З появою парової машини створення саморушних возів швидко просунулася вперед. У 1869-1870 рр. Ж.Кюньо у Франції, а через кілька років і в Англії були побудовані парові автомобілі. Широке поширення автомобіля як транспортного засобу розпочинається з появою швидкохідного двигуна внутрішнього згоряння. У 1885 р Г.Даймлер (Німеччина) побудував мотоцикл з бензиновим двигуном, а в 1886 р К. Бенц - триколісний візок. Приблизно в цей же час в індустріально розвинених країнах (Франція, Великобританія, США) створюються автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння.

В кінці XIX століття в ряді країн виникла автомобільна промисловість. У царській Росії неодноразово робилися спроби організувати власне машинобудування. У 1908 р виробництво автомобілів було організовано на Російсько-Балтійському вагонобудівному заводі в Ризі. Протягом шести років тут випускалися автомобілі, зібрані в основному з імпортних частин. Всього завод побудував 451 легковий автомобіль і невелика кількість вантажних автомобілів. У 1913 р автомобільний парк в Росії становив близько 9000 автомобілів, з них більша частина - закордонного виробництва. Після Великої Жовтневої соціалістичної революції практично заново довелося створювати вітчизняну автомобільну промисловість. Початок розвитку російського автомобілебудування відноситься до 1924 року, коли в Москві на заводі АМО були побудовані перші вантажні автомобілі АМО-Ф-15.

В період 1931-1941 рр. створюється багатосерійне і масове виробництво автомобілів. У 1931 р на заводі АМО почалося масове виробництво вантажних автомобілів. У 1932 р став до ладу завод ГАЗ.

У 1940 р почав виробництво малолітражних автомобілів Московський завод малолітражних автомобілів. Трохи пізніше був створений Уральський автомобільний завод. За роки післявоєнних п'ятирічок стали до ладу Кутаїський, Кременчуцький, Ульяновський, Мінський автомобільні заводи. Починаючи з кінця 60-х рр., Розвиток автомобілебудування характеризується особливо швидкими темпами. У 1971 р став до ладу Волзький автомобільний завод ім. 50-річчя СРСР.

За останні роки заводами автомобільної промисловості освоєні багато зразки модернізованої та нової автомобільної техніки, в тому числі для сільського господарства, будівництва, торгівлі, нафтогазової та лісової промисловості.

Двигун внутрішнього згорання

В даний час існує велика кількість пристроїв, що використовують теплове розширення газів. До таких пристроїв відноситься карбюраторний двигун, дизелі, турбореактивні двигуни і т.д.

Теплові двигуни можуть бути розділені на дві основні групи:

1. Двигуни із зовнішнім згоранням - парові машини, парові турбіни, двигуни Стірлінга і т.д.

2. Двигуни внутрішнього згоряння. Як енергетичних установок автомобілів найбільшого поширення набули двигуни внутрішнього згоряння, в яких процес згоряння

палива з виділенням теплоти і перетворенням її в механічну роботу відбувається безпосередньо в циліндрах. На більшості сучасних автомобілів встановлені двигуни внутрішнього згоряння.

Найбільш економічними є поршневі і комбіновані двигуни внутрішнього згоряння. Вони мають досить великий термін служби, порівняно невеликі габаритні розміри і масу. Основним недоліком цих двигунів слід вважати зворотно-поступальний рух поршня, пов'язане з наявністю крівошатунного механізму, що ускладнює конструкцію і обмежує можливість підвищення частоти обертання, особливо при значних розмірах двигуна.

А тепер трохи про перші ДВС. Перший двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) був створений в 1860 р французьким інженером Етвеном Ленуаром, але ця машина була ще досить недосконалою.

У 1862 р французький винахідник Бо де Роша запропонував використовувати в двигуні внутрішнього згоряння чотиритактний цикл:

1. всмоктування;

2. стиснення;

3. горіння і розширення;

4. вихлоп.

Ця ідея була використана німецьким винахідником Н. Отто, побудував в 1878 р перший чотиритактний двигун внутрішнього згоряння. ККД такого двигуна досягав 22%, що перевищувало значення, отримані при використанні двигунів всіх попередніх типів.

Швидке поширення ДВС в промисловості, на транспорті, в сільському господарстві та стаціонарної енергетиці була зумовлена \u200b\u200bнизкою їх позитивних особливостей.

Здійснення робочого циклу ДВС в одному циліндрі з малими втратами і значним перепадом температур між джерелом теплоти і холодильником забезпечує високу економічність цих двигунів. Висока економічність - одне з позитивних якостей ДВС.

Серед ДВС дизель в даний час є таким двигуном, який перетворює хімічну енергію палива в механічну роботу з найбільш високим ККД в широкому діапазоні зміни потужності. Це якість дизелів особливо важливо, якщо врахувати, що запаси нафтових палив обмежені.

До позитивних особливостей ДВС варто віднести також те, що вони можуть бути з'єднані практично з будь-яким споживачем енергії. Це пояснюється широкими можливостями отримання відповідних характеристик зміни потужності і крутного моменту цих двигунів. Розглянуті двигуни успішно використовуються на автомобілях, тракторах, сільськогосподарських машинах, тепловозах, судах, електростанціях і т.д., тобто ДВС відрізняються гарною пристосованістю до споживача.

Порівняно невисока початкова вартість, компактність і мала маса ДВС дозволили широко використовувати їх на силових установках, що знаходять широке застосування і які мають невеликі розмірів моторного відділення.

Установки з ДВС мають велику автономністю. Навіть літаки з ДВС можуть літати десятки годин без поповнення пального.

Важливою позитивною якістю ДВС є можливість їх швидкого пуску в звичайних умовах. Двигуни, що працюють при низьких температурах, забезпечуються спеціальними пристроями для полегшення і прискорення пуску. Після пуску двигуни порівняно швидко можуть приймати повне навантаження. ДВС володіють значним гальмівним моментом, що дуже важливо при використанні їх на транспортних установках.

Позитивною якістю дизелів є здатність одного двигуна працювати на багатьох пальному. Так відомі конструкції автомобільних багатопаливних двигунів, а також суднових двигунів великої потужності, які працюють на різних паливах - від дизельного до котельного мазуту.

Але поряд з позитивними якостями ДВС мають ряд недоліків. Серед них обмежене в порівнянні, наприклад з паровими і газовими турбінами агрегатна потужність, високий рівень шуму, відносно велика частота обертання колінчастого вала при пуску і неможливість безпосереднього з'єднання його з провідними колесами споживача, токсичність вихлопних газів, зворотно-поступальний рух поршня, що обмежують частоту обертання і є причиною появи неврівноважених сил інерції і моментів від них.

Але неможливо було б створення двигунів внутрішнього згоряння, їх розвитку та застосування, якби не ефект теплового розширення. Адже в процесі теплового розширення нагріті до високої температури гази здійснюють корисну роботу. Внаслідок швидкого згоряння суміші в циліндрі двигуна внутрішнього згоряння, різко підвищується тиск, під впливом якого відбувається переміщення поршня в циліндрі. А це-то і є та сама потрібна технологічна функція, тобто силовий вплив, створення великих тисків, яку виконує теплове розширення, і заради якої це явище застосовують у різних технологіях і зокрема в ДВС.

Тема: Двигуни внутрішнього згоряння.

План лекції:

2. Класифікація ДВС.

3. Загальний пристрій ДВС.

4. Основні поняття і визначення.

5. Палива ДВС.

1. Визначення двигунів внутрішнього згоряння.

Двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ) називають поршневий теплової двигун, в якому процеси згоряння палива, виділення теплоти і перетворення її в механічно роботу відбувається безпосередньо в його циліндрі.

2. Класифікація ДВС

За способом здійснення робочого циклу ДВС підрозділяються на дві великі категорії:

1) чотиритактні ДВС, у яких робочий цикл в кожному циліндрі відбувається за чотири ходи поршня або два обороти колінчастого валу;

2) двотактні ДВС, у яких робочий цикл в кожному циліндрі відбувається за два ходи поршня або один оборот колінчастого валу.

За способом сумішоутворення чотиритактні і двотактні ДВС розрізняють:

1) ДВС з зовнішнім сумішоутворенням, в яких горюча суміш утворюється за межами циліндра (до них відносяться карбюраторні і газові двигуни);

2) ДВС з внутрішнім сумішоутворенням, в яких горюча суміш утворюється безпосередньо всередині циліндра (до них відносяться дизелі і двигуни з уприскуванням легкого палива в циліндр).

За способом займання горючої суміші розрізняють:

1) ДВС з займанням горючої суміші від електричної іскри (карбюраторні, газові та з уприскуванням легкого палива);

2) ДВС з займанням палива в процесі сумішоутворення від високої температури стисненого повітря (дизелі).

По виду застосовуваного палива розрізняють:

1) ДВС, що працюють на легкому рідкому паливі (бензині і гасі);

2) ДВС, що працюють на важкому рідкому паливі (газойлі і дизельному паливі);

3) ДВС, що працюють на газовому паливі (стиснений та скраплений газ; газ, що надходить зі спеціальних газогенераторів, в яких при нестачі кисню спалюється тверде паливо - дрова чи вугілля).

За способом охолодження розрізняють:

1) ДВС з рідинним охолодженням;

2) ДВС з повітряним охолодженням.

За кількістю і розташуванням циліндрів розрізняють:

1) одне і багатоциліндрові ДВС;

2) однорядні (вертикальні і горизонтальні);

3) дворядні (-образні, з протилежними циліндрами).

По призначенню розрізняють:

1) транспортні ДВС, що встановлюються на різних транспортних засобах (автомобілі, трактори, будівельні машини та ін. Об'єкти);

2) стаціонарні;

3) спеціальні ДВС, які відіграють як правило допоміжну роль.

3. Загальний пристрій ДВС

Широко використовуються в сучасній техніці ДВС складаються з двох основних механізмів: кривошипно-шатунного і газорозподільного; і п'яти систем: системи харчування, охолодження, змащення, пуску і запалювання (в карбюраторних, газових і двигунах з уприскуванням легкого палива).

Кривошипно-шатунний механізм призначений для сприйняття тиску газів і перетворення прямолінійного руху поршня в обертальний рух колінчастого вала.

механізм газорозподілу призначений для заповнення циліндра горючою сумішшю або повітрям і для очищення циліндра від продуктів згоряння.

Механізм газорозподілу чотиритактних двигунів складається з впускного і випускного клапанів, що приводяться в дію розподільчим (кулачковим валом, який через блок шестерень приводиться в обертання від колінчастого вала. Швидкість обертання розподільного вала вдвічі менше швидкості обертання колінчастого вала.

механізм газорозподілу двотактних двигунів як правило виконаний у вигляді двох поперечних щілин (отворів) в циліндрі: випускний і впускний, що відкриваються послідовно в кінці робочого ходу поршня.

Система харчування призначена для приготування і подачі в запоршневое простір горючої суміші потрібної якості (карбюраторні і газові двигуни) або порцій розпорошеного палива в певний момент (дизелі).

У карбюраторних двигунах паливо за допомогою насоса або самопливом надходить в карбюратор, де змішується з повітрям в певній пропорції і.через впускний клапан або отвір надходить в циліндр.

У газових двигунах повітря і горючий газ змішуються в спеціальних змішувачах.

У дизельних двигунах і ДВС з уприскуванням легкого палива подача палива в циліндр здійснюється в певний момент в основному за рахунок плунжерного насоса.

Система охолодження призначена для примусового відведення тепла від нагрітих деталей: блока циліндрів, головки блоку циліндрів і ін. Залежно від виду речовини відвідного тепло, розрізняють рідинні і повітряні системи охолодження.

Рідинна система охолодження складається з каналів оточуючих циліндри (рідинна сорочка), рідинного насоса, радіатора, вентилятора і ряду допоміжних елементів. Охолоджена в радіаторі рідина за допомогою насоса подається в рідинну сорочку, охолоджує блок циліндрів, нагрівається і знову потрапляє в радіатор. У радіаторі рідина охолоджується за рахунок набігаючого потоку повітря і потоку, створюваного вентилятором.

Повітряна система охолодження являє собою ребра циліндрів двигуна, що обдувається набігаючим або створюваним вентилятором потоком повітря.

Система змазки служить для безперервного підведення мастила до вузлів тертя.

система пуску призначена для швидкого і надійного пуску двигуна і являє собою як правило допоміжний двигун: електричний (стартер) або малопотужний бензиновий).

Система запалювання застосовується в карбюраторних двигунах і служить для примусового займання горючої суміші за допомогою електричної іскри, створюваної в свічці запалювання, ввернутой в головку циліндра двигуна.

4. Основні поняття і визначення

Верхньої мертвої точкою - ВМТ, називають положення поршня, найбільш віддалене від осі колінчастого вала.

Нижньої мертвої точкою - НМТ, називають положення поршня, найменш віддалене від осі колінчастого вала.

У мертвих точках швидкість поршня дорівнює, тому що в них змінюється напрямок руху поршня.

Переміщення поршня від ВМТ до НМТ або навпаки називається ходом поршня і позначається.

Обсяг порожнини циліндра при знаходженні поршня в НМТ називають повним обсягом циліндра і позначають.

Ступенем стиснення двигуна називають відношення повного обсягу циліндра до об'єму камери згоряння

Ступінь стиснення показує у скільки разів зменшується обсяг запоршневого простору при переміщенні поршня з НМТ у ВМТ. Як буде показано в подальшому ступінь стиснення в значній мірі визначає економічність (ККД) будь-якого ДВС.

Графічна залежність тиску газів в запоршневом просторі від обсягу запоршневого простору, переміщення поршня або кута повороту колінчастого вала носить назву індикаторної діаграми двигуна.

5. Палива ДВС

5.1. Паливо для карбюраторних двигунів

У карбюраторних двигунах як паливо застосовують бензин. Основний теплової показник бензину - його нижча теплота згоряння (близько 44 МДж / кг). Якість бензину оцінюють по його основним експлуатаційно-технічними властивостями: випаровування, антидетонаційній стійкості, термоокислительной стабільності, відсутності механічних домішок і води, стабільності при зберіганні і транспортуванні.

Испаряемость бензину характеризує здатність його переходити з рідкої: фази в парову. Испаряемость бензину визначають по його фракційного складу, який знаходиться його разгонкой при різній температурі. Про випаровуваності бензину судять по температур википання 10, 50 і 90% бензину. Так, наприклад, температура википання 10% бензину характеризує його пускові якості. Чим більше випаровуваність при малих температурах, тим краще якість бензину.

Бензини мають різну антидетонаційну стійкість, тобто різну схильність до детонації. Антидетонаційна стійкість бензину оцінюється октановьм числом (ОЧ), яке чисельно дорівнює процентному змісту за обсягом изооктана в суміші изооктана і гептана, разноценной по детонаційної стійкості даного палива. ОЧ изооктана сприймають 100, а гептана - за нуль. Чим вище ОЧ бензину, тим менше його схильність до детонації.

Для підвищення ОЧ до бензину додають етилову рідина, яка складається з тетраетилсвинцю (ТЕС) - антидетонатора і діброметена - виносітеля. Етилову рідину додають до бензину в кількості 0,5-1 см 3 на 1 кг бензину. Бензини з добавкою етилової рідини називають етілірованнимі, вони отруйні, і при їх використанні необхідно дотримуватися запобіжних заходів. Етиловий бензин забарвлений в червоно-оранжевий або синьо-зелений колір.

Бензин не повинен містити коррозирующих речовин (сірки, сірчистих сполук, водорозчинних кислот і лугів), так як присутність їх призводить до корозії деталей двигуна.

Термоокислительная стабільність бензину характеризує його стійкість проти смоло- і нагарообразования. Підвищений нагаро- і смолоутворення викликає погіршення відводу теплоти від стінок камери згоряння, зменшення обсягу, камери згоряння і порушення нормальної подачі палива в двигун, що призводить до зниження потужності і економічності двигуна.

Бензин не повинен містити механічних домішок і води. Присутність механічних домішок викликає засмічення фільтрів, паливопроводів, каналів карбюратора і збільшує знос стінок циліндрів і інших деталей. Наявність води в бензині ускладнює пуск двигуна.

Стабільність бензину при зберіганні характеризує його здатність зберігати свої первинні фізичні і хімічні властивості при зберіганні та транспортуванні.

Автомобільні бензини маркуються буквою А з цифрових індексом, показують значення ОЧ. Відповідно до ГОСТ 4095-75 випускаються бензини марок А-66, А-72, А-76, АІ-93, АІ-98.

5.2. Паливо для дизельних двигунів

У дизельних двигунах застосовують дизельне паливо, яке є продуктом переробки нафти. Паливо, що використовується в дизельних двигунах, має володіти такими основними якостями: оптимальної в'язкістю, низькою температурою застигання, високою схильністю до займання, високою термоокислительной стабільністю, високими антикорозійними властивостями, відсутністю механічних домішок і води, хорошою стабільністю при зберіганні і транспортуванні.

В'язкість дизельного палива впливає на процеси подачі палива і розпилювання. При недостатній в'язкості палива увінчується витік, його через зазори в розпилювачі форсунки і в нерцізіонних парах паливного насоса, а при високій погіршуються процеси подачі палива, розпилювання та сумішоутворення в двигуні. в'язкість палива залежить від температури. Температура застигання палива впливає на процес подачі палива з паливного бака. в циліндри двигуна. Тому паливо повинне мати низьку температуру застигання.

Схильність палива до займання впливає на перебіг процесу згоряння. Дизельні палива., Що володіють високою схильністю до займання, забезпечують плавне протікання процесу згоряння, без різкого підвищення тиску, займистість палива оцінюють цетановим числом (ЦЧ), яке чисельно дорівнює процентному змісту за обсягом цетана в суміші цетана і альфаметилнафталина, рівноцінної за займистості даному паливу. Для дизельних палив ЦЧ \u003d 40-60.

Термоокислительная стабільність дизельного палива характеризує його стійкість проти смоло- і нагарообразования. Підвищений нагаро- і смолоутворення викликає погіршення відводу теплоти від стінок камери згоряння і порушення подачі палива через форсунки в двигун, що призводить до зниження потужності і економічності двигуна.

Дизельне паливо не повинно містити коррозирующих речовин, так як присутність їх призводить до корозії деталей топливоподающей апаратури і двигуна. Дизельне паливо не повинно містити механічних домішок і води. Присутність механічних домішок викликає засмічення фільтрів, паливопроводів, форсунок, каналів паливного насосі, і збільшує знос деталей паливної апаратури двигуна. Стабільність дизельного палива характеризує його здатність зберігати свої початкові фізичні і хімічні властивості при зберіганні та транспортуванні.

Для автотракторних дизелів застосовують випускаються промисловістю палива: ДЛ - дизельне літнє (при температурі вище 0 ° С), ДЗ - дизельне зимове (при температурі до -30 ° С); ТАК - дизельне арктичне (при температурі нижче - 30 ° С) (ГОСТ 4749-73).

теплове розширення

Класифікація ДВС

Принцип роботи

Тепловий баланс двигуна

інновації

Вступ

Значне зростання всіх галузей народного господарства вимагає переміщення великої кількості вантажів і пасажирів. Висока маневреність, прохідність і пристосованість для роботи в різних умовах робить автомобіль одним з основних засобів перевезення вантажів і пасажирів.

Важливу роль відіграє автомобільний транспорт в освоєнні східних і нечорноземних районів нашої країни. Відсутність розвинутої мережі залізниць і обмеження можливостей використання річок для судноплавства роблять автомобіль головним засобом пересування в цих районах.

Автомобільний транспорт в Росії обслуговує всі галузі народного господарства і займає одне з провідних місць в єдиній транспортній системі країни. На частку автомобільного транспорту припадає понад 80% вантажів, що перевозяться всіма видами транспорту разом взятими, і більше 70% пасажирських перевезень.

Автомобільний транспорт створений в результаті розвитку нової галузі народного господарства - автомобільної промисловості, яка на сучасному етапі є одним з основних ланок вітчизняного машинобудування.

Початок створення автомобіля було покладено більше двохсот років тому (назва "автомобіль" походить від грецького слова autos - "сам" і латинського mobilis - "рухливий"), коли стали виготовляти "саморушні" вози. Вперше вони з'явилися в Росії. У 1752 р російський механік-самоучка селянин Л.Шамшуренков створив досить досконалу для свого часу "самобеглую коляску", що приводиться в рух силою двох чоловік. Пізніше російський винахідник І. П. Кулібін створив "самокатную візок" з педальним приводом. З появою парової машини створення саморушних возів швидко просунулася вперед. У 1869-1870 рр. Ж.Кюньо у Франції, а через кілька років і в Англії були побудовані парові автомобілі. Широке поширення автомобіля як транспортного засобу розпочинається з появою швидкохідного двигуна внутрішнього згоряння. У 1885 р Г.Даймлер (Німеччина) побудував мотоцикл з бензиновим двигуном, а в 1886 р К. Бенц - триколісний візок. Приблизно в цей же час в індустріально розвинених країнах (Франція, Великобританія, США) створюються автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння.

В кінці XIX століття в ряді країн виникла автомобільна промисловість. У царській Росії неодноразово робилися спроби організувати власне машинобудування. У 1908 р виробництво автомобілів було організовано на Російсько-Балтійському вагонобудівному заводі в Ризі. Протягом шести років тут випускалися автомобілі, зібрані в основному з імпортних частин. Всього завод побудував 451 легковий автомобіль і невелика кількість вантажних автомобілів. У 1913 р автомобільний парк в Росії становив близько 9000 автомобілів, з них більша частина - закордонного виробництва. Після Великої Жовтневої соціалістичної революції практично заново довелося створювати вітчизняну автомобільну промисловість. Початок розвитку російського автомобілебудування відноситься до 1924 року, коли в Москві на заводі АМО були побудовані перші вантажні автомобілі АМО-Ф-15.

В період 1931-1941 рр. створюється багатосерійне і масове виробництво автомобілів. У 1931 р на заводі АМО почалося масове виробництво вантажних автомобілів. У 1932 р став до ладу завод ГАЗ.

У 1940 р почав виробництво малолітражних автомобілів Московський завод малолітражних автомобілів. Трохи пізніше був створений Уральський автомобільний завод. За роки післявоєнних п'ятирічок стали до ладу Кутаїський, Кременчуцький, Ульяновський, Мінський автомобільні заводи. Починаючи з кінця 60-х рр., Розвиток автомобілебудування характеризується особливо швидкими темпами. У 1971 р став до ладу Волзький автомобільний завод ім. 50-річчя СРСР.

За останні роки заводами автомобільної промисловості освоєні багато зразки модернізованої та нової автомобільної техніки, в тому числі для сільського господарства, будівництва, торгівлі, нафтогазової та лісової промисловості.

Двигун внутрішнього згорання

В даний час існує велика кількість пристроїв, що використовують теплове розширення газів. До таких пристроїв відноситься карбюраторний двигун, дизелі, турбореактивні двигуни і т.д.

Теплові двигуни можуть бути розділені на дві основні групи:

1. 
   Двигуни із зовнішнім згоранням - парові машини, парові турбіни, двигуни Стірлінга і т.д.
2. 
   Двигун внутрішнього згорання. Як енергетичних установок автомобілів найбільшого поширення набули двигуни внутрішнього згоряння, в яких процес згоряння

Найбільш економічними є поршневі і комбіновані двигуни внутрішнього згоряння. Вони мають досить великий термін служби, порівняно невеликі габаритні розміри і масу. Основним недоліком цих двигунів слід вважати зворотно-поступальний рух поршня, пов'язане з наявністю крівошатунного механізму, що ускладнює конструкцію і обмежує можливість підвищення частоти обертання, особливо при значних розмірах двигуна.

А тепер трохи про перші ДВС. Перший двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) був створений в 1860 р французьким інженером Етвеном Ленуаром, але ця машина була ще досить недосконалою.

У 1862 р французький винахідник Бо де Роша запропонував використовувати в двигуні внутрішнього згоряння чотиритактний цикл:

1. 
   всмоктування;
2. 
   стиснення;
3. 
   горіння і розширення;
4. 
   вихлоп.

Швидке поширення ДВС в промисловості, на транспорті, в сільському господарстві та стаціонарної енергетиці була зумовлена \u200b\u200bнизкою їх позитивних особливостей.

Здійснення робочого циклу ДВС в одному циліндрі з малими втратами і значним перепадом температур між джерелом теплоти і холодильником забезпечує високу економічність цих двигунів. Висока економічність - одне з позитивних якостей ДВС.

Серед ДВС дизель в даний час є таким двигуном, який перетворює хімічну енергію палива в механічну роботу з найбільш високим ККД в широкому діапазоні зміни потужності. Це якість дизелів особливо важливо, якщо врахувати, що запаси нафтових палив обмежені.

До позитивних особливостей ДВС варто віднести також те, що вони можуть бути з'єднані практично з будь-яким споживачем енергії. Це пояснюється широкими можливостями отримання відповідних характеристик зміни потужності і крутного моменту цих двигунів. Розглянуті двигуни успішно використовуються на автомобілях, тракторах, сільськогосподарських машинах, тепловозах, судах, електростанціях і т.д., тобто ДВС відрізняються гарною пристосованістю до споживача.

Порівняно невисока початкова вартість, компактність і мала маса ДВС дозволили широко використовувати їх на силових установках, що знаходять широке застосування і які мають невеликі розмірів моторного відділення.

Установки з ДВС мають велику автономністю. Навіть літаки з ДВС можуть літати десятки годин без поповнення пального.

Важливою позитивною якістю ДВС є можливість їх швидкого пуску в звичайних умовах. Двигуни, що працюють при низьких температурах, забезпечуються спеціальними пристроями для полегшення і прискорення пуску. Після пуску двигуни порівняно швидко можуть приймати повне навантаження. ДВС володіють значним гальмівним моментом, що дуже важливо при використанні їх на транспортних установках.

Позитивною якістю дизелів є здатність одного двигуна працювати на багатьох пальному. Так відомі конструкції автомобільних багатопаливних двигунів, а також суднових двигунів великої потужності, які працюють на різних паливах - від дизельного до котельного мазуту.

Але поряд з позитивними якостями ДВС мають ряд недоліків. Серед них обмежене в порівнянні, наприклад з паровими і газовими турбінами агрегатна потужність, високий рівень шуму, відносно велика частота обертання колінчастого вала при пуску і неможливість безпосереднього з'єднання його з провідними колесами споживача, токсичність вихлопних газів, зворотно-поступальний рух поршня, що обмежують частоту обертання і є причиною появи неврівноважених сил інерції і моментів від них.

Але неможливо було б створення двигунів внутрішнього згоряння, їх розвитку та застосування, якби не ефект теплового розширення. Адже в процесі теплового розширення нагріті до високої температури гази здійснюють корисну роботу. Внаслідок швидкого згоряння суміші в циліндрі двигуна внутрішнього згоряння, різко підвищується тиск, під впливом якого відбувається переміщення поршня в циліндрі. А це-то і є та сама потрібна технологічна функція, тобто силовий вплив, створення великих тисків, яку виконує теплове розширення, і заради якої це явище застосовують у різних технологіях і зокрема в ДВС.

теплове розширення

Теплове розширення - зміна розмірів тіла в процесі його изобарического нагрівання (при постійному тиску). Кількісно теплове розширення характеризується температурним коефіцієнтом об'ємного розширення B \u003d (1 / V) * (dV / dT) p, де V - об'єм, T - температура, p - тиск. Для більшості тел B\u003e 0 (винятком є, наприклад, вода, у якій в інтервалі температур від 0 C до 4 C B

Області застосування теплового розширення.

Теплове розширення знайшло своє застосування в різних сучасних

технологіях.

Зокрема можна сказати про застосування теплового розширення газу в теплотехніки. Так, наприклад, це явище застосовується в різних теплових двигунах, тобто в двигунах внутрішнього і зовнішнього згоряння: в роторних двигунах, в реактивних двигунах, в турбореактивних двигунах, на газотурбінних установках, двигунах Ванкеля, Стірлінга, ядерних силових установках. Теплове розширення води використовується в парових турбінах і т.д. Все це в свою чергу знайшло широке поширення в різних галузях народного господарства.

Наприклад, двигуни внутрішнього згоряння найбільш широко використовуються на транспортних установках і сільськогосподарських машинах. У стаціонарній енергетиці двигуни внутрішнього згоряння широко використовуються на невеликих електростанціях, енергопоїздах і аварійних енергоустановках. ДВС отримали велике поширення також в якості приводу компресорів і насосів для подачі газу, нафти, рідкого палива і т.п. по трубопроводах, при виробництві розвідувальних робіт, для приводу бурильних установок при бурінні свердловин на газових і нафтових промислах. Турбореактивні двигуни широко поширені в авіації. Парові турбіни - основний двигун для приводу електрогенераторів на ТЕС. Застосовують парові турбіни також для приводу відцентрових повітродувок, компресорів і насосів. Існують навіть парові автомобілі, але вони не набули поширення через конструктивної складності.

Теплове розширення застосовується також у різних теплових реле,

принцип дії яких заснований на лінійному розширенні трубки і

стрижня, виготовлених з матеріалів з різним температурним

коефіцієнтом лінійного розширення.

Поршневі двигуни внутрішнього згоряння

Як було вище сказано, теплове розширення застосовується в ДВС. але

яким чином воно застосовується і яку функцію виконує ми розглянемо

на прикладі роботи поршневого ДВС.

Двигуном називається енергосилова машина, яка перетворює будь-яку енергію в механічну роботу. Двигуни, в яких механічна робота створюється в результаті перетворення теплової енергії, називаються тепловими. Теплова енергія виходить при спалюванні будь-якого палива. Тепловий двигун, в якому частина хімічної енергії палива, що згорає в робочій порожнині, перетворюється в механічну енергію, називається поршневим двигуном внутрішнього згоряння. (Радянський енциклопедичний словник)

Класифікація ДВС

Як було вище сказано, як енергетичних установок автомобілів найбільшого поширення повчили ДВС, в яких процес згоряння палива з виділенням теплоти і перетворенням її в механічну роботу відбувається безпосередньо в циліндрах. Але в більшості сучасних автомобілів встановлені двигуни внутрішнього згоряння, які класифікуються за різними ознаками:

За способом сумішоутворення - двигуни із зовнішнім сумішоутворенням, у яких горюча суміш готується поза циліндрів (карбюраторні і газові), і двигуни з внутрішнім сумішоутворенням (робоча суміш утворюється всередині циліндрів) - дизелі;

За способом здійснення робочого циклу - чотиритактні і двотактні;

За кількістю циліндрів - одноциліндрові, двоциліндрові і багатоциліндрові;

По розташуванню циліндрів - двигуни з вертикальним або похилим

розташуванням циліндрів в один ряд, V-подібні з розташуванням циліндрів під кутом (при розташуванні циліндрів під кутом 180 двигун називається двигуном з протилежними циліндрами, або оппозітним);

За способом охолодження - на двигуни з рідинним або повітряним

охолодженням;

По виду застосовуваного палива - бензинові, дизельні, газові та

багатопаливних;

За ступенем стиснення. Залежно від ступеня стиснення розрізняють двигуни високого (E \u003d 12 ... 18) і низького (E \u003d 4 ... 9) стиснення;

За способом наповнення циліндра свіжим зарядом:

а) двигуни без наддуву, у яких впускання повітря або горючої суміші

здійснюється за рахунок розрядження в циліндрі при всмоктуючому ході

б) двигуни з наддувом, у яких впускання повітря або горючої суміші в

робочий циліндр відбувається під тиском, створюваним компресором, з

метою збільшення заряду і отримання підвищеної потужності двигуна;

За частотою обертання: тихохідні, підвищеної частоти обертання,

швидкохідні;

За призначенням розрізняють двигуни стаціонарні, автотракторні,

суднові, тепловозні, авіаційні та ін.

Основи пристрою поршневих ДВС

Поршневі ДВС складаються з механізмів і систем, що виконують задані

їм функції і взаємодіючих між собою. Основними частинами такого

двигуна є кривошипно-шатунний механізм і газорозподільний механізм, а також системи харчування, охолодження, запалювання і мастильна система.

Кривошипно-шатунний механізм перетворює прямолінійний зворотно-поступальний рух поршня в обертальний рух колінчастого вала.

Механізм газорозподілу забезпечує своєчасне впускання горючої

суміші в циліндр і видалення з нього продуктів згоряння.

Система харчування призначена для приготування та подачі горючої

суміші в циліндр, а також для відведення продуктів згоряння.

Мастильна система служить для подачі масла до взаємодіє

деталей з метою зменшення сили тертя і часткового їх охолодження,

поряд з цим циркуляція масла призводить до змивання нагару і видалення

продуктів зношування.

Система охолодження підтримує нормальний температурний режим

роботи двигуна, забезпечуючи відведення теплоти від сильно нагріваються

при згорянні робочої суміші деталей циліндрів поршневий групи і

клапанного механізму.

Система запалення призначена для займання робочої суміші в

циліндрі двигуна.

Отже, чотиритактний поршневий двигун складається з циліндра і

картера, який знизу закритий піддоном. Усередині циліндра переміщується поршень з компресійними (ущільнювальними) кільцями, що має форму склянки з днищем у верхній частині. Поршень через поршневий палець і шатун зв'язаний з колінчастим валом, який обертається в корінних підшипниках, розташованих в картері. Колінчастий вал складається з корінних шийок, щік і шатунной шийки. Циліндр, поршень, шатун і колінчастий вал становлять так званий кривошипно-шатунний механізм. Зверху циліндр накритий

головкою з клапанами і, відкриття і закриття яких точно узгоджене з обертанням колінчастого вала, а отже, і з переміщенням поршня.

Переміщення поршня обмежується двома крайніми положеннями, при

яких його швидкість дорівнює нулю. Крайнє верхнє положення поршня

називається верхньою мертвою точкою (ВМТ), крайнє нижнє його положення

Нижня мертва точка (НМТ).

Невпинне рух поршня через мертві точки забезпечується

маховиком, що має форму диска з масивним ободом.

Відстань, яку проходить поршнем від ВМТ до НМТ, називається ходом

поршня S, що дорівнює подвоєному радіусу R кривошипа: S \u003d 2R.

Простір над днищем поршня при перебуванні його в ВМТ називається

камерою згоряння; її обсяг позначається через Vс; простір циліндра між двома мертвими точками (НМТ і ВМТ) називається його робочим об'ємом і позначається Vh. Сума обсягу камери згоряння Vс і робочого об'єму Vh становить повний обсяг циліндра Vа: Vа \u003d Vс + Vh. Робочий об'єм циліндра (його вимірюють в кубічних сантиметрах або метрах): Vh \u003d ПД ^ 3 * S / 4, де Д - діаметр циліндра. Суму всіх робочих об'ємів циліндрів багатоциліндрового двигуна називають робочим об'ємом двигуна, його визначають за формулою: V р \u003d (ПД ^ 2 * S) / 4 * i, де i - число циліндрів. Ставлення повного обсягу циліндра Va до обсягу камери згоряння Vc називається ступенем стиснення: E \u003d (Vc + Vh) Vc \u003d Va / Vc \u003d Vh / Vc + 1. Ступінь стиснення є важливим параметром двигунів внутрішнього згоряння, тому що сильно впливає на його економічність і потужність.

Принцип роботи

Дія поршневого двигуна внутрішнього згоряння засноване на використанні роботи теплового розширення нагрітих газів під час руху поршня від ВМТ до НМТ. Нагрівання газів у положенні ВМТ досягається в результаті згоряння в циліндрі палива, змішаного з повітрям. При цьому підвищується температура газів і тиску. Оскільки тиск під поршнем дорівнює атмосферному, а в циліндрі воно набагато більше, то під дією різниці тисків поршень буде переміщатися вниз, при цьому гази - розширюватися, здійснюючи корисну роботу. Ось тут-то і дає про себе знати теплове розширення газів, тут і полягає його технологічна функція: тиск на поршень. Щоб двигун постійно виробляв механічну енергію, циліндр необхідно періодично заповнювати новими порціями повітря через впускний клапан і паливо через форсунку або подавати через впускний клапан суміш повітря з паливом. Продукти згоряння палива після їх розширення видаляються з циліндра через впускний клапан. Ці завдання виконують механізм газорозподілу, керуючий відкриттям і закриттям клапанів, і система подачі палива.

Принцип дії чотиритактного карбюраторного двигуна

Робочим циклом двигуна називається періодично повторюється ряд

послідовних процесів, що протікають в кожному циліндрі двигуна і

обумовлюють перетворення теплової енергії в механічну роботу.

Якщо робочий цикл здійснюється за два ходи поршня, тобто за один оборот колінчастого валу, то такий двигун називається двотактним.

Автомобільні двигуни працюють, як правило, по чотирьохтактному

циклу, який відбувається за два оберти колінчастого вала або чотири

ходу поршня і складається з тактів впуску, стиснення, розширення (робочого

ходу) і випуску.

У карбюраторному чотиритактному одноциліндровий двигун робочий цикл відбувається наступним чином:

1. Такт впуску. У міру того, як колінчастий вал двигуна робить перші півоберт, поршень переміщається від ВМТ до НМТ, впускний клапан відкритий, випускний клапан закритий. У циліндрі створюється розрядження 0.07 - 0.095 МПа, внаслідок чого свіжий заряд горючої суміші, що складається з парів бензину і повітря, засмоктується через впускний газопровід в циліндр і, змішуючись із залишковими відпрацьованими газами, утворює робочу суміш.

2. Такт стиску. Після заповнення циліндра горючою сумішшю при подальшому обертанні колінчастого вала (другий півоберт) поршень переміщується від НМТ до ВМТ при закритих клапанах. У міру зменшення обсягу температура і тиск робочої суміші підвищуються.

3. Такт розширення або робочий хід. В кінці такту стиснення робоча суміш запалюється від електричної іскри і швидко згоряє, внаслідок чого температура і тиск утворюються газів різко зростає, поршень при цьому переміщується від ВМТ до НМТ.

У процесі такту розширення шарнірно пов'язаний з поршнем шатун

здійснює складний рух і через кривошип приводить в обертання

колінчастий вал. При розширенні гази здійснюють корисну роботу, тому

хід поршня при третьому півоберту колінчастого вала називають робочим

В кінці робочого ходу поршня, при знаходженні його близько НМТ

відкривається випускний клапан, тиск в циліндрі знижується до 0.3 -

0.75 МПа, а температура до 950 - 1200 С.

4. Такт випуску. При четвертому півоберту колінчастого вала поршень переміщається від НМТ до ВМТ. При цьому випускний клапан відкритий, і продукти згоряння виштовхуються з циліндра в атмосферу через випускний газопровід.

Принцип дії чотиритактного дизеля

У чотиритактному двигуні робочі процеси відбуваються наступним чином:

1. Такт впуску. При русі поршня від ВМТ до НМТ внаслідок утвориться розрядження з воздухоочистителя в порожнину циліндра через відкритий впускний клапан надходить атмосферне повітря. Тиск повітря в циліндрі становить 0.08 - 0.095 МПа, а температура 40 - 60 С.

2. Такт стиску. Поршень рухається від НМТ до ВМТ; впускний і випускний клапани закриті, внаслідок цього переміщається вгору поршень стискає надійшов повітря. Для займання палива необхідно, щоб температура стисненого повітря була вище температури самозаймання палива. При ході поршня до ВМТ циліндр через форсунку впорскується дизельне паливо, що подається паливним насосом.

3. Такт розширення, або робочий хід. Впорснути в кінці такту стиснення паливо, перемішуючись з нагрітим повітрям, запалюється, і починається процес згоряння, що характеризується швидким підвищенням температури і тиску. При цьому максимальний тиск газів досягає 6 - 9 МПа, а температура 1800 - 2000 С. Під дією тиску газів поршень 2 переміщується від ВМТ в НМТ - відбувається робочий хід. Близько НМТ тиск знижується до 0.3 - 0.5 МПа, а температура до 700 - 900 С.

4. Такт випуску. Поршень переміщається від НМТ у ВМТ і через відкритий випускний клапан 6 відпрацьовані гази виштовхуються з циліндра. Тиск газів знижується до 0.11 - 0.12 МПа, а температура до 500-700 С. Після закінчення такту випуску при подальшому обертанні колінчастого вала робочий цикл повторюється в тій же послідовності.

Принцип дії двотактного двигуна

Двотактні двигуни відрізняються від чотиритактних тим, що у них наповнення циліндрів горючою сумішшю або повітрям здійснюється на початку ходу стиснення, а очищення циліндрів від відпрацьованих газів в кінці ходу розширення, тобто процеси випуску та впуску відбуваються без самостійних ходів поршня. Загальний процес для всіх типів двотактних двигунів - продування, тобто процес видалення відпрацьованих газів з циліндра за допомогою потоку горючої суміші або повітря. Тому двигун даного виду має компресор (продувний насос). Розглянемо роботу двотактного карбюраторного двигуна з кривошипно-камерної продувкою. У цього типу двигунів відсутні клапани, їх роль виконує поршень, який при своєму переміщенні закриває впускні, випускні і продувні вікна. Через ці вікна циліндр в певні моменти повідомляється з впускним і випускним трубопроводами та кривошипно камерою (картер), яка не має безпосереднього сполучення з атмосферою. Циліндр в середній частині має три вікна: впускний, випускний і пневматичні, яке повідомляється клапаном з кривошипно камерою двигуна. Робочий цикл в двигуні здійснюється за два такти:

1. Такт стиснення. Поршень переміщається від НМТ до ВМТ, перекриваючи спочатку продувні, а потім випускне вікно. Після закриття поршнем випускного вікна в циліндрі починається стиск раніше надійшла в нього горючої суміші. Одночасно в кривошипно камері внаслідок її герметичності створюється розрядження, під дією якого з карбюратора через відкрите вікно впускний поступає горюча суміш в кривошипну камеру.

2. Такт робочого ходу. При положенні поршня близько ВМТ стисла

робоча суміш запалюється електричною іскрою від свічки, в результаті чого температура і тиск газів різко зростають. Під дією теплового розширення газів поршень переміщується до НМТ, при цьому розширюються гази здійснюють корисну роботу. Одночасно опускається поршень закриває впускний вікно і стискає що знаходиться в кривошипно камері горючу суміш.

Коли поршень дійде до випускного вікна, воно відкривається і починається випуск відпрацьованих газів в атмосферу, тиск в циліндрі знижується. При подальшому переміщенні поршень відкриває продувні вікно і стиснута в кривошипно камері горюча суміш перетікає по каналу, заповнюючи циліндр і здійснюючи продування його від залишків відпрацьованих газів.

Робочий цикл двотактного дизельного двигуна відрізняється від робочого циклу двотактного карбюраторного двигуна тим, що у дизеля в циліндр надходить повітря, а не горюча суміш, і в кінці процесу стиснення впорскується мелкораспиленное паливо.

Потужність двотактного двигуна при однакових розмірах циліндра і

частоті обертання валу теоретично в два рази більше чотиритактного

за рахунок більшого числа робочих циклів. Однак неповне використання

ходу поршня для розширення, найгірше звільнення циліндра від залишкових

газів і витрати частини вироблюваної потужності на привід продувочного

компресора призводять практично до збільшення потужності тільки на

Робочий цикл чотиритактних карбюраторних

і дизельних двигунів

Робочий цикл чотиритактного двигуна складається з п'яти процесів:

впуск, стиснення, згоряння, розширення і випуск, які відбуваються за

чотири такту або за два оберти колінчастого вала.

Графічне представлення про тиск газів при зміні обсягу в

циліндрі двигуна в процесі здійснення кожного з чотирьох циклів

дає індикаторна діаграма. Вона може бути побудована за даними

теплового розрахунку або знята при роботі двигуна з допомогою

спеціального приладу - індикатора.

Процес впуску. Впуск горючої суміші здійснюється після випуску з

циліндрів відпрацьованих газів від попереднього циклу. впускний клапан

відкривається з деяким випередженням до ВМТ, щоб отримати до моменту приходу поршня до ВМТ більше прохідний перетин у клапана. Впуск горючої суміші здійснюється за два періоди. У перший період суміш надходить при переміщенні поршня від ВМТ до НМТ внаслідок розрядження, що створюється в циліндрі. У другій період впускання суміші відбувається при переміщенні поршня від НМТ до ВМТ протягом деякого часу, відповідного 40 - 70 повороту колінчастого вала за рахунок різниці тиску (ротора), і швидкісного напору суміші. Впуск горючої суміші закінчується закриттям впускного клапана. Горюча суміш, що надійшла в циліндр, змішується з залишковими газами від попереднього циклу і утворює горючу суміш. Тиск суміші в циліндрі протягом процесу впуску становить 70 - 90 кПа і залежить від гідравлічних втрат у впускний системі двигуна. Температура суміші в кінці процесу впуску підвищується до 340 - 350 К внаслідок зіткнення її з нагрітими деталями двигуна і змішування з залишковими газами, що мають температуру 900 - 1000 К.

Процес стиснення. Стиснення робочої суміші, що знаходиться в циліндрі

двигуна, відбувається при закритих клапанах і переміщенні поршня в

ВМТ. Процес стиснення протікає при наявності теплообміну між робочою

сумішшю і стінками (циліндра, головки і днища поршня). На початку стиснення температура робочої суміші нижче температури стінок, тому теплота передається суміші від стінок. У міру подальшого стиснення температура суміші підвищується і стає вище температури стінок, тому теплота від суміші передається стінок. Таким чином, процес стиснення здійснюється по палітрі, середній показник якої n \u003d 1.33 ... 1.38. Процес стиснення закінчується в момент займання робочої суміші. Тиск робочої суміші в циліндрі наприкінці стиснення 0.8 - 1.5МПа, а температура 600 - 750 К.

Процес згоряння. Від згоряння робочої суміші починається раніше приходу

поршня до ВМТ, тобто коли стиснута суміш запалюється від електричної іскри. Після займання фронт полум'я свічки, що горить від свічки поширюється по всьому об'єму камери згоряння зі швидкістю 40 - 50 м / с. Незважаючи на таку високу швидкість згоряння, суміш встигає згоріти за час, поки колінчастий вал повернеться на 30 - 35. При згорянні робочої суміші виділяється велика кількість теплоти на ділянці, відповідним 10 - 15 до ВМТ і 15 - 20 після НМТ, внаслідок чого тиск і температура що утворюються в циліндрі газів швидко зростають.

В кінці згоряння тиск газів досягає 3 - 5 МПа, а температура 2500 - 2800 К.

Процес розширення. Теплове розширення газів, що знаходяться в циліндрі двигуна, відбувається після закінчення процесу згоряння при переміщенні поршня до НМТ. Гази, розширюючись, здійснюють корисну роботу. Процес теплового розширення протікає при інтенсивному теплообміні між газами і стінками (циліндра, головки і днища поршня). На початку розширення відбувається догорання робочої суміші, внаслідок чого утворюються гази отримують теплоту. Гази протягом всього процесу теплового розширення віддають теплоту стінок. Температура газів в процесі розширення зменшується, отже, змінюється перепад температури між газами і стінками. Процес теплового розширення відбувається по палітрі, середній показник якої n2 \u003d 1.23 ... 1.31. Тиск газів в циліндрі в кінці розширення 0.35 - 0.5 МПа, а температура 1200 - 1500 К.

Процес випуску. Випуск відпрацьованих газів починається при відкритті випускного клапана, тобто за 40 - 60 до приходу поршня в НМТ. Випуск газів з циліндра здійснюється за два періоди. У перший період випуск газів відбувається при переміщенні поршня за рахунок того, що тиск газів в циліндрі значно вище атмосферного.В цей період з циліндра видаляється близько 60% відпрацьованих газів зі швидкістю 500 - 600 м / с. У другій період випуск газів відбувається при переміщенні поршня (закриття випускного клапана) за рахунок виштовхує дії поршня та інерції рухомих газів. Випуск відпрацьованих газів закінчується в момент закриття випускного клапана, т. Е. Через 10 - 20 після приходу поршня в ВМТ. Тиск газів в циліндрі в процесі виштовхування 0.11 - 0.12 МПа, температура газів в кінці процесу випуску 90 - 1100 К.

Робочий цикл чотиритактного двигуна

Робочий цикл дизеля істотно відрізняється від робочого циклу

карбюраторного двигуна способом освіти і займання робочої

Процес впуску. Впуск повітря починається при відкритому впускному клапані і закінчується в момент закриття його. Впускний клапан відкривається. Процес впуску повітря відбувається також, як і впуск горючої суміші в карбюраторному двигуні. Тиск повітря в циліндрі в перебігу процесу впуску становить 80 - 95 кПа і залежить від гідравлічних втрат у впускний системі двигуна. Температура повітря в кінці процесу випуску підвищується до 320 - 350 К за рахунок зіткнення його з нагрітими деталями двигуна і змішування з залишковими газами.

Процес стиснення. Стиснення повітря, що знаходиться в циліндрі, починається після закриття впускного клапана і закінчується в момент упорскування палива в камеру згоряння. Процес стиснення відбувається аналогічно стисненню робочої суміші в карбюраторному двигуні. Тиск повітря в циліндрі наприкінці стиснення 3.5 - 6 МПа, а температура 820 - 980 К.

Процес згоряння. Згоряння палива починається з моменту початку подачі палива в циліндр, тобто за 15 - 30 до приходу поршня в ВМТ. У цей момент температура стисненого повітря на 150 - 200 С вище температури самозаймання. Паливо, яке надійшло в мелкораспиленном стані в циліндр, запалюється не миттєво, а з затримкою протягом деякого часу (0.001 - 0.003 с), званого періодом затримки займання. У цей період паливо прогрівається, перемішується з повітрям і випаровується, тобто утворюється робоча суміш.

Підготовлене паливо загорається і згоряє. В кінці згоряння тиск газів досягає 5.5 - 11 МПа, а температура 1800 - 2400 К.

Процес розширення. Теплове розширення газів, що знаходяться в циліндрі, починається після закінчення процесу згоряння і закінчується в момент закриття випускного клапана. На початку розширення відбувається догорання палива. Процес теплового розширення відбувається аналогічно до процесу теплового розширення газів в карбюраторному двигуні. Тиск газів в циліндрі до кінця розширення 0.3 - 0.5 МПа, а температура 1000 - 1300 До

Процес випуску. Випуск відпрацьованих газів починається при відкритті

випускного клапана і закінчується в момент закриття випускного клапана. Процес випуску відпрацьованих газів відбувається також, як і процес випуску газів в карбюраторному двигуні. Тиск газів в циліндрі в процесі виштовхування 0.11 - 0.12 МПа, температура газів в кінці процесу випуску 700 - 900 К.

Робочі цикли двотактних двигунів

Робочий цикл двотактного двигуна здійснюється за два такти, або за один оборот колінчастого валу.

Розглянемо робочий цикл двотактного карбюраторного двигуна з

кривошипно-камерної продувкою.

Процес стиснення горючої суміші, що знаходиться в циліндрі, починається з

моменту закриття поршнем вікон циліндра при переміщенні поршня від НМТ до ВМТ. Процес стиснення протікає також, як і в чотиритактним карбюраторному двигуні.

Процес згоряння відбувається аналогічно процесу згоряння в чотиритактним карбюраторному двигуні.

Процес теплового розширення газів, що знаходяться в циліндрі, починається після закінчення процесу згоряння і закінчується в момент відкриття випускних вікон. Процес теплового розширення відбувається аналогічно процесу розширення газів в чотиритактним карбюраторному двигуні.

Процес випуску відпрацьованих газів починається при відкритті

випускних вікон, тобто за 60 - 65 до приходу поршня в НМТ, і закінчується через 60 - 65 після проходу поршнем НМТ. У міру відкриття випускного вікна тиск в циліндрі різко знижується, а за 50 - 55 до приходу поршня в НМТ відкриваються продувні вікна і горюча суміш, раніше надійшла в кривошипну камеру і стисла опускається поршнем, починає надходити в циліндр. Період, протягом якого відбувається одночасно два процеси - впуск горючої суміші і випуск відпрацьованих газів - називають продувкою. Під час продувки горюча суміш витісняє відпрацьовані гази і частково несеться разом з ними.

При подальшому переміщенні до ВМТ поршень перекриває спочатку

продувні вікна, припиняючи доступ горючої суміші в циліндр з кривошипно камери, а потім випускні і починається в циліндрі процес стиснення.

Показники, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ РОБОТУ ДВИГУНІВ

Середнє індикаторне тиск і індикаторна потужність

Під середнім індикаторним тиском Pi розуміють таке умовне

постійний тиск, яке діючи на поршень протягом одного

робочого ходу, здійснює роботу, рівну індикаторної роботі газів в

циліндрі за робочий цикл.

Згідно з визначенням, середнє індикаторне тиск - відношення

індикаторної роботи газів за цикл Li до одиниці робочого об'єму

циліндра Vh, тобто Pi \u003d Li / Vh.

При наявності індикаторної діаграми, знятої з двигуна, середнє індикаторне тиск можна визначити по висоті прямокутника, побудованого на підставі Vh, площа якого дорівнює корисної площі індикаторної діаграми, що представляє собою в деякому масштабі індикаторну роботу Li.

Визначити за допомогою планіметрії корисну площу F індикаторної

діаграми (м ^ 2) і довжину l індикаторної діаграми (м), відповідну

робочому об'єму циліндра, знаходять значення середнього індикаторного

тиску Pi \u003d F * m / l, де m - масштаб тиску індикаторної діаграми,

Середні індикаторні тиску при номінальному навантаженні у чотиритактних карбюраторних двигунів 0.8 - 1.2 МПа, у чотиритактних дизелів 0.7 - 1.1 МПа, у двотактних дизелів 0.6 - 0.9 МПа.

Індикаторної потужністю Ni називають роботу, що здійснюються газами в циліндрах двигуна в одиницю часу.

Індикаторна робота (Дж), що здійснюються газами в одному циліндрі за один робочий цикл, Li \u003d Pi * Vh.

Так як число робочих циклів, що здійснюються двигуном в секунду, так само 2n / T, то індикаторна потужність (кВт) одного циліндра Ni \u003d (2 / T) * Pi * Vh * n * 10 ^ -3, де n - частота обертання колінчастого вала , 1 / с, T - тактность двигуна - число тактів за цикл (T \u003d 4 - для чотиритактних двигунів і T \u003d 2 - для двотактних).

Індикаторна потужність багатоциліндрового двигуна при числі

циліндрів i Ni \u003d (2 / T) * Pi * Vh * n * i * 10 ^ -3.

Ефективна потужність і середні ефективні тиску

Ефективною потужністю Ne називають потужність, що знімається з колінчастого

вала двигуна для отримання корисної роботи.

Ефективна потужність менше індикаторної Ni на величину потужності

механічних втрат Nm, тобто Ne \u003d Ni-Nm.

Потужність механічних втрат витрачається на тертя і приведення в

дію кривошипно-шатунного механізму і механізму газорозподілу,

вентилятора, рідинного, масляного і паливного насосів, генератора

струму та інших допоміжних механізмів і приладів.

Механічні втрати в двигуні оцінюються механічним ККД nm,

яке являє собою відношення ефективної потужності до індикаторної, тобто Nm \u003d Ne / Ni \u003d (Ni-Nm) / Ni \u003d 1-Nm / Ni.

Для сучасних двигунів механічний ККД становить 0.72 - 0.9.

Знаючи величину механічного ККД можна визначити ефективну потужність

Аналогічно індикаторної потужності визначають потужність механічних

втрат Nm \u003d 2 / T * Pm * Vh * ni * 10 ^ -3, де Pm - середній тиск механічних

втрат, тобто частина середнього індикаторного тиску, яка

витрачається на подолання тертя і на привід допоміжних

механізмів і приладів.

Згідно з експериментальними даними для дизелів Pm \u003d 1.13 + 0.1 * ст; для

карбюраторних двигунів Pm \u003d 0.35 + 0.12 * ст; де ст - середня швидкість

поршня, м / с.

Різниця між середнім індикаторним тиском Pi і середнім тиском механічних втрат Pm називають середнім ефективним тиском Pe, тобто Pe \u003d Pi-Pm.

Ефективна потужність двигуна Ne \u003d (2 / T) * Pe * Vh * ni * 10 ^ -3, звідки середнє ефективне тиск Pe \u003d 10 ^ 3 * Ne * T / (2Vh * ni).

Середнє ефективне тиск при нормальному навантаженні у чотиритактних карбюраторних двигуні 0.75 - 0.95 МПа, у чотиритактних дизелів 0.6 - 0.8 МПа, у двотактних 0.5 - 0.75 МПа.

Індикаторний ККД і питома індикаторний витрата палива

Економічність дійсного робочого циклу двигуна визначають

індикаторним ККД ni і питомою індикаторним витратою палива gi.

Індикаторний ККД оцінює ступінь використання теплоти в дійсному циклі з урахуванням всіх теплових втрат і являє собою відношення теплоти Qi, еквівалентній корисної індикаторної роботі, до всієї витраченої теплоти Q, тобто ni \u003d Qi / Q (а).

Теплота (кВт), еквівалентна індикаторної роботі за 1 с, Qi \u003d Ni. Теплота (кВт), витрачена на роботу двигуна протягом 1 с, Q \u003d Gт * (Q ^ p) н, де Gт - витрата палива, кг / с; (Q ^ p) н - нижча теплота згоряння палива, кДж / кг. Підставляючи значення Qi і Q в рівність (а), отримаємо ni \u003d Ni / Gт * (Q ^ p) н (1).

Питома індикаторний витрата палива [кг / кВт * год] являє собою

ставлення секундного витрати палива Gт до індикаторної потужності Ni,

тобто gi \u003d (Gт / Ni) * 3600 або [г / (кВт * год)] gi \u003d (Gт / Ni) * 3.6 * 10 ^ 6.

Ефективний ККД і питома ефективна витрата палива

Економічність роботи двигуна в цілому визначають ефективним ККД

ni і питомою ефективним витратою палива ge. ефективний ККД

оцінює ступінь використання теплоти палива з урахуванням всіх видів втрат як теплових так і механічних і являє собою відношення теплоти Qe, еквівалентній корисної ефективній роботі, до всієї витраченої теплоти Gт * Q, тобто nm \u003d Qe / (Gт * (Q ^ p) н) \u003d Ne / (Gт * (Q ^ p) н) (2).

Так як механічний ККД дорівнює відношенню Ne до Ni, то, підставляючи в

рівняння, що визначає механічний ККД nm, значення Ne і Ni з

рівнянь (1) і (2), отримаємо nm \u003d Ne / Ni \u003d ne / ni, звідки ne \u003d ni / nM, тобто ефективний ККД двигуна дорівнює добутку індикаторного ККД на механічний.

Питома ефективна витрата палива [кг / (кВт * год)] представляє собою відношення секундного витрати палива Gт до ефективної потужності Ne, тобто ge \u003d (Gт / Ne) * 3600 або [г / (кВт * год)] ge \u003d (Gт / Ne) * 3.6 * 10 ^ 6.

Тепловий баланс двигуна

З аналізу робочого циклу двигуна слід, що тільки частина теплоти, що виділяється при згорянні палива, використовується на корисну роботу, решта ж частина складає теплові втрати. Розподіл теплоти, отриманої при згорянні вводиться в циліндр палива, називають тепловим балансом, який зазвичай визначається експериментальним шляхом. Рівняння теплового балансу має вигляд Q \u003d Qe + Qг + Qн.с + Qост, де Q - теплота палива, введена в двигун Qe - теплота, перетворена в корисну роботу; Qохл - теплота, втрачена охолоджуючим агентом (водою або повітрям); Qг - теплота, втрачена з відпрацьованими газами; Qн.с - теплота, втрачена внаслідок неповного згоряння палива, Qост - залишковий член балансу, який дорівнює сумі всіх неврахованих втрат.

Кількість располагаемой (введеної) теплоти (кВт) Q \u003d Gт * (Q ^ p) н. Теплота (кВт), перетворена в корисну роботу, Qe \u003d Ne. Теплота (кВт), втрачена з охолоджувальною водою, Qохл \u003d Gв * св * (t2-t1), де Gв - кількість води, що проходить через систему, кг / с; св - теплоємність води, кДж / (кг * К) [св \u003d 4.19 кДж / (кг * К)]; t2 і t1 - температури води при вході в систему і при виході з неї, С.

Теплота (кВт), що втрачається з відпрацьованими газами,

Qг \u003d Gт * (Vp * СРГ * tг-V ст * срв * t в), де Gт - витрата палива, кг / с; Vг і Vв - витрати газів і повітря, м ^ 3 / кг; СРГ і СРВ - середні об'ємні теплоємності газів і повітря при постійному тиску, кДж / (м ^ 3 * К); tр і tв - температура відпрацьованих газів і повітря, С.

Теплота, що втрачається внаслідок неповноти згоряння палива, визначається досвідченим шляхом.

Остаточний член теплового балансу (кВт) Qост \u003d Q- (Qe + Qохл + Qг + Qн.с).

Тепловий баланс можна скласти в процентах від усієї кількості введеної теплоти, тоді рівняння балансу набуде вигляду: 100% \u003d qe + qохл + qг + qн.с + qост, де qe \u003d (Qe / Q * 100%); qохл \u003d (Qохл / Q) * 100%;

qг \u003d (Qг / Q) * 100% і т.д.

інновації

Останнім часом все більше застосування отримують поршневі двигуни з примусовим наповненням циліндра повітрям підвищеного

тиску, тобто двигуни з наддувом. І перспективи двигунобудування пов'язані, на мій погляд, з двигунами даного типу, тому що тут є величезний резерв невикористаних конструкторських можливостей, і є над чим подумати, а по-друге, вважаю, що великі перспективи в майбутньому саме у цих двигунів. Адже наддув дозволяє збільшити заряд циліндра повітрям і, отже, кількість стискається палива, а тим самим підвищити потужність двигуна.

Для приводу нагнітача в сучасних двигунах зазвичай використовують

енергію відпрацьованих газів. В цьому випадку відпрацьовані в циліндрі гази, які мають у випускному колекторі підвищений тиск, направляють в газову турбіну, що приводить в обертання компресор.

Згідно зі схемою газотурбінного наддуву чотиритактного двигуна, відпрацьовані гази з циліндрів двигуна надходять в газову турбіну, після якої відводяться в атмосферу. Відцентровий компресор, що обертається турбіною, засмоктує повітря з атмосфери і нагнітає його під тиском: 0.130 ... 0.250 МПа в циліндри. Крім використання енергії вихлопних газів перевагою такої системи наддуву перед приводом компресора від колінчастого вала є саморегулювання, що полягає в тому, що зі збільшенням потужності двигуна відповідно зростають тиск і температура відпрацьованих газів, а отже потужність турбокомпресора. При цьому зростають тиск і кількість подаваного їм повітря.

У двотактних двигунах турбокомпресор повинен мати більш високу потужність, ніж в чотиритактних, тому що під час продування частина повітря проходить в випускні вікна, транзитний повітря не використовується для зарядки циліндра і знижує температуру випускних газів. Внаслідок цього на часткових навантаженнях енергії відпрацьованих газів виявляється недостатньо для газотурбінного приводу компресора. Крім того, при газотурбінному наддуванні неможливий запуск дизеля. З огляду на це, в двотактних двигунах зазвичай застосовують комбіновану систему наддуву з послідовною або паралельною установкою компресора з газотурбінним і компресор з механічним приводом.

При найбільш поширеною послідовній схемі комбінованого наддуву компресор з газотурбінним приводом виробляє тільки часткове стиснення повітря, після чого він дожимается компресором, що приводиться в обертання від валу двигуна. Завдяки застосуванню наддуву можливе підвищення потужності в порівнянні з потужністю двигуна без наддуву від 40% до 100% і більше.

На мій погляд, основним напрямком розвитку сучасних поршневих

двигунів із запалюванням від стиснення буде значне форсування їх по потужності за рахунок застосування високого наддуву в поєднанні з охолодженням повітря після компресора.

У чотиритактних двигунах в результаті застосування тиску наддуву до 3.1 ... 3.2 МПа в поєднанні з охолодженням повітря після компресора досягається середнє ефективне тиск Pe \u003d 18.2 ... 20.2 МПа. Привід компресора в цих двигунах газотурбінний. Потужність турбіни досягає 30% від потужності двигуна, тому підвищуються вимоги до ККД турбіни і компресора. Невід'ємним елементом системи наддуву цих двигунів повинен бути охолоджувач повітря, встановлений після компресора. Охолодження повітря проводиться водою, що циркулює за допомогою індивідуального водяного насоса по контуру: воздухоохладитель - радіатор для охолодження води атмосферним повітрям.

Перспективним напрямком розвитку поршневих двигунів внутрішнього згоряння є більш повне використання енергії випускних газів в турбіні, що забезпечує потужність компресора, потрібну для досягнення заданого тиску наддуву. Надлишкова потужність в цьому випадку передається на колінчастий вал дизеля. Реалізація такої схеми найбільш можлива для чотиритактних двигунів.

висновок

Отже, ми бачимо, що двигуни внутрішнього згоряння - дуже складний механізм. І Функція, виконувана тепловим розширенням в двигунах внутрішнього згоряння не так проста, як це здається на перший погляд. Та й не існувало б двигунів внутрішнього згоряння без використання теплового розширення газів. І в цьому ми легко переконуємося, розглянувши докладно принцип роботи ДВС, їх робочі цикли - вся їх робота заснована на використанні теплового розширення газів. Але ДВС - це тільки одне з конкретних застосувань теплового розширення. І судячи з того, яку користь приносить теплове розширення людям через двигун внутрішнього згоряння, можна судити про користь даного явища в інших областях людської діяльності.

І нехай проходить ера двигуна внутрішнього згоряння, нехай у них є багато недоліків, нехай з'являються нові двигуни, які не забруднюють внутрішнє середовище і не використовують функцію теплового розширення, але перші ще довго приноситимуть користь людям, і люди через багато сотень років будуть по доброму відгукуватися про них, бо вони вивели людство на новий рівень розвитку, а пройшовши його, людство піднялося ще вище.

Поршневий двигун внутрішнього згоряння відомий понад століття, і майже cтолько ж, а точніше з 1886 року він використовується на автомобілях. Принципове рішення такого виду двигунів було знайдено німецькими інженерами Е. Лангеном і Н. Отто в 1867 році. Воно виявилося досить вдалим, для того щоб забезпечити даного типу двигунів лідируюче положення, що збереглося в автомобілебудуванні і в наші дні. Однак винахідники багатьох країн невпинно прагнули побудувати інший двигун, здатний по найважливішим технічними показниками перевершити поршневий двигун внутрішнього згоряння. Які ж це показники? Перш за все, це так званий ефективний коефіцієнт корисної дії (ККД), який характеризує, яка кількість теплоти, що знаходилося в витраченого палива, перетворено в механічну роботу. ККД для дизельного двигуна внутрішнього згоряння дорівнює 0,39, а для карбюраторного - 0,31. Іншими словами, ефективний ккд характеризує економічність двигуна. Не менш істотні питомі показники: питома яку він обіймав обсяг (к.с. / м3) і питома маса (кг / к.с.), Які свідчать про компактності і легкості конструкції. Не менш важливе значення має здатність двигуна пристосовуватися до різних навантажень, а також трудомісткість виготовлення, простота пристрою, рівень шумів, вміст у продуктах згоряння токсичних речовин. При всіх позитивних сторонах тієї чи іншої концепції силової установки період від початку теоретичних розробок до впровадження її в серійне виробництво займає часом дуже багато часу. Так, творцеві роторно-nоршневого двигуна німецькому винахіднику Ф. Ванкеля знадобилося 30 років, незважаючи на його безперервну роботу, для того щоб довести свій агрегат до промислового зразка. До місця буде сказано, що майже 30 років пішло на те, щоб впровадити дизельний двигун на серійному автомобілі ( "Бенц", 1923 г.). Але не технічний консерватизм став причиною такої тривалої затримки, а в необхідності вичерпно відпрацювати нову конструкцію, тобто створити необхідні матеріали і технологію для можливості її масового виробництва. Дана сторінка містить опис деяких типів нетрадиційних двигунів, але які на практиці довели свою життєздатність. Поршневий двигун внутрішнього згоряння має один з найбільш істотних своїх недоліків - це досить масивний кривошипно-шатунний механізм, адже з його роботою пов'язані основні втрати на тертя. Вже на початку нашого століття робилися спроби позбутися від такого механізму. З того часу було запропоновано множествo хитромудрих конструкцій, що перетворюють зворотно-поступальний рух поршня в обертальний рух вала такої конструкції.

Безшатунного двигун С. Баландіна

Роторно-поршневий двигун Ф. Ванкеля

Має тригранний ротор, який здійснює планетарний рух округ ексцентрикового вала. Змінюється обсяг трьох порожнин, утворених стінками ротора і внутрішньої порожнини картера, дозволяє здійснити робочий цикл теплового двигуна з розширенням газів. З 1964 року на серійних автомобілях, в яких встановлюються роторно-поршневі двигуни, поршневу функцію виконує тригранний ротор. Необхідну в корпусі переміщення ротора щодо ексцентрикового вала забезпечується планетарно-шестерним согласующим механізмом (див. Малюнок). Такий двигун, при рівній потужності з поршневим двигуном, компактніше (має менший на 30% обсяг), легше на 10-15%, має менше деталей і краще урівноважений. Але поступався при цьому поршневому двигуну по довговічності, надійності ущільнень робочих порожнин, більше витрачав палива, а відпрацьовані гази його утримували більше токсичних речовин. Але, після багаторічних доведень, ці недоліки були усунені. Однак виробництво автомобілів з роторно-поршневими двигунами серійно, сьогодні обмежена. Крім конструкції Ф. Ванкеля, відомі ногочісленние конструкції роторно-поршневих двигунів інших винахідників (Е. Кауертца, Г. Бредшоу, Р. Сейріча, Г. Ружицького і ін.). Проте, об'єктивні причини не дали їм можливість вийти зі стадії експериментів - найчастіше через недостатнє технічного гідності.

Газова двухвальная турбіна

Паровий поршневий двигун

Двигун Р.Стірлінга. Двигун зовнішнього згорання

Внутрішнього згоряння. Його пристрій досить складне, навіть для професіонала.

При покупці автомобіля в першу чергу дивляться на характеристики двигуна. Ця стаття, допоможе розібратися Вам в основних параметрах двигуна.

Кількість циліндрів. Сучасні автомобілі мають до 16 циліндрів. Це дуже багато. Але справа в тому, що поршневі двигуни внутрішнього згоряння з однаковою потужністю і об'ємом, можуть істотно відрізнятися за іншими параметрами.

Як розташовані циліндри?

Циліндри можуть розташовуватися двома типами: рядним (послідовним) і V-образним (дворядним).

При великому куті розвалу істотно зменшуються динамічні характеристики, але при цьому підвищується інерційність. При малому куті розвалу знижується інерційність і вага, але це призводить до швидкого перегріву.

опозитний двигун

Є ще й радикальний опозитний двигун має кут розвалу в 180 градусів. У такому двигуні всі недоліки і переваги максимальні.

Розглянемо переваги такого мотора. Цей двигун легко вбудовується в самий низ моторного відсіку, що дозволяє знизити центр мас і внаслідок чого, підвищується стійкість автомобіля і його керованість, що не менш важливо.

На оппозітниє поршневі двигуни внутрішнього згоряння вібраційне навантаження знижена і вони повністю збалансовані. Також вони невеликої довжини, ніж однорядні двигуни. Є й недоліки - сама ширина моторного відсіку автомобіля збільшена. Опозитний двигун встановлюється на автомобілі марок Porsche, а також Subaru.

Різновиди двигуна - W-подібний

На даний момент, W-подібний двигун, який випускає Фольксваген, включає в себе дві поршневі групи від двигунів типу VR, які знаходяться під кутом 72 ° і за рахунок цього, і виходить двигун з чотирма рядами циліндрів.

Зараз роблять W-подібні двигуни з 16, 12 і 8 циліндрами.

двигун W8 - чотирирядний по два циліндра в кожному ряду. У ньому є два балансирних вала, які обертаються швидше колінчастого в два рази, вони потрібні, щоб врівноважити сили інерції. Цей мотор має місце бути на автомобілі - VW Passat W8.

двигун W12 - чотирирядний, але вже по три циліндри в кожному ряду. Він зустрічається на автомобілях VW Phaeton W12 і Audi A8 W12.

двигун W16 - чотирирядний, по чотири циліндри в кожному ряду, він стоїть тільки на автомобілі Bugatti Veyron 16.4. Цей двигун потужністю 1000 к.с. і в ньому сильний вплив інерційних моментів негативно діючих на шатуни, зменшили за рахунок збільшення кута розвалу до 90 °, і при цьому знизили швидкість поршня до 17,2 м / с. Правда розміри двигуна від цього збільшилися: його довжина дорівнює 710, ширина 767 мм.

І найбільш рідкісний тип двигуна - це рядно-V-подібний (Також званий - VR, дивіться на самому верхньому малюнку праворуч), який представляє з себе поєднання двох різновидів. У двигунів VR маленький розвал між рядами циліндрів, всього 15 градусів, що і дозволило використовувати на них одну загальну головку.

Об'єм двигуна. Від цього параметра поршневого двигуна внутрішнього згоряння залежать практично всі інші характеристики двигуна. У разі збільшення обсягу двигуна, відбувається збільшення потужності, і як наслідок збільшується витрата палива

Матеріал двигуна. Двигуни, зазвичай робляться з трьох видів матеріалу: алюмінію або його сплавів, чавуну та інших феросплавів, або магнієвих сплавів. Від цих параметрів на практиці залежить лише ресурси і шум двигуна.

Найбільш важливі параметри двигуна

Обертаючий момент. Він створюється двигуном при максимальному тяговому зусилля. Одиниця виміру - Ньют-метри (нм). Крутний момент на пряму впливає на "еластичність двигуна" (здатність до розгону на низьких оборотах).

Потужність. Одиниця виміру - кінські сили (к.с.) Від неї залежить час розгону і швидкість авто.
Максимальні обороти колінчастого валу (об / хв). Вказують на число оборотів яке здатний витримувати двигун без втрати міцності ресурсів. Велика кількість оборотів вказує різкість і динамічність в характері автомобіля.

Важливі в автомобілі і витратні характеристики

Масло. Його витрата вимірюється в літра на тисячу кілометрів. Марка масла позначається xxWxx, де перше число означає густоту, друге в'язкість. Масла з високою густотою і в'язкістю істотно підвищують надійність і міцність двигуна, а масла з невеликою густотою дають хороші динамічні характеристики.

Паливо. Його витрата вимірюється в літрах на сто кілометрів. У сучасних автомобілях можна використовувати практично будь-яку марку бензину, але варто пам'ятати, що низьке октанове число впливає на падіння міцності і потужності, а октанове число вище норми знижує ресурс, але підвищує потужність.