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

Четырехтактный двигатель

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)

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)

Основные компоненты 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

Выполнила ученица

8 «Б» класса МБОУ СОШ №1

Ралко Ирина

Учитель физики

Нечаева Елена Владимировна

п. Славянка 2016 .

• В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным видом автомобильного двигателя.

• Двигателем внутреннего сгорания (ДВС) называется тепловая машина, преобразующая тепловую энергию, выделяемую при сжигании топлива в механическую энергию.

• Различают следующие основные типы двигателей внутреннего сгорания: поршневой, роторно-поршневой и газотурбинный.

Автомобильные двигатели внутреннего сгорания различают: по способу приготовления горючей смеси - с внешним смесеобразованием (карбюраторные и инжекторные) и внутренним (дизель)

Карбюратор и инжектор

Дизель

Отличаются по роду применяемого топлива: бензиновые, газовые и дизельные

• кривошипно-шатунный механизм;

• газораспределительный механизм;

• система питания (топливная);

• система выпуска отработавших газов

• система зажигания;

• система охлаждения

• система смазки.

Совместная работа данных систем обеспечивает образование топливно-воздушной смеси.

Впускная система предназначена для подачи в двигатель воздуха.

Топливная система питает

двигатель топливом

Принцип работы ДВС основан на эффекте теплового расширения газов, возникающего при сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего перемещение поршня в цилиндре.

• На такте впуск впускная и топливная системы обеспечивают образование топливно-воздушной смеси. При открытии впускных клапанов газораспределительного механизма воздух или топливно-воздушная смесь за счет разряжения, возникающего при движении поршня вниз, подается в камеру сгорания.

• На такте сжатия впускные клапаны закрываются, и топливно-воздушная смесь сжимается в цилиндрах двигателя.

• Такт рабочий ход сопровождается воспламенением топливно-воздушной смеси.

В результате возгорания образуется большое количество газов, которые давят на поршень и заставляют его двигаться вниз. Движение поршня через кривошипно-шатунный механизм преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, которое затем используется для движения автомобиля.

• При такте выпуск открываются выпускные клапаны газораспределительного механизма, и отработавшие газы удаляются из цилиндров в выпускную систему, где производится их очистка, охлаждение и снижение шума. Далее газы поступают в атмосферу.

• Достоинствами поршневого двигателя внутреннего сгорания являются: автономность, универсальность невысокая стоимость, компактность, малая масса, возможность быстрого запуска, многотопливность.

• Недостатки высокий уровень шума, большая частота вращения коленчатого вала, токсичность отработавших газов, невысокий ресурс, низкий коэффициент полезного действия.

• Первый по настоящему работоспособный ДВС появился в Германии в 1878 году.

• Но история создания ДВС уходит своими корнями во Францию. В 1860 году французский изобретатель Этвен Ленуар изобрёл первый двигатель внутреннего сгорания. Но этот агрегат был несовершенен, с низким КПД и не мог быть применён на практике. На помощь пришёл другой французкий изобретатель Бо де Роша , который в 1862 году предложил использовать в этом двигателе четырехтактный цикл.

• Именно эта схема и была использована немецким изобретателем Николаусом Отто, построившим в 1878 г. первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, КПД 22%, что существенно превосходило значения, полученные при использовании двигателей всех предшествующих типов.

• Первым автомобилем с четырёхтактным ДВС был трёхколёсный экипаж Карла Бенца, построенный в 1885 году. Годом позже (1886 г) появился вариант Готлиба Даймера. Оба изобретателя работали независимо друг от друга до 1926 года, пока не объединились, создав фирму Deimler-Benz AG.

• для презентации брала с электронных сайтов:
• euro-auto-history.ru
• http://systemsauto.ru

Cлайд 1

Cлайд 2

Принцип действия Принцип действия двигателя внутреннего сгорания базировался на изобретенном Алессандро Вольта в 1777 году пистолете. Этот принцип заключался в том, что вместо пороха подрывалась с помощью электрической искры смесь воздуха с каменноугольным газом. В 1807 году швейцарец Исаак де Ривац получил патент на использование смеси воздуха с каменноугольным газом как средства генерации механической энергии. В автомобиль был встроен его двигатель, состоящий из цилиндра, в котором за счет взрыва поршень перемещался вверх, а при движении вниз приводил в действие качающийся рычаг. В 1825 году Майкл Фарадей получил из каменного угля бензол - первое жидкое топливо для двигателя внутреннего сгорания. До 1830 года производилось множество транспортных средств, которые еще не имели настоящих двигателей внутреннего сгорания, а имели двигатели, в которых вместо пара использовалась смесь воздуха с каменноугольным газом. Оказалось, что это решение не принесло больших преимуществ, к тому же производство таких двигателей было небезопасным. Фундамент для создания легкого, компактного двигателя был заложен лишь в 1841 году итальянцем Луиджи Кристофорисом, который построил двигатель, работающий на принципе "сжатие-воспламенение". Такой двигатель имел насос, подававший в качестве топлива воспламеняемую жидкость - керосин. До 1830 года производилось множество транспортных средств, которые еще не имели настоящих двигателей внутреннего сгорания, а имели двигатели, в которых вместо пара использовалась смесь воздуха с каменноугольным газом. Оказалось, что это решение не принесло больших преимуществ, к тому же производство таких двигателей было небезопасным.

Cлайд 3

Появление первых ДВС Фундамент для создания легкого, компактного двигателя был заложен лишь в 1841 году итальянцем Луиджи Кристофорисом, который построил двигатель, работающий на принципе "сжатие-воспламенение". Такой двигатель имел насос, подававший в качестве топлива воспламеняемую жидкость - керосин. Еугенио Барзанти и Фетис Матточчи развили эту идею и в 1854 году представили первый настоящий двигатель внутреннего сгорания. Он работал в трехтактной последовательности (без хода сжатия) и имел водяное охлаждение. Хотя рассматривались и другие виды топлива, но все же в качестве горючего выбрали смесь воздуха с каменноугольным газом и при этом достигли мощности в 5 л.с. В 1858 году появился другой двухцилиндровый двигатель - с противоположно расположенными цилиндрами. К тому времени француз Этьен Ленуар завершил проект, начатый его соотечественником Хугоном в 1858 году. В 1860 году Ленуар запатентовал свой собственный двигатель внутреннего сгорания, который позже имел большой коммерческий успех. Двигатель работал на каменноугольном газе в трехтактном режиме. В 1863 году его пытались установить на автомобиль, но мощности в 1,5 л.с. при 100 об/мин было недостаточно для передвижения. На Всемирной выставке в Париже в 1867 году завод газовых двигателей Deutz основанный инженером Николасом Отто и промышленником Еугеном Лангеном, представил двигатель, созданный на основе принципа Барзанти-Матточчи. Он был легче, создавал меньше вибраций и вскоре занял место двигателя Ленуара. Настоящий переворот в развитии двигателя внутреннего сгорания произошел с внедрением четырехтактного двигателя, запатентованного французом Альфонсом Беа де Роша в 1862 году и окончательно вытеснившего к 1876 году двигатель Отто из эксплуатации.

Cлайд 4

Двигатель Ванкеля Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (двигатель Ванкеля), конструкция которого разработана в 1957 инженером Феликсом Ванкелем (F. Wankel, ФРГ). Особенность двигателя - применение вращающегося ротора (поршня), размещенного внутри цилиндра, поверхность которого выполнена по эпитрохоиде. Установленный на валу ротор жестко соединён с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестерней. Ротор с зубчатым колесом как бы обкатывается вокруг шестерни. Его грани при этом скользят по эпитрохоидальной поверхности цилиндра и отсекают переменные объёмы камер в цилиндре. Такая конструкция позволяет осуществить 4-тактный цикл без применения специального механизма газораспределения.

Cлайд 5

Реактивный двигатель Постепенно, год за годом, возрастали скорости транспортных машин и требовались все более мощные тепловые двигатели. Чем такой двигатель мощнее, тем больше его размеры. Крупный и тяжелый двигатель можно было разместить на теплоходе или на тепловозе, но для самолета, вес которого ограничен, он уже не годился. Тогда вместо поршневых на самолетах стали устанавливать реактивные двигатели, которые при небольших размерах могли развивать огромную мощность. Еще более мощными, более сильными реактивными двигателями снабжаются ракеты, с помощью которых взлетают в небо космические корабли, искусственные спутники Земли и межпланетные космические аппараты. У реактивного двигателя струя сгорающего в нем топлива с огромной скоростью вылетает наружу из трубы (сопла) и толкает самолет или ракету. Скорость космической ракеты, на которой установлены такие двигатели, может превышать 10 км в секунду!

Cлайд 6

Итак, мы видим, что двигатели внутреннего сгорания - очень сложный механизм. И Функция, выполняемая тепловым расширением в двигателях внутреннего сгорания не так проста, как это кажется на первый взгляд. Да и не существовало бы двигателей внутреннего сгорания без использования теплового расширения газов. И в этом мы легко убеждаемся, рассмотрев подробно принцип работы ДВС, их рабочие циклы - вся их работа основана на использовании теплового расширении газов. Но ДВС - это только одно из конкретных применений теплового расширения. И судя по тому, какую пользу приносит тепловое расширение людям через двигатель внутреннего сгорания, можно судить о пользе данного явления в других областях человеческой деятельности. И пускай проходит эра двигателя внутреннего сгорания, пусть у них есть много недостатков, пусть появляются новые двигатели, не загрязняющие внутреннюю среду и не использующие функцию теплового расширения, но первые еще долго будут приносить пользу людям, и люди через многие сотни лет будут по доброму отзываться о них, ибо они вывели человечество на новый уровень развития, а пройдя его, человечество поднялось еще выше.

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.

История создания первого двигателя внутреннего сгорания Первый по настоящему
работоспособный Двигатель Внутреннего Сгорания (ДВС)
появился в Германии в 1878 году. Но история создания
ДВС уходит своими корнями во Францию.
В 1860 году французский изобретатель Этвен Ленуар
изобрёл
первый двигатель внутреннего сгорания. Но этот агрегат
был несовершенен, с низким КПД и не мог быть применён
на практике. На помощь пришёл другой французкий
изобретатель Бо де Роша, который в 1862 году предложил
использовать в этом двигателе четыре такта:
1.Впуск
2.Сжатие
3.Рабочий ход
4.Такт выпуска
Первым автомобилем с четырёхтактным ДВС был
трёхколёсный экипаж Карла Бенца, построенный в 1885
году.
Годом позже (1886 г) появился вариант Готлиба Даймера.
Оба изобретателя работали независимо друг от друга.
В 1926 году они объединились, создав фирму Deimler-Benz
AG.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Современный автомобиль, чаше всего,
приводится в движение двигателем внутреннего
сгорания. Таких двигателей существует огромное
множество. Различаются они объемом,
количеством цилиндров, мощностью, скоростью
вращения, используемым топливом (дизельные,
бензиновые и газовые двс). Но, принципиально,
устройство двигателя внутреннего сгорания,
похоже. Как же работает это устройство и почему
называется четырехтактным двигателем
внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание
понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А
почему 4 такта двигателя, что это такое?
Действительно, бывают и двухтактные
двигатели. Но на автомобилях они используются
крайне редко. Четырехтактным двигатель
называется из-за того, что его работу можно
разделить на четыре, равные по времени, части.
Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два
раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при
нахождении поршня в крайней нижней или
верхней точке. У автомобилистов-механиков это
называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и
нижняя мертвая точка (НМТ).

Первый такт - такт впуска

Первый такт, он же впускной,
начинается с ВМТ (верхней
мертвой точки). Двигаясь вниз,
поршень, всасывает в цилиндр
топливовоздушную смесь. Работа
этого такта происходит при
открытом клапане впуска. Кстати,
существует много двигателей с
несколькими впускными клапанами.
Их количество, размер, время
нахождения в открытом состоянии
может существенно повлиять на
мощность двигателя. Есть
двигатели, в которых, в
зависимости от нажатия на педаль
газа, происходит принудительное
увеличение времени нахождения
впускных клапанов в открытом
состоянии. Это сделано для
увеличения количества
всасываемого топлива, которое,
после возгорания, увеличивает
мощность двигателя. Автомобиль,
в этом случае, может гораздо
быстрее ускориться.

Второй такт - такт сжатия

Следующий такт работы двигателя –
такт сжатия. После того как поршень
достиг нижней точки, он начинает
подниматься вверх, тем самым, сжимая
смесь, которая попала в цилиндр в такт
впуска. Топливная смесь сжимается до
объемов камеры сгорания. Что это за
такая камера? Свободное пространство
между верхней частью поршня и
верхней частью цилиндра при
нахождении поршня в верхней мертвой
точке называется камерой сгорания.
Клапаны, в этот такт работы двигателя
закрыты полностью. Чем плотнее они
закрыты, тем сжатие происходит
качественнее. Большое значение
имеет, в данном случае, состояние
поршня, цилиндра, поршневых колец.
Если имеются большие зазоры, то
хорошего сжатия не получится, а
соответственно, мощность такого
двигателя будет гораздо ниже. Степень
сжатия – компрессию, можно проверить
специальным прибором. По величине
компрессии можно сделать вывод о
степени износа двигателя.

Третий такт - рабочий ход

Третий такт – рабочий, начинается с
ВМТ. Рабочим он называется
неслучайно. Ведь именно в этом
такте происходит действие,
заставляющее автомобиль
двигаться. В этом такте в работу
вступает система зажигания. Почему
эта система так называется? Да
потому, что она отвечает за
поджигание топливной смеси, сжатой
в цилиндре, в камере сгорания.
Работает это очень просто – свеча
системы дает искру. Справедливости
ради, стоит заметить, что искра
выдается на свече зажигания за
несколько градусов до достижения
поршнем верхней точки. Эти
градусы, в современном двигателе,
регулируются автоматически
«мозгами» автомобиля. После того
как топливо загорится, происходит
взрыв – оно резкое увеличивается в
объеме, заставляя поршень
двигаться вниз. Клапаны в этом такте
работы двигателя, как и в
предыдущем, находятся в закрытом
состоянии.

Четвертый такт - такт выпуска

Четвертый такт работы
двигателя, последний –
выпускной. Достигнув
нижней точки, после
рабочего такта, в двигателе
начинает открываться
выпускной клапан. Таких
клапанов, как и впускных,
может быть несколько.
Двигаясь вверх, поршень
через этот клапан удаляет
отработавшие газы из
цилиндра – вентилирует
его. Чем лучше сработает
выпускной клапан, тем
больше отработанных газов
удалится из цилиндра,
освободив, тем самым,
место для новой порции
топливно-воздушной смеси.

Разновидности двигателя внутреннего сгорания

Дизельный двигатель внутреннего сгорания

Ди́зельный дви́гатель - поршневой
двигатель внутреннего сгорания,
работающий по принципу воспламенения
распыленного топлива от
соприкосновения со сжатым разогретым
воздухом. Дизельные двигатели работают
на дизельном топливе (в просторечии -
«солярка»).
В 1890 году Рудольф Дизель развил теорию
«экономичного термического двигателя»,
который благодаря сильному сжатию в
цилиндрах значительно улучшает свою
эффективность. Он получил патент на свой
двигатель 23 февраля 1893. Первый
функционирующий образец, названый «Дизельмотором», был построен Дизелем к началу 1897
года, и 28 января того же года он был успешно
испытан.

Принцип работы инжекторного двигателя

В современных впрысковых
двигателях для каждого
цилиндра предусмотрена
индивидуальная форсунка.
Все форсунки соединяются с
топливной рампой, где
топливо находится под
давлением, которое создает
электробензонасос.
Количество впрыскиваемого
топлива зависит от
продолжительности открытия
форсунки. Момент открытия
регулирует электронный блок
управления (контроллер) на
основании обрабатываемых
им данных от различных
датчиков.