内燃機関の動作のプレゼンテーション。物理学「内燃機関」についての講演

05.10.2021

エンジン

最初の内燃エンジンの誕生の歴史本物の最初のもの
効率的な内燃エンジン (ICE)
1878年にドイツで登場しました。しかし創造の歴史
ICE のルーツはフランスにあります。
1860年、フランスの発明家エヴァン・ルノワールが
発明した
最初の内燃エンジン。しかしこのユニットは
不完全で効率が低く、使用できませんでした
練習中。別のフランス人が助けに来た
発明家ボー・ド・ロシャスは1862年に次のように提案した。
このエンジンでは 4 つのストロークを使用します。
1.入口
2.圧縮
3.作動ストローク
4.排気行程
4ストローク内燃エンジンを搭載した最初の自動車は
1885年に建造されたカール・ベンツの三輪馬車
年。
1年後（1886年）、ゴットリーブ・ダイマーのバージョンが登場しました。
両方の発明者は互いに独立して研究しました。
1926 年に両社は合併し、ダイムラー・ベンツが誕生しました。
A.G.

内燃機関の動作原理

現代の車は、ほとんどの場合、
内部エンジンによって駆動される
燃焼。そのようなエンジンは膨大な数あります。
たくさんの。ボリュームが違いますが、
シリンダー数、パワー、スピード
回転数、使用燃料（ディーゼル、
ガソリンおよびガス内燃エンジン）。しかし、基本的には、
内燃機関装置,
のように思える。このデバイスはどのように機能し、その理由を教えてください。
4ストロークエンジンと呼ばれる
内部燃焼？内燃機関について
それは明らかだ。燃料はエンジン内で燃焼します。あ
なぜ4ストロークエンジンなのか、それは何ですか？
確かに2ストロークもあります
エンジン。でも車にも使われてるよ
めったに。 4ストロークエンジン
彼の仕事ができるという理由で呼ばれた
4等分します。
ピストンはシリンダーを 2 回、つまり 4 回通過します。
上に2回、下に2回。ビートは次から始まります
ピストンが最下位にある、または
一番上のポイント。自動車整備士の方はこちら
上死点（TDC）と呼ばれる、
下死点 (BDC)。

最初のストロークは吸気ストロークです

最初のストロークは吸気ストロークとも呼ばれ、
TDC から開始 (先頭
死点）。下に移動
ピストンがシリンダーに吸い込まれる
空気と燃料の混合物。仕事
このタクトは次のときに発生します。
吸気バルブを開けます。ところで、
を備えたエンジンがたくさんあります
いくつかの吸気バルブ。
その数、大きさ、時間
開いた状態であること
大きな影響を与える可能性があります
エンジンパワー。食べる
エンジン
ペダルの圧力に応じて
ガス、強制
滞在時間の増加
吸気バルブが開いている
状態。これはのために作られています
数を増やす
燃料を摂取し、
燃焼後に増加する
エンジンパワー。自動車、
この場合、おそらくかなりの
より速くスピードアップします。

2番目の行程は圧縮行程です

エンジンの次のストロークは、
圧縮ストローク。ピストンの後
最低点に達した、と彼は始める
上向きに上昇し、それによって圧迫されます
シリンダーにそのまま入った混合物
摂取。燃料混合物は圧縮されて、
燃焼室の容積。これは何ですか
そんなカメラ？フリースペース
ピストンの上部との間
シリンダーの上部にある
ピストンが上死点にある
その点を燃焼室といいます。
エンジン動作のこの行程中のバルブ
完全に閉じた状態。密度が高いほど
閉じると圧縮が発生します
より良い品質。非常に重要
この場合、次の条件があります
ピストン、シリンダー、ピストンリング。
大きな隙間がある場合は、
適切な圧縮は機能しませんが、
したがって、そのような力
エンジンはかなり低くなります。程度
圧縮 - 圧縮、確認できます
特別な装置。サイズ別
圧縮すると、次のように結論付けることができます。
エンジンの磨耗の程度。

3番目のストロークはパワーストロークです

3番目のビートが効いています。
TDC。彼は労働者と呼ばれています
偶然ではありません。結局のところ、これはまさにそれです
アクションが起こる
車を強制する
動く。このビートで仕事に向かう
点火システムがオンになります。なぜ
それがこのシステムの名前ですか？はい
彼女には責任があるから
圧縮された燃料混合物の点火
シリンダー内、燃焼室内。
それは非常に簡単に機能します - キャンドル
システムが火花を散らします。正義
そのために、火花は注目に値します
の点火プラグに発行されました
到達する数度前に
トップポイントピストン。これら
度、最新のエンジンでは、
自動的に調整される
車の「頭脳」。その後
燃料が発火すると、それが起こります
爆発 - それは急激に増加します
ボリューム、ピストンを強制する
下に移動。このストロークのバルブ
エンジンの動作、次のように
前、閉まっています
状態。

4番目のストロークはリリースストロークです

4 ストローク目の作業
エンジン、最後
高校卒業。到達した
最低点、その後
エンジン内のパワーストローク
開き始めます
排気バルブ。そのような
バルブ、吸気バルブ、
おそらくいくつか。
ピストンを上に動かすと、
このバルブを通して取り除きます
～からの排気ガス
シリンダー - 換気
彼の。うまくいくほど
排気バルブ
より多くの排気ガス
シリンダーから外しますので、
それによって解放される
新しいバッチの場所
燃料と空気の混合物。

内燃機関の種類

ディーゼル内燃機関

ディーゼルエンジン - ピストン
内燃エンジン、
燃焼原理
からの噴霧燃料
圧縮加熱されたものとの接触
空気。ディーゼルエンジンが稼働中
ディーゼル燃料について（一般的な用語では、
"ディーゼル"）
1890 年、ルドルフディーゼルはこの理論を開発しました。
「経済的な熱機関」
強力な圧縮のおかげで、
シリンダーはその性能を大幅に改善します
効率。彼はその特許を取得した
エンジン 1893 年 2 月 23 日。
「ディーゼルモーター」と呼ばれる機能する例は、1897 年初頭までにディーゼル社によって製造されました。
そして同年1月28日には無事に成功しました。
テストされた

噴射エンジンの動作原理

現代の注射では
誰もが使えるエンジン
シリンダー付属
個別のノズル。
すべてのインジェクターが接続されています
燃料レール、ここで
燃料が不足しています
生み出すプレッシャー
電動燃料ポンプ。
注入量
燃料は～に依存します
オープニング期間
インジェクター。発見の瞬間
電子ユニットを調整します
コントロール（コントローラー）オン
加工されたものに基づいて
さまざまなデータからのデータ
センサー

1799 年、フランスの技術者フィリップルボンが発光ガスを発見し、木材または石炭の乾留による発光ガスの製造方法と使用法に関する特許を取得しました。この発見は、主に照明技術の開発にとって非常に重要でした。すぐにフランスで、そして他のヨーロッパ諸国でも、ガス灯が高価なろうそくとうまく競争し始めました。しかし、照明ガスは照明だけに適しているわけではありません。発明家たちは、燃料が火室ではなくエンジンシリンダー内で直接燃焼する、蒸気エンジンに代わるエンジンの設計に着手しました。1799 年、フィリップルボンはフランスでエンジンシリンダーの火室に蒸気エンジンを作成しました。

1801 年、ルボンはガスエンジンの設計に関する特許を取得しました。この機械の動作原理は、彼が発見したガスのよく知られた特性に基づいていました。空気との混合物が点火すると爆発し、大量の熱を放出します。燃焼生成物は急速に膨張し、環境に強い圧力をかけました。適切な条件を作り出すことで、放出されたエネルギーを人類の利益のために使用できます。ルボンのエンジンには 2 つのコンプレッサーと 1 つの混合室がありました。 1 台のコンプレッサーで圧縮空気をチャンバーに送り込み、もう 1 台の圧縮照明ガスをガス発生器から供給する必要がありました。次に、ガスと空気の混合物が作動シリンダーに入り、そこで点火しました。エンジンは複動式で、交互に作動する作動室がピストンの両側にありました。基本的に、ルボンは内燃機関のアイデアを考案しましたが、発明を実現する前に 1804 年に亡くなりました。

ジャン・エティエンヌ・ルノワールその後、さまざまな国の数人の発明家が、実用的なランプガスエンジンを作成しようと試みました。しかし、これらすべての試みは、蒸気エンジンとうまく競争できるエンジンの市場への出現にはつながりませんでした。商業的に成功した内燃エンジンの開発の栄誉は、ベルギーのメカニック、ジャン・エティエンヌ・ルノワールに与えられました。亜鉛めっき工場で働いているときに、レノアはガスエンジンの混合気を電気火花で点火できるという考えに至り、この考えに基づいてエンジンを製造することに決めました。レノアはすぐには成功しませんでした。すべての部品を作成し、機械を組み立てることができた後、非常に短時間動作しましたが、加熱によりピストンが膨張してシリンダーに詰まり、停止したためです。レノアは水冷システムを開発してエンジンを改良しました。しかし、2回目の打ち上げもピストンの動きが悪く失敗した。 Lenoir は、その設計に潤滑システムを追加しました。そのとき初めてエンジンが動き始めました。

オーガスト・オットー 1864 年までに、さまざまな出力のこれらのエンジンがすでに 300 基以上生産されていました。裕福になったレノアはマシンの改良に取り組むのをやめ、これがマシンの運命を決定づけた; このマシンはドイツの発明家アウグスト・オットーが開発したより高度なエンジンによって市場から追放された。ガスエンジンの開発を開始し、同じ年に裕福な技術者ランゲンとこの発明を活用する契約を締結しました。すぐに「オットーアンドカンパニー」という会社が設立されました。1864 年、ランゲンによって

1864 年までに、さまざまな出力のこれらのエンジンが 300 基以上製造されていました。裕福になったレノアはマシンの改良に取り組むのをやめ、これがマシンの運命を決定づけた; このマシンはドイツの発明家アウグスト・オットーが開発したより高度なエンジンによって市場から追放された。ガスエンジンの開発を開始し、同年に裕福な技術者ランゲンとこの発明を活用する契約を締結しました。間もなく、オットーアンドカンパニーという会社が設立されました 1864 年、ランゲンによる一見したところ、オットーエンジンはレノアエンジンに比べて一歩後退していました。シリンダーは垂直でした。回転軸は側面のシリンダーの上に配置されました。シャフトに接続されたラックがピストン軸に沿ってシャフトに取り付けられました。エンジンは次のように動作しました。回転軸がピストンをシリンダー高さの1/10まで上昇させると、ピストンの下に希薄な空間が形成され、空気とガスの混合物が吸入される。次いで、混合物が発火した。オットーもランゲンも電気工学の十分な知識を持たず、電気点火を断念した。点火はチューブを通して直火で行った。爆発中、ピストン下の圧力は約 4 気圧まで増加しました。この圧力の影響でピストンが上昇し、ガスの体積が増加し、圧力が低下しました。ピストンが上昇すると、特別な機構がラックとシャフトを切り離しました。ピストンは、最初はガス圧を受け、次に慣性によって上昇し、その下に真空が生成されました。これにより、燃焼した燃料のエネルギーが最大限にエンジン内で利用されるようになりました。これがオットーの最初の主な発見でした。大気圧の影響下でピストンの下降行程が始まり、シリンダー内の圧力が大気圧に達した後、排気バルブが開き、ピストンの質量が排気ガスを追い出します。燃焼生成物のより完全な膨張により、このエンジンの効率はレノアエンジンの効率よりも大幅に高く、15% に達し、当時の最高の蒸気エンジンの効率を上回りました。

オットーエンジンはレノアエンジンよりもほぼ 5 倍経済的であったため、すぐに大きな需要が生じました。その後数年間で、約 5,000 個が製造されました。オットーはデザインを改善するために一生懸命働きました。すぐにラックはクランクトランスミッションに置き換えられました。しかし、オットーが新しい 4 ストロークサイクルエンジンの特許を取得した 1877 年に、彼の最も重要な発明が生まれました。このサイクルは、今日でもほとんどのガスおよびガソリンエンジンの動作の基礎となっています。翌年には新しいエンジンがすでに生産開始され、1877 年には 4 ストロークサイクルがオットーの最大の技術的成果となりました。しかし、発明の数年前に、まったく同じエンジン動作原理がフランスの技術者ボー・ド・ロシャによって説明されていたことがすぐに判明しました。フランスの実業家のグループが法廷でオットーの特許に異議を唱えた。法廷は彼らの主張に説得力があると判断した。オットーの特許から生じる権利は、4 ストロークサイクルにおける彼の独占の取り消しを含め、大幅に縮小されました。そしてそれに対する需要は止まらなかった。 1897 年までに、さまざまな出力のこれらのエンジンが約 42,000 個生産されました。しかし、照明ガスが燃料として使用されたという事実は、最初の内燃機関の適用範囲を大幅に狭めました。照明とガスのプラントの数はヨーロッパでも微々たるもので、ロシアにはモスクワとサンクトペテルブルクの 2 つしかありませんでした。

新しい燃料の探索したがって、内燃機関用の新しい燃料の探索は止まらなかった。何人かの発明者は、液体燃料蒸気を気体として使用しようとしました。 1872 年にアメリカのブライトンはこの目的に灯油を使用しようとしました。しかし、灯油はうまく蒸発しなかったため、ブライトンはより軽い石油製品であるガソリンに切り替えました。しかし、液体燃料エンジンがガスエンジンとうまく競争するには、ガソリンを蒸発させ、空気と混合した可燃性の混合物を得る特別な装置を作成する必要がありました。最初のいわゆる「蒸発型」キャブレターでしたが、彼の動作は満足のいくものではありませんでした。ブライトン 1872

ガソリンエンジン実用可能なガソリンエンジンはわずか10年後に登場しました。おそらくその最初の発明者は、1880年にガソリンエンジンの実用的なプロトタイプを提供したO.S.コストヴィッチと呼ぶことができます。しかし、彼の発見はまだ解明されていません。ヨーロッパにおいて、ガソリンエンジンの開発に最も貢献したのはドイツ人技術者ゴットリーブ・ダイムラーでした。長年にわたり、彼はオットーの会社で働き、取締役会のメンバーでした。 80 年代初頭、彼は上司に輸送に使用できる小型ガソリンエンジンのプロジェクトを提案しました。オットーはダイムラーの提案に冷淡な反応を示した。その後、ダイムラーは友人のヴィルヘルム・マイバッハとともに 1882 年に大胆な決断を下し、オットーの会社を去り、シュトゥットガルト近くの小さな作業場を買収し、プロジェクトに取り組み始めました。

ダイムラーとマイバッハが直面した問題は簡単なものではありませんでした。彼らは、ガス発生器を必要とせず、非常に軽量かつコンパクトでありながら、乗組員を推進するのに十分な強力なエンジンを開発することにしました。ダイムラーは軸速度を上げることで出力向上を期待していましたが、そのためには必要な混合気の点火頻度を確保する必要がありました。 1883 年に、ガス発生器のシリンダーに挿入されたホットチューブから点火する最初のグローガソリンエンジンが作成されました。

ガソリンエンジンの最初のモデルは、産業用の定置設置を目的としていました。最初のガソリンエンジンにおける液体燃料の蒸発プロセスには、まだ多くの点が望まれていました。したがって、キャブレターの発明はエンジン製造に真の革命をもたらしました。ハンガリーの技術者ドナート・バンキがその作成者と考えられています。 1893 年に、彼はジェット付きキャブレターの特許を取得しました。これは、現代のすべてのキャブレターの原型となりました。前任者とは異なり、バンクスはガソリンを蒸発させるのではなく、空中に細かく噴霧することを提案しました。これにより、シリンダー全体に均一に分散することが保証され、圧縮熱の影響でシリンダー内で蒸発自体が発生しました。霧化を確実にするために、ガソリンは計量ノズルを通る空気流によって吸引され、キャブレター内のガソリンのレベルを一定に維持することによって混合組成の一貫性が達成されました。ジェットは、空気の流れに対して垂直に配置されたチューブ内の 1 つまたはいくつかの穴の形で生成されました。圧力を維持するために、フロート付きの小さなタンクが設けられ、一定の高さにレベルを維持し、吸い込まれるガソリンの量が流入する空気の量に比例するようにしました。1893 年のドナトバンクキャブレターは、ガソリンを細かく噴霧しました。最初の内燃エンジンは単気筒であり、エンジン出力を高めるために、通常、シリンダー容積が増加しました。 19世紀末には2気筒エンジンが登場し、20世紀初頭からは4気筒エンジンが普及し始めました。

スライド 2

プラン

内燃機関誕生の歴史内燃機関の種類と動作原理 2ストローク・4ストローク内燃機関内燃機関の用途

スライド 3

内燃機関誕生の歴史

1799 年、フランスの技術者フィリップルボンが発光ガスを発見しました。 1799 年に、彼は木材または石炭の乾留による照明用ガスの使用および製造方法に関する特許を取得しました。この発見は、主に照明技術の開発にとって非常に重要でした。すぐにフランスで、そして他のヨーロッパ諸国でも、ガス灯が高価なろうそくとうまく競争し始めました。しかし、照明ガスは照明だけに適しているわけではありません。

スライド 4

ジャン・エティエンヌ・ルノワール

Lenoir エンジンは 2 ウェイ 2 ストロークです。ピストンの動作の全サイクルは 2 ストローク続きます。しかし、このエンジンは効果がないことが判明しました。 1862 年ではありましたが、レノアは馬車にエンジンを取り付け、ハンドルを使用し、パリ近郊で試乗も行いました。 1863年、彼は自分のエンジンがガソリンで動き始めたと主張した。

スライド 5

オーガスト・オットー

1864 年、アウグストオットーはガスエンジンのモデルの特許を取得し、同年に裕福な技術者ランゲンとこの発明を運用する契約を結びました。すぐに「オットー・アンド・カンパニー」という会社が設立されました。

スライド 6

内燃機関の種類

内燃機関 (ICE と略称) はエンジンの一種、熱機関であり、作業領域で燃焼する燃料 (通常は液体または気体の炭化水素燃料) の化学エネルギーが機械的仕事に変換されます。内燃エンジンは比較的不完全なタイプの熱機関（騒音が大きく、有害な排出物があり、耐用年数が短い）であるにもかかわらず、その自律性（必要な燃料には最高の電池よりもはるかに多くのエネルギーが含まれている）により、内燃エンジンは、たとえば輸送分野などで非常に広く普及しています。

スライド 7

ピストンエンジン

ピストンエンジンは、密閉空間内での燃料の燃焼の結果として生成される熱エネルギーが、作動流体 (ガス状生成物) の膨張によるピストンの並進運動の機械的仕事に変換される内燃機関です。ピストンが挿入されているシリンダー内で燃料が燃焼します。

スライド 8

ガソリン

ガソリン - 燃料と空気の混合物がキャブレター内で調製され、次に吸気マニホールド内で、またはスプレーノズル (機械的または電気的) を使用して吸気マニホールド内で準備され、混合物がシリンダーに供給され、圧縮され、その後、点火装置を使用して点火されます。スパークプラグの電極間で飛び散る火花。この場合の燃料と空気の混合気の主な特徴は、その均質化です。

スライド 9

ディーゼル

ディーゼル - 特別なディーゼル燃料が高圧でシリンダーに噴射されます。燃料の一部が噴射されると、可燃性混合気はシリンダー内で直接形成されます (そしてすぐに燃焼します)。混合気の点火は、シリンダー内で圧縮された高温空気の影響下で発生します。

スライド 10

ガス

ガス - 通常の状態ではガス状態にある炭化水素を燃料として燃焼するエンジン。

スライド 11

ガスディーゼル

ガスディーゼル - 燃料の主要部分は、さまざまなガスエンジンの 1 つと同様に準備されていますが、電気点火プラグではなく、ディーゼルエンジンと同様にシリンダーに噴射されるディーゼル燃料のパイロット部分によって点火されます。

スライド 12

2ストローク

プッシュプルサイクル、ストロークサイクル：1。ピストンが上方に移動すると、燃料混合物が現在のサイクルで圧縮され、次のサイクルの混合物がピストンの下のキャビティに吸い込まれます。ピストンが下方に移動すると、作動ストローク、ピストンの下からシリンダーの作動領域への燃料混合物の排気と移動が行われます。

スライド 13

4ストローク

内燃エンジンの 4 ストロークサイクルストローク: 1. 可燃性混合気の吸入、2. 圧縮、3. 動力行程、4. 排気。

スライド 14

内燃機関の使用

ICE はトランスポートでよく使用され、トランスポートの種類ごとに独自のタイプの ICE が必要です。したがって、公共交通機関には、低速でのトラクションに優れた内燃機関が必要であり、公共交通機関では、低速で最大の出力を発揮する大容量の内燃機関が使用されます。 F1 レーシングカーは、高回転で最大出力を発揮する内燃機関を使用していますが、排気量は比較的小さいです。

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生徒が完成させた

8 MBOU中等教育学校第1Bクラス

ラルコ・イリーナ

物理の先生

ネチャエワ・エレナ・ウラジミロヴナ

p. スラビャンカ 2016 .

現在、自動車のエンジンは内燃機関が主流となっています。

内燃機関 (ICE) 燃料の燃焼中に放出される熱エネルギーを機械エネルギーに変換する熱機関と呼ばれます。

以下が区別されます。 主な種類 内燃機関: ピストン、ロータリーピストン、ガスタービン。

自動車用内燃エンジンは次のように区別されます。 可燃性混合物の調製方法によると、 外部混合物形成 (キャブレターとインジェクション) および内部 (ディーゼル)

キャブレターとインジェクター

ディーゼル

使用される燃料の種類が異なります。 ガソリン、ガソリン、ディーゼル

クランク機構。

ガス分配機構。

電源システム（燃料）。

排気システム

点火システム;

冷却システム

潤滑システム。

これらのシステムが連携して動作することにより、燃料と空気の混合気が確実に形成されます。

吸気システムはエンジンに空気を供給するように設計されています。

燃料システムの供給

エンジン燃料

内燃エンジンの動作原理は、混合気の燃焼中に発生するガスの熱膨張の効果に基づいており、シリンダー内のピストンの動きを保証します。

の上 吸気行程 吸気システムと燃料システムは、燃料と空気の混合気を確実に形成します。ガス分配機構の吸気バルブが開くと、ピストンの下降時に発生する真空により空気または混合気が燃焼室内に供給されます。

の上 圧縮ストローク 吸気バルブが閉じ、空気と燃料の混合気がエンジンシリンダー内で圧縮されます。

タクトストローク 混合気の点火を伴います。

燃焼の結果、大量のガスが生成され、ピストンに圧力がかかり、ピストンが下方に移動します。クランク機構を介したピストンの動きはクランクシャフトの回転運動に変換され、車両の推進に使用されます。

で タクトリリースガス分配機構の排気バルブが開き、排気ガスがシリンダーから排気システムに取り出され、そこで浄化、冷却され、騒音が低減されます。その後、ガスは大気中に入ります。

ピストン内燃エンジンの利点は、自律性、多用途性、低コスト、コンパクトさ、軽量、素早い始動、多燃料です。

短所: 騒音レベルが高い、クランクシャフト速度が高い、排気ガスの毒性、耐用年数が短い、効率が低い。

最初の真に効率的な内燃エンジンは 1878 年にドイツに登場しました。

しかし、内燃エンジンの創造の歴史のルーツはフランスにあります。 1860年、フランスの発明家は、さえ レノア最初の内燃機関を発明した。しかし、この装置は不完全で効率も低く、実用にはなりませんでした。別のフランスの発明家が助けに来た ボー・ド・ロシャ、彼は 1862 年にこのエンジンに 4 ストロークサイクルを使用することを提案しました。