создания..
История создания
Этьен Ленуар (1822-1900)
Этапы развития ДВС:
1860 г. Этьен Ленуар изобрел первый двигатель, работавший на светильном газе
1862 г. Альфонс Бо Де Роша предложил идею четырехтактного двигателя. Однако свою идею осуществить он не сумел.
1876 г. Николаус Август Отто создает четырехтактный двигатель по Роше.
1883 г. Даймлер предложил конструкцию двигателя, который мог работать как на газе, так и на бензине
Карл Бенц изобрел самоходную трехколесную коляску на основе технологий Даймлера.
К 1920 г. ДВС становятся лидирующими. экипажи на паровой и электрической тяге стали большой редкостью.
Август Отто (1832-1891)
Карл Бенц
История создания
Трехколесная коляска, изобретенная Карлом Бенцом
Принцип действия
Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала.
Различают 4 такта:
1 такт – впуск (горючая смесь из карбюратора поступает в цилиндр)
2 такт – сжатие (клапаны закрыты и смесь сжимается, в конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой и происходит сгорание топлива)
3 такт – рабочий ход (происходит преобразование тепла, полученного от сгорания топлива, в механическую работу)
4 такт – выпуск (отработавшие газы вытесняются поршнем)
Принцип действия
Двухтактный двигатель
Существует также двухтактный двигатель внутреннего сгорания. Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания осуществляется за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала.
1 такт 2 такт
Сгорание |
|
На практике мощность двухтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания часто не только не превышает мощность четырёхтактного, но оказывается даже ниже. Это обусловлено тем, что значительная часть хода (20-35%) поршень совершает при открытых клапанах
КПД двигателя
КПД двигателя внутреннего сгорания мал и примерно составляет 25% – 40% . Максимальный эффективный КПД наиболее совершенных ДВС около 44%. Поэтому многие ученые пытаются увеличить КПД, а также и при этом саму мощность двигателя.
Способы увеличения мощности двигателя:
Использование многоцилиндровых двигателей
Использование специального топлива (правильного соотношения смеси и рода смеси)
Замена частей двигателя (правильных размеров составных частей, зависящие от рода двигателя)
Устранение части потерь теплоты перенесением места сжигания топлива и нагревания рабочего тела внутрь цилиндра
КПД двигателя
Степень сжатия
Одной из важнейших характеристик двигателя является его степень сжатия, которая определяется следующее:
e V 2 V 1
где V2 и V1 - объемы в начале и в конце сжатия. С увеличением степени сжатия возрастает начальная температура горючей смеси в конце такта сжатия, что способствует более полному ее сгоранию.
Разновидности ДВС
Двигатели Внутренненго Сгорания
Основные компоненты двигателя
Строение яркого представителя ДВС – карбюраторного двигателя
Остов двигателя (блок-картер, головки цилиндров, крышки подшипников коленчатого вала, масляный поддон)
Механизм движения (поршни, шатуны, коленчатый вал, маховик)
Механизм газораспределения (кулачковый вал, толкатели, штанги, коромысла)
Слайд 1
Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания.
Больц Сергей Валерьевич учитель физики МОУ «СОШ №18» г.о. Балашиха
Слайд 2
Тепловые двигатели – это машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.
Цель урока: познакомиться с устройством тепловых машин на примере двигателя внутреннего сгорания.
Слайд 3
Двигатель внутреннего сгорания – очень распространенный вид теплового двигателя. Топливо в нем сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Отсюда и происходит название этого двигателя. В цилиндре такого двигателя периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха. Температура газообразных продуктов сгорания достигает 1600 – 1800 0С.
Слайд 4
Давление на поршень при этом резко возрастает. Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним и коленчатый вал, совершая при этом механическую работу. Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называют ходом поршня. Один рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня, или, как говорят, за четыре такта (впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск). Поэтому такие двигатели называют четырехтактными.
Слайд 5
Устройство двигателя внутреннего сгорания
1,2 – клапана 3 – поршень 4 – шатун 5 – коленчатый вал 6 – маховик 7 - свеча
Слайд 6
Работа двигателя внутреннего сгорания.
При повороте вала двигателя в начале первого такта поршень движется вниз. Объем над поршнем увеличивается. Вследствие этого в цилиндре создается разрежение. В это время открывается клапан 1 и в цилиндр входит горючая смесь. К концу первого такта цилиндр заполняется горючей смесью, а клапан 1 закрывается.
Слайд 7
При дальнейшем повороте вала поршень движется вверх (второй такт) и сжимает горючую смесь. В конце второго такта, когда поршень дойдет до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь воспламеняется (от электрической искры) и быстро сгорает.
Слайд 8
Работа двигателя внутреннего сгорания
Образующиеся при сгорании газы давят на поршень и толкают его вниз. Под действием расширяющихся нагретых газов (третий такт) двигатель совершает работу, поэтому этот такт называют рабочим ходом. Движение поршня передается шатуну, а через него коленчатому валу с маховиком. Получив сильный толчок, маховик затем продолжает вращаться по инерции и перемещает скрепленный с ним поршень при последующих тактах. Второй и третий такты происходят при закрытых клапанах.
Слайд 9
В конце третьего такта открывается клапан 2, и через него продукты сгорания выходят из цилиндра в атмосферу. Выпуск продуктов сгорания продолжается и в течение четвертого такта, когда поршень движется вверх. В конце четвертого такта клапан 2 закрывается.
Слайд 10
История автомобилей.
Первый автомобиль Г.Форда (1892г.)
Слайд 11
Первый русский автомобиль с двигателем внутреннего сгорания построенный Е. А. Яковлевым, П. А. Фрезе (1896г.)
Слайд 2
Дви́гатель вну́треннего сгора́ния (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, меньший ресурс), благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) ДВС очень широко распространены, например на транспорте.
Слайд 3
Типы ДВС
Роторно-поршневые
Слайд 4
Бензиновые
Смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе и далее во впускном коллекторе, или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), или непосредственно в цилиндре при помощи распыляющих форсунок, далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.
Слайд 5
Дизельные
Специальное дизельное топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением. Возгорание смеси происходит под действием высокого давления и, как следствие, температуры в камере.
Слайд 6
Газовые
двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях: смеси сжиженных газов - хранятся в баллоне под давлением насыщенных паров (до 16 атм). Испаренная в испарителе жидкая фаза или паровая фаза смеси ступенчато теряет давление в газовом редукторе до близкого атмосферному, и всасывается двигателем во впускной коллектор через воздушно-газовый смеситель или впрыскивается во впускной коллектор посредством электрических форсунок. Зажигание осуществляется при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи. сжатые природные газы - хранятся в баллоне под давлением 150-200 атм. Устройство систем питания аналогично системам питания сжиженным газом, отличие - отсутствие испарителя. генераторный газ - газ, полученный превращением твердого топлива в газообразное. В качестве твердого топлива используются: уголь торф древесина
Слайд 7
Роторно-поршневые
За счет вращения в камере сгорания многогранного ротора динамически формируются объёмы, в которых происходит обычный цикл ДВС. Схема
Слайд 8
Четырехтактный ДВС
Схема работы четырехтактного цилиндра двигателя, цикл Отто1. впуск2. сжатие3. рабочий цикл4. выпуск
Слайд 9
Роторный ДВС
Цикл двигателя Ванкеля: впуск (голубой), сжатие (зелёный), рабочий ход (красный), выпуск (жёлтый) ___________________________ Установленный на валу ротор жёстко соединён с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестернёй. Ротор с зубчатым колесом как бы обкатывается вокруг шестерни. Его грани при этом скользят по поверхности цилиндра и отсекают переменные объёмы камер в цилиндре.
Слайд 10
Двухтактный ДВС
Двухтактный цикл. в двухтактном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще. Впрыск горючего Сжатие Воспламенение Отвод газов
Слайд 11
Дополнительные агрегаты, требующиеся для ДВС
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 топливная система (для подачи топливной смеси) и выхлопная система (для отвода выхлопных газов).
Слайд 12
Запуск двигателя внутреннего сгорания
Электростартёр 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.
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
2 слайд
Описание слайда:
1860 г. Этьен Ленуар изобрел первый двигатель, работавший на светильном газе Этьен Ленуар (1822-1900) Этапы развития ДВС: 1862 г. Альфонс Бо Де Роша предложил идею четырехтактного двигателя. Однако свою идею осуществить он не сумел. 1876 г. Николаус Август Отто создает четырехтактный двигатель по Роше. 1883 г. Даймлер предложил конструкцию двигателя, который мог работать как на газе, так и на бензине К 1920 г. ДВС становятся лидирующими. экипажи на паровой и электрической тяге стали большой редкостью. Карл Бенц изобрел самоходную трехколесную коляску на основе технологий Даймлера. Август Отто (1832-1891) Даймлер Карл Бенц
3 слайд
Описание слайда:
4 слайд
Описание слайда:
Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала. Четырехтактный двигатель 1 такт – впуск (горючая смесь из карбюратора поступает в цилиндр) Различают 4 такта: 2 такт – сжатие (клапаны закрыты и смесь сжимается, в конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой и происходит сгорание топлива) 3 такт – рабочий ход (происходит преобразование тепла, полученного от сгорания топлива, в механическую работу) 4 такт – выпуск (отработавшие газы вытесняются поршнем)
5 слайд
Описание слайда:
На практике мощность двухтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания часто не только не превышает мощность четырёхтактного, но оказывается даже ниже. Это обусловлено тем, что значительная часть хода (20-35%) поршень совершает при открытых клапанах Двухтактный двигатель Существует также двухтактный двигатель внутреннего сгорания. Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания осуществляется за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала. Сжатие Сгорание выпуск впуск 1 такт 2 такт
6 слайд
Описание слайда:
Способы увеличения мощности двигателя: КПД двигателя внутреннего сгорания мал и примерно составляет 25% – 40%. Максимальный эффективный КПД наиболее совершенных ДВС около 44%.Поэтому многие ученые пытаются увеличить КПД, а также и при этом саму мощность двигателя. Использование многоцилиндровых двигателей Использование специального топлива (правильного соотношения смеси и рода смеси) Замена частей двигателя (правильных размеров составных частей, зависящие от рода двигателя) Устранение части потерь теплоты перенесением места сжигания топлива и нагревания рабочего тела внутрь цилиндра
7 слайд
Описание слайда:
Одной из важнейших характеристик двигателя является его степень сжатия, которая определяется следующее: Степень сжатия e V2 V1 где V2 и V1 - объемы в начале и в конце сжатия. С увеличением степени сжатия возрастает начальная температура горючей смеси в конце такта сжатия, что способствует более полному ее сгоранию.
8 слайд
Описание слайда:
жидкостные газовые с искровым зажиганием без искрового зажигания (дизельные) (карбюраторный)
9 слайд
Описание слайда:
Строение яркого представителя ДВС – карбюраторного двигателя Остов двигателя (блок-картер, головки цилиндров, крышки подшипников коленчатого вала, масляный поддон) Механизм движения (поршни, шатуны, коленчатый вал, маховик) Механизм газораспределения (кулачковый вал, толкатели, штанги, коромысла) Система смазки (масло, фильтр грубой отчистки, поддон) жидкостная (радиатор, жидкость, др.) Система охлаждения воздушная (обдув потоками воздуха) Система питания (топливный бак, топливный фильтр, карбюратор, насосы)
10 слайд
Описание слайда:
Строение яркого представителя ДВС – карбюраторного двигателя Система зажигания (источник тока – генератор и аккумулятор, прерыватель + конденсатор) Система пуска (электрический стартер, источник тока – аккумулятор, элементы дистанционного управления) Система впуска и выпуска (трубопроводы, воздушный фильтр, глушитель) Карбюратор двигателя
Слайд 2
План
История создания ДВС Типы и принцип работы ДВС 2-х,4-х тактные ДВС Использование ДВС
Слайд 3
История создания ДВС
В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ. В 1799 году он получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение прежде всего для развития техники освещения. Очень скоро во Франции, а потом и в других странах Европы газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения.
Слайд 4
Жан Этьен Ленуар
Двигатель Ленуара – двусторонний и двухтактный, т.е. полный цикл работы поршня длится в течение двух его ходов. Но этот двигатель оказался малоэффективен. Хотя в 1862 году Ленуар установил двигатель на карету, использовал рулевое колесо и даже совершал пробные поездки вблизи Парижа. В 1863 году уверял, что его двигатель начал работать на бензине
Слайд 5
Август Отто
В 1864 году Август Отто получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма "Отто и Компания".
Слайд 6
Типы ДВС
Двигатель внутреннего сгорания (сокращённо 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 относительно несовершенным типом тепловых машин (сильный шум, токсичные выбросы, меньший ресурс), благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) ДВС очень широко распространены, например в транспорте.
Слайд 7
Поршневые двигатели
Поршневой двигатель - двигател внутреннего сгорания, в котором тепловая энергия, образовавшаяся в результате сгорания топлива в замкнутом объёме, преобразуется в механическую работу поступательного движения поршня за счёт расширения рабочего тела (газообразных продуктов сгорания топлива) в цилиндре, в который вставлен поршень.
Слайд 8
Бензиновый
Бензиновые - смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе и далее во впускном коллекторе, или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи. Основная характерная особенность топливо-воздушно смеси в этом случае - её гомогенизированность.
Слайд 9
Дизельный
Дизельные - специальное дизельное топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением. Горючая смесь образуется (и сразу же сгорает) непосредственно в цилиндре по мере впрыска порции топлива. Воспламенение смеси происходит под действием высокой температуры воздуха, подвергшегося сжатию в цилиндре.
Слайд 10
Газовый
Газовые - двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях.
Слайд 11
Газодизельный
Газодизельные - основная порция топлива приготавливается, как в одной из разновидностей газовых двигателей, но зажигается не электрической свечой, а запальной порцией дизтоплива, впрыскиваемого в цилиндр аналогично дизельному двигателю.
Слайд 12
2-х тактный
Двухтактный цикл.Такты:1. При движении поршня вверх - сжатие топливной смеси в текущем цикле и всасывание смеси для следующего цикла в полость под поршнем.2. При движеннии поршня вниз - Рабочий ход, выхлоп и вытеснение топливной смеси из-под поршня в рабочую зону цилиндра.
Слайд 13
4-х тактный
4-тактный цикл двигателя внутреннего сгоранияТакты:1.Всасывание горючей смеси.2.Сжатие.3.Рабочий ход.4.Выхлоп.
Слайд 14
Использование ДВС
ДВС часто используется в транспорте, и для каждого вида транспорта нужен свой тип ДВС. Так для общественного транспорта необходим ДВС имеющий хорошую тягу на низких оборотах, в общественном транспорте применяется ДВС большого объёма развивающий максимальную мощность на малых оборотах. В гоночных болидах формулы-1 используется ДВС,который достигает максимальной мощности на высоких оборотах, но он имеет относительно малый объём.
Посмотреть все слайды