Pristatymas apie šiuolaikinius variklius. Vidaus degimo variklis

Pirmojo vidaus degimo variklio sukūrimo istorija Pirmasis tikrai
veikiantis vidaus degimo variklis (ICE)
Vokietijoje pasirodė 1878 m. Bet kūrimo istorija
ICE šaknys yra Prancūzijoje.
1860 m. prancūzų išradėjas Etvenas Lenuaras
išrado
pirmasis vidaus degimo variklis. Tačiau šis vienetas
buvo netobulas, mažo efektyvumo ir negalėjo būti pritaikytas
apie praktiką. Į pagalbą atėjo kitas prancūzas
išradėjas Beau de Rochas, kuris 1862 m
šiame variklyje naudokite keturis taktus:
1.Įvadas
2.Suspaudimas
3. Darbinis smūgis
4. Atleiskite taktą
Pirmasis keturtaktis ICE automobilis buvo
triratis Karlo Benzo vežimas, pastatytas 1885 m
metų.
Po metų (1886 m.) pasirodė Gottliebo Daimerio versija.
Abu išradėjai dirbo nepriklausomai vienas nuo kito.
1926 m. jie susijungė ir sukūrė „Deimler-Benz“.
AG.

Vidaus degimo variklio veikimo principas

Šiuolaikinis automobilis, svarbiausia,
varomas vidinio variklio
degimo. Tokių variklių yra daug.
krūva. Jie skiriasi tūriu
cilindrų skaičius, galia, greitis
sukimasis, naudojamas kuras (dyzelinas,
benzininiai ir dujiniai varikliai). Tačiau iš esmės
vidaus degimo variklio įtaisas
Atrodo. Kaip šis įrenginys veikia ir kodėl?
vadinamas keturtakčiu varikliu
vidaus degimas? Apie vidaus degimą
Tai aišku. Degalai dega variklio viduje. A
kodėl 4 taktų variklis, kas tai?
Iš tiesų, yra dvitakčių
variklius. Tačiau automobiliuose jie naudojami
retai. Keturių taktų variklis
vadinamas dėl to, kad jo darbas gali būti
padalintas į keturias lygias dalis.
Stūmoklis pro cilindrą praeis keturis kartus – du
aukštyn ir žemyn du kartus. Beat prasideda
stūmoklio radimas kraštutinėje apatinėje arba
viršutinis taškas. Vairuotojams-mechanikams tai yra
vadinamas viršutiniu mirusiu centru (TDC) ir
apatinis negyvasis centras (BDC).

Pirmas smūgis – įsiurbimo smūgis

Pirmasis smūgis, jis yra įėjimas,
prasideda nuo TDC (viršuje
negyvas taškas). juda žemyn
stūmoklis įsiurbia į cilindrą
oro ir kuro mišinys. Darbas
šis plakimas įvyksta, kai
atidarytas įsiurbimo vožtuvas. Beje,
yra daug variklių
keli įsiurbimo vožtuvai.
Jų skaičius, dydis, laikas
buvimas atvirame lauke
gali reikšmingai paveikti
variklio galia. Valgyk
varikliai, kuriuose
priklausomai nuo spaudimo ant pedalo
dujos, priverstinis
gyvenimo trukmės padidėjimas
atsidaro įsiurbimo vožtuvai
sąlyga. Jis skirtas
didinant skaičių
įsiurbiamo kuro, kuris
po uždegimo padidėja
variklio galia. Automobilis,
šiuo atveju gal daug
greičiau įsibėgėti.

Antrasis smūgis yra suspaudimo smūgis

Kitas variklio taktas yra
suspaudimo eiga. Po stūmoklio
pasiekęs dugną, jis pradeda
pakilti ir taip suspausti
mišinys, patekęs į cilindrą ritmu
įvadas. Kuro mišinys suspaudžiamas iki
degimo kameros tūriai. Kas čia
tokia kamera? Laisva vieta
tarp stūmoklio viršaus ir
cilindro viršus
stūmoklis viršuje negyvas
taškas vadinamas degimo kamera.
Vožtuvai šioje variklio eigoje
visiškai uždarytas. Kuo jie tankesni
uždarytas, atsiranda suspaudimas
geriau. Didelė svarba
šiuo atveju turi valstybę
stūmoklis, cilindras, stūmoklio žiedai.
Jei yra didelių tarpų, tada
geras suspaudimas neveiks, bet
atitinkamai galia tokių
variklis bus daug žemesnis. Laipsnis
suspaudimas - suspaudimas, galite patikrinti
specialus prietaisas. Pagal dydį
suspaudimas, galima daryti išvadą, kad
variklio susidėvėjimas.

Trečias ciklas – darbinis smūgis

Trečia priemonė yra darbinė, ji prasideda
TDC. Jis vadinamas darbininku
neatsitiktinai. Juk tai yra šiame
taktas yra veiksmas,
priversdamas automobilį
judėti. Šiuo taktu dirbti
užsidega uždegimo sistema. Kodėl
ar ta sistema vadinasi? Taip
nes ji vadovauja
kuro mišinio užsidegimas, suslėgtas
cilindre, degimo kameroje.
Veikia labai paprastai – žvakė
sistema suteikia kibirkštį. Teisingumas
dėl to verta paminėti, kad kibirkštis
išduotas ant uždegimo žvakės
kelis laipsnius prieš pasiekiant
viršutinis stūmoklis. Šie
laipsnių šiuolaikiniame variklyje,
automatiškai sureguliuotas
automobilio smegenys. Po to
kai kuras užsidega, atsiranda
sprogimas - jis smarkiai padidėja
tūrio, priverčiant stūmoklį
Judėk žemyn. Vožtuvai šiuo ritmu
variklio veikimas, kaip nurodyta
ankstesni, yra uždaroje
sąlyga.

Ketvirta priemonė yra paleidimo priemonė

Ketvirtasis darbų ciklas
variklis, paskutinis
vidurinės mokyklos baigimas. Pasiekti
apatinis taškas, po
darbo ciklas, variklyje
pradeda atsidaryti
Išmetimo vožtuvas. Toks
vožtuvai, taip pat įleidimo anga,
gali būti keli.
Juda aukštyn, stūmoklis
pašalinamas per šį vožtuvą
išmetamosios dujos iš
cilindras - ventiliuoja
jo. Kuo geriau tai veikia
išmetimo vožtuvas,
daugiau išmetamųjų dujų
išimtas iš cilindro
tuo išlaisvindamas
vieta naujai porcijai
kuro-oro mišinys.

Vidaus degimo variklio veislės

Dyzelinis vidaus degimo variklis

Dyzelinis variklis - stūmoklis
vidaus degimo variklis,
degios
purškiamas kuras iš
kontaktas su suspaustas šildomas
oro. Veikia dyzeliniai varikliai
ant dyzelinio kuro (šnekamojoje kalboje -
"saulės šviesa").
1890 m. Rudolfas Dieselis sukūrė teoriją
"ekonomiškas šiluminis variklis",
kuris dėl stipraus suspaudimo in
cilindrai žymiai pagerina jo
efektyvumą. Jis gavo savo patentą
variklis 1893 vasario 23. Pirma
veikiantį pavyzdį, vadinamą „dyzeliniu varikliu“, „Diesel“ pagamino iki 1897 m
metų, o tų pačių metų sausio 28 d
išbandyta.

Įpurškimo variklio veikimo principas

Šiuolaikinės injekcijos
varikliai visiems
pateiktas cilindras
individualus antgalis.
Visi purkštukai yra prijungti prie
kuro bėgelis, kur
kuro yra po
spaudimas, kuris sukuria
elektrinis kuro siurblys.
Suleidžiamas kiekis
kuro priklauso nuo
atidarymo trukmė
purkštukai. Atidarymo momentas
reguliuoja elektroninį bloką
valdymas (valdiklis) įjungtas
remiantis apdorotais
jų duomenis iš įvairių
jutikliai.

1 skaidrė

2 skaidrė

Vidaus degimo variklis (sutrumpintai vidaus degimo variklis) – tai įrenginys, kuriame kuro cheminė energija paverčiama naudingu mechaniniu darbu. Vidaus degimo varikliai skirstomi: Pagal paskirtį – skirstomi į transportinius, stacionarius ir specialiuosius. Pagal naudojamo kuro rūšį - lengvas skystis (benzinas, dujos), sunkus skystis (dyzelinas). Pagal degiojo mišinio susidarymo būdą - išorinis (karbiuratorius) ir vidinis dyzeliniam varikliui. Pagal uždegimo būdą (kibirkštis arba suspaudimas). Pagal cilindrų skaičių ir išdėstymą skirstomi eiliniai, vertikalūs, boksiniai, V formos, VR formos ir W formos varikliai.

3 skaidrė

Vidaus degimo variklio elementai: Cilindro stūmoklis - juda cilindro viduje Kuro įpurškimo vožtuvas Uždegimo žvakė - uždega cilindro viduje esančius degalus Dujų išleidimo vožtuvas Alkūninis velenas - sukasi stūmokliu

4 skaidrė

Stūmoklinių vidaus degimo variklių darbo ciklai Stūmokliniai vidaus degimo varikliai pagal taktų skaičių darbo cikle skirstomi į dvitakčius ir keturtakčius. Stūmoklinių vidaus degimo variklių darbo ciklas susideda iš penkių procesų: įsiurbimo, suspaudimo, degimo, išsiplėtimo ir išmetimo.

5 skaidrė

6 skaidrė

1. Įsiurbimo procese stūmoklis juda iš viršutinio negyvojo taško (TDC) į apatinį negyvąjį tašką (BDC), o išlaisvinta cilindro virš stūmoklio vieta užpildoma oro ir degalų mišiniu. Dėl slėgio skirtumo įsiurbimo kolektoriuje ir variklio cilindro viduje, atidarius įsiurbimo vožtuvą, mišinys patenka (įsiurbiamas) į cilindrą

7 skaidrė

2. Suspaudimo proceso metu abu vožtuvai uždaromi ir stūmoklis, judantis iš n.m.t. į w.m.t. ir sumažindamas virš stūmoklio esančios ertmės tūrį, suspaudžia darbinį mišinį (bendruoju atveju darbinį skystį). Darbinio skysčio suspaudimas pagreitina degimo procesą ir taip iš anksto nulemia galimą šilumos, išsiskiriančios deginant kurą cilindre, panaudojimo visapusiškumą.

8 skaidrė

3. Degimo procese kuras oksiduojamas oro deguonimi, kuris yra darbinio mišinio dalis, dėl to slėgis virš stūmoklio esančioje ertmėje smarkiai padidėja.

9 skaidrė

4. Plėtimo procese karštos dujos, siekdamos plėstis, išjudina stūmoklį iš T.M.T. į n.m.t. Atliekamas stūmoklio darbinis taktas, kuris per švaistiklį perduoda slėgį į alkūninio veleno švaistiklio kakliuką ir jį pasuka.

10 skaidrės

5. Atleidimo proceso metu stūmoklis juda iš n.m.t. į w.m.t. ir per antrąjį vožtuvą, kuris atsidaro iki to laiko, išstumia išmetamąsias dujas iš cilindro. Degimo produktai lieka tik degimo kameros tūryje, iš kur jų negali išstumti stūmoklis. Variklio tęstinumą užtikrina vėlesnis darbo ciklų kartojimas.

11 skaidrė

12 skaidrė

Automobilio istorija Automobilio istorija prasidėjo 1768 m., kartu su garais varomų mašinų, galinčių vežti žmogų, sukūrimu. 1806 metais pasirodė pirmosios mašinos, varomos vidaus degimo varikliais anglų kalba. degiųjų dujų, todėl 1885 m. buvo pradėtas naudoti benzininis arba benzininis vidaus degimo variklis, plačiai naudojamas šiandien.

13 skaidrė

Pioneer Inventors Vokiečių inžinierius Karlas Benzas, daugelio automobilių technologijų išradėjas, yra laikomas šiuolaikinio automobilio išradimu.

14 skaidrė

Karlas Benzas 1871 m. kartu su Augustu Ritter Manheime surengė mechanines dirbtuves, gavo dvitakčio benzininio variklio patentą, netrukus užpatentavo būsimo automobilio sistemas: akceleratorių, uždegimo sistemą, karbiuratorių, sankabą, pavarų dėžę. ir aušinimo radiatorius.

Vidaus degimo variklis (sutrumpintai – vidaus degimo variklis) – tai variklio tipas, šiluminis variklis, kuriame darbo zonoje degančio kuro (dažniausiai skysto arba dujinio angliavandenilio kuro) cheminė energija paverčiama mechaniniu darbu. Nepaisant to, kad vidaus degimo varikliai yra gana netobulas šilumos variklių tipas (didelis triukšmas, toksinės emisijos, mažiau resursų), dėl savo autonomiškumo (būtiname kure yra daug daugiau energijos nei geriausiuose elektros akumuliatoriuose), vidaus degimo varikliai yra labai plačiai paplitęs, pavyzdžiui, transporte.

Vidaus degimo variklių istorija 1799 m. prancūzų inžinierius Philippe'as Lebonas atrado apšvietimo dujas. 1799 m. jis gavo patentą už apšvietimo dujų panaudojimą ir gavimo būdą sausuoju medienos arba anglies distiliavimu. Šis atradimas turėjo didelę reikšmę visų pirma apšvietimo technologijų plėtrai. Labai greitai Prancūzijoje, o vėliau ir kitose Europos šalyse dujinės lempos pradėjo sėkmingai konkuruoti su brangiomis žvakėmis. Tačiau apšvietimo dujos tiko ne tik apšvietimui.

Dujinių variklių konstrukcijos patentas. 1801 m. Le Bon patentavo dujinio variklio dizainą. Šios mašinos veikimo principas buvo pagrįstas gerai žinoma jo atrastų dujų savybe: jų mišinys su oru užsidegus sprogo, išskirdamas didelį šilumos kiekį. Degimo produktai greitai išsiplėtė, darydami didelį spaudimą aplinkai. Sudarius atitinkamas sąlygas, galima panaudoti išsiskiriančią energiją žmogaus interesams. Lebono variklis turėjo du kompresorius ir maišymo kamerą. Vienas kompresorius turėjo pumpuoti suslėgtą orą į kamerą, o kitas – suslėgtas lengvas dujas iš dujų generatoriaus. Tada dujų ir oro mišinys pateko į darbinį cilindrą, kur užsiliepsnojo. Variklis buvo dvigubo veikimo, tai yra, darbo kameros pakaitomis veikė abiejose stūmoklio pusėse. Iš esmės Lebonas puoselėjo vidaus degimo variklio idėją, tačiau 1804 m. mirė nespėjęs įgyvendinti savo išradimo.

Jean Etienne Lenoir Vėlesniais metais keli išradėjai iš skirtingų šalių bandė sukurti veiksmingą variklį naudodami lengvąsias dujas. Tačiau dėl visų šių bandymų rinkoje neatsirado variklių, kurie galėtų sėkmingai konkuruoti su garo varikliu. Garbė sukurti komerciškai sėkmingą vidaus degimo variklį priklauso belgų inžinieriui Jean Etienne Lenoir. Dirbdamas galvanizavimo gamykloje, Lenoiras sugalvojo, kad dujiniame variklyje esantį oro ir kuro mišinį gali uždegti elektros kibirkštis, ir pagal šią idėją nusprendė sukurti variklį. Lenoir ne iš karto pasisekė. Po to, kai pavyko pagaminti visas detales ir surinkti mašiną, ji gana ilgai dirbo ir sustojo, nes dėl šildymo stūmoklis išsiplėtė ir užstrigo cilindre. Lenoiras patobulino savo variklį galvodamas apie vandens aušinimo sistemą. Tačiau antrasis starto bandymas taip pat baigėsi nesėkmingai dėl prasto stūmoklio eigos. Lenoir savo dizainą papildė tepimo sistema. Tik tada pradėjo veikti variklis.

August Otto 1864 metais buvo pagaminta daugiau nei 300 šių įvairaus galingumo variklių. Praturtėjusi Lenoir nustojo tobulinti savo automobilį ir tai nulėmė jos likimą – ją iš rinkos privertė pažangesnis variklis, kurį sukūrė vokiečių išradėjas Augustas Otto. 1864 m. jis gavo patentą savo dujinio variklio modeliui ir tais pačiais metais sudarė susitarimą su turtingu inžinieriumi Langenu panaudoti šį išradimą. Netrukus buvo įkurta firma „Otto ir kompanija“. Iš pirmo žvilgsnio Otto variklis reiškė žingsnį atgal nuo Lenoir variklio. Cilindras buvo vertikalus. Besisukantis velenas buvo padėtas virš cilindro šone. Išilgai stūmoklio ašies prie jo buvo pritvirtintas bėgis, sujungtas su velenu. Variklis veikė taip. Besisukantis velenas stūmoklį pakėlė 1/10 cilindro aukščio, dėl to po stūmokliu susidarė išretėjusi erdvė ir buvo įsiurbtas oro ir dujų mišinys. Tada mišinys užsidegė. Nei Otto, nei Langenas neturėjo pakankamai žinių apie elektros inžineriją ir atsisakė elektrinio uždegimo. Jie užsidegė atvira liepsna per vamzdelį. Sprogimo metu slėgis po stūmokliu padidėjo iki maždaug 4 atm. Veikiant šiam slėgiui, stūmoklis pakilo, dujų tūris padidėjo ir slėgis sumažėjo. Kai stūmoklis buvo pakeltas, specialus mechanizmas atjungė bėgį nuo veleno. Stūmoklis, pirmiausia esant dujų slėgiui, o paskui inercijai, kilo, kol po juo susidarė vakuumas. Taigi sudegusio kuro energija variklyje buvo panaudota maksimaliai pilnai. Tai buvo pagrindinis originalus Otto radinys. Stūmoklio darbo eiga žemyn prasidėjo veikiant atmosferos slėgiui, o slėgiui cilindre pasiekus atmosferos slėgį atsidarė išmetimo vožtuvas ir stūmoklis savo mase išstūmė išmetamąsias dujas. Dėl pilnesnio degimo produktų išsiplėtimo šio variklio naudingumo koeficientas buvo gerokai didesnis už Lenoir variklio naudingumą ir siekė 15%, tai yra viršijo geriausių to meto garo mašinų efektyvumą.

Kadangi Otto varikliai buvo beveik penkis kartus efektyvesni už Lenoir variklius, jie iškart buvo labai paklausūs. Vėlesniais metais jų buvo pagaminta apie penkis tūkstančius. Otto sunkiai dirbo, kad patobulintų jų dizainą. Netrukus pavarų dėžę pakeitė alkūninė pavara. Tačiau reikšmingiausi jo išradimai buvo 1877 m., kai Otto patentavo naują keturtaktį variklį. Šis ciklas vis dar yra daugelio dujų ir benzininių variklių veikimo pagrindas iki šiol. Kitais metais nauji varikliai jau buvo pradėti gaminti. Keturių taktų ciklas buvo didžiausias Otto techninis pasiekimas. Tačiau netrukus paaiškėjo, kad likus keleriems metams iki jo išradimo lygiai tokį patį variklio veikimo principą aprašė prancūzų inžinierius Beau de Roche. Grupė prancūzų pramonininkų teisme užginčijo Otto patentą. Teismas jų argumentus laikė įtikinamais. Otto teisės pagal jo patentą buvo labai sumažintos, įskaitant jo monopolio panaikinimą keturių taktų cikle. Nors konkurentai pradėjo gaminti keturtakčius variklius, ilgus gamybos metus dirbtas Otto modelis vis tiek buvo geriausias, o jo paklausa nesiliovė. Iki 1897 metų šių įvairaus galingumo variklių buvo pagaminta apie 42 tūkst. Tačiau tai, kad lengvosios dujos buvo naudojamos kaip kuras, labai susiaurino pirmųjų vidaus degimo variklių taikymo sritį. Apšvietimo ir dujų jėgainių skaičius buvo nežymus net Europoje, o Rusijoje jų buvo tik dvi - Maskvoje ir Sankt Peterburge.

Naujo kuro paieškos Todėl naujo kuro vidaus degimo varikliui paieškos nenutrūko. Kai kurie išradėjai bandė naudoti skystojo kuro garus kaip dujas. Dar 1872 m. amerikietis Braitonas bandė naudoti žibalą. Tačiau žibalas blogai išgaravo, ir Braitonas perėjo prie lengvesnio naftos produkto – benzino. Tačiau tam, kad skysto kuro variklis sėkmingai konkuruotų su dujiniu, reikėjo sukurti specialų įrenginį benzinui išgarinti ir degiam jo mišiniui su oru gauti. Tais pačiais 1872 m. Braitonas išrado vieną iš pirmųjų vadinamųjų „garavimo“ karbiuratorių, tačiau jis neveikė patenkinamai.

Benzininis variklis Veikiantis benzininis variklis atsirado tik po dešimties metų. Jį išrado vokiečių inžinierius Julius Daimleris. Daug metų dirbo Otto firmoje ir buvo jos valdybos narys. Devintojo dešimtmečio pradžioje jis pasiūlė savo viršininkui kompaktiško benzininio variklio, kuris galėtų būti naudojamas transporte, projektą. Otto šaltai sureagavo į Daimlerio pasiūlymą. Tada Daimleris kartu su savo draugu Wilhelmu Maybachu 1882 metais priėmė drąsų sprendimą, jie paliko Otto įmonę, įsigijo nedidelę dirbtuvę netoli Štutgarto ir pradėjo dirbti prie savo projekto. „Daimler“ ir „Maybach“ problema nebuvo iš lengvųjų: jie nusprendė sukurti variklį, kuriam nereikės dujų generatoriaus, jis būtų labai lengvas ir kompaktiškas, tačiau tuo pačiu pakankamai galingas, kad galėtų išjudinti ekipažą. Daimler tikėjosi padidinti galią padidindamas veleno greitį, tačiau tam reikėjo užtikrinti reikiamą mišinio uždegimo dažnį. 1883 m. buvo sukurtas pirmasis benzininis variklis su uždegimu iš karšto tuščiavidurio vamzdžio, atidaryto į cilindrą. Pirmasis benzininio variklio modelis buvo skirtas pramoninei stacionariai įrangai.

Skysto kuro išgarinimo procesas pirmuosiuose benzininiuose varikliuose paliko daug norimų rezultatų. Todėl karbiuratoriaus išradimas padarė tikrą revoliuciją variklių gamyboje. Jos kūrėjas – vengrų inžinierius Donatas Bankis. 1893 m. jis patentavo reaktyvinį karbiuratorių, kuris buvo visų šiuolaikinių karbiuratorių prototipas. Skirtingai nei jo pirmtakai, Banki pasiūlė benzino ne garinti, o smulkiai išpurkšti į orą. Tai užtikrino tolygų jo pasiskirstymą cilindre, o pats garavimas vyko jau cilindre, veikiant suspaudimo šiluma. Purškimui užtikrinti benzinas buvo įsiurbiamas oro srove per dozavimo srovę, o mišinio sudėties pastovumas buvo pasiektas išlaikant pastovų benzino lygį karbiuratoriuje. Purkštukas buvo pagamintas iš vienos ar kelių skylių vamzdyje, esančių statmenai oro srautui. Slėgiui palaikyti buvo numatytas nedidelis bakas su plūde, kuri palaikydavo lygį tam tikrame aukštyje, kad įsiurbto benzino kiekis būtų proporcingas įeinančio oro kiekiui. Pirmieji vidaus degimo varikliai buvo vieno cilindro, o siekiant padidinti variklio galią, dažniausiai buvo didinamas cilindro tūris. Tada jie pradėjo tai pasiekti padidindami cilindrų skaičių. XIX amžiaus pabaigoje atsirado dviejų cilindrų varikliai, o nuo XX amžiaus pradžios pradėjo plisti keturių cilindrų varikliai.

Sudėtis Stūmokliniai varikliai Degimo kamera yra cilindras, kuriame kuro cheminė energija paverčiama mechanine energija, kuri iš stūmoklio grįžtamojo judėjimo paverčiama sukimosi judesiu naudojant švaistiklio mechanizmą. Pagal naudojamo kuro rūšį jie skirstomi į: Benzino kuro-oro mišinys ruošiamas karbiuratoriuje ir po to įsiurbimo kolektoriuje arba įsiurbimo kolektoriuje naudojant purškimo antgalius (mechaninius arba elektrinius), arba tiesiai į cilindrą naudojant purškimo antgaliai, tada mišinys tiekiamas į cilindrą, suspaudžiamas ir tada uždegamas kibirkštimi, šokinėjančia tarp žvakės elektrodų. Dyzelinas specialus dyzelinas įpurškiamas į cilindrą esant aukštam slėgiui. Degus mišinys susidaro (ir iš karto sudega) tiesiai cilindre, kai įpurškiama degalų dalis. Mišinį užsidega aukšta suspausto oro temperatūra cilindre.

Dujinis variklis, kuris įprastomis sąlygomis dega kaip kuro angliavandeniliai, esantys dujinėje būsenoje: Suskystintų dujų mišiniai laikomi cilindre esant sočiųjų garų slėgiui (iki 16 atm). Garintuve išgaravusi skystoji fazė arba mišinio garų fazė palaipsniui praranda slėgį dujų reduktoryje iki artimo atmosferos slėgiui, o variklis įsiurbia į įsiurbimo kolektorių per oro-dujų maišytuvą arba įpurškiamas į įsiurbimo kolektorių. elektrinių purkštukų priemonės. Uždegimas atliekamas naudojant kibirkštį, kuri šokinėja tarp žvakės elektrodų. Suslėgtos gamtinės dujos laikomos balione esant slėgiui atm. Energijos sistemų konstrukcija panaši į suskystintų dujų elektros sistemas, skirtumas yra tai, kad nėra garintuvo. Gamybinės dujos – tai dujos, gaunamos kietąjį kurą paverčiant dujiniu. Kaip naudojamas kietasis kuras:

CoalPeatWood Dujinis dyzelinas Pagrindinė kuro dalis ruošiama, kaip ir vienoje iš dujinių variklių, tačiau uždegama ne elektrine žvake, o dyzelinio kuro uždegimo dalimi, įpurškiama į cilindrą panašiai kaip dyzelinis variklis. Rotary-stūmoklinis Kombinuotas vidaus degimo variklis vidaus degimo variklis, kuris yra stūmoklio (rotacinio stūmoklio) ir menčių mašinos (turbinos, kompresoriaus) derinys, kurio darbo procese dalyvauja abi mašinos. Kombinuoto vidaus degimo variklio pavyzdys yra stūmoklinis variklis su dujų turbinos stiprintuvu (turbo). RCV – vidaus degimo variklis, kurio dujų paskirstymo sistema įgyvendinama dėl cilindro sukimosi. Cilindras atlieka sukimosi judesius pakaitomis eidamas įleidimo ir išleidimo vamzdžius, o stūmoklis atlieka grįžtamuosius judesius.

Vidaus degimo varikliams reikalingi papildomi agregatai Vidaus degimo variklio trūkumas yra tas, kad jis sukuria didelę galią tik esant siauram apsisukimų diapazonui. Todėl esminiai vidaus degimo variklio atributai yra transmisija ir starteris. Tik kai kuriais atvejais (pavyzdžiui, lėktuvuose) galima atsisakyti sudėtingos transmisijos. Hibridinio automobilio idėja pamažu užkariauja pasaulį, kuriame variklis visada dirba optimaliu režimu. Taip pat vidaus degimo varikliams reikia kuro sistemos (kuro mišinio tiekimui) ir išmetimo sistemos (išmetamųjų dujų).

kūryba..

Kūrybos istorija

Etjenas Lenuaras (1822–1900)

ICE kūrimo etapai:

1860 m. Étienne Lenoir išrado pirmąjį lengvąjį dujinį variklį

1862 m. Alphonse'as Beau De Rochasas pasiūlė keturtakčio variklio idėją. Tačiau įgyvendinti savo idėjos jam nepavyko.

1876 ​​m. Nikolajus Augustas Otto sukūrė Roche keturtaktį variklį.

1883 m. Daimler pasiūlė variklio konstrukciją, kuri galėtų veikti tiek dujomis, tiek benzinu

Karlas Benzas išrado savaeigį triratį, paremtą Daimler technologija.

Iki 1920 m. vidaus degimo varikliai tapo pirmaujančiais. garo ir elektros traukos įgulos tapo retenybe.

Augustas Otto (1832–1891)

Karlas Benzas

Kūrybos istorija

Triratis, išrastas Karlo Benzo

Veikimo principas

Keturių taktų variklis

Keturtakčio karbiuratoriaus vidaus degimo variklio darbo ciklas vyksta 4 stūmoklio taktais (taktas), t.y., 2 alkūninio veleno apsisukimais.

Yra 4 ciklai:

1 taktas - įsiurbimas (degus mišinys iš karbiuratoriaus patenka į cilindrą)

2 taktas - suspaudimas (vožtuvai uždaromi ir mišinys suspaudžiamas, suspaudimo pabaigoje mišinys užsidega elektros kibirkštimi ir deginamas kuras)

3 taktas - darbinis taktas (šiluma, gauta deginant kurą, paverčiama mechaniniu darbu)

4 taktų atleidimas (išmetamosios dujos išstumiamos stūmokliu)

Veikimo principas

Dviejų taktų variklis

Taip pat yra dvitaktis vidaus degimo variklis. Dviejų taktų karbiuratoriaus vidaus degimo variklio darbo ciklas atliekamas dviem stūmoklio taktais arba vienu alkūninio veleno apsisukimu.

1 priemonė 2 priemonė

	Degimas

Praktikoje dvitakčio karbiuratoriaus vidaus degimo variklio galia dažnai ne tik neviršija keturtakčio galios, bet yra dar mažesnė. Taip yra dėl to, kad didelę eigos dalį (20-35%) stūmoklis atlieka su atvirais vožtuvais

Variklio efektyvumas

Vidaus degimo variklio efektyvumas yra žemas ir yra maždaug 25–40%. Pažangiausių vidaus degimo variklių maksimalus efektyvus efektyvumas siekia apie 44%. Todėl daugelis mokslininkų stengiasi padidinti variklio efektyvumą, taip pat ir pačią galią.

Variklio galios padidinimo būdai:

Kelių cilindrų variklių naudojimas

Specialaus kuro naudojimas (tinkamas mišinio santykis ir mišinio tipas)

Variklio dalių keitimas (tinkami komponentų dydžiai, priklausomai nuo variklio tipo)

Dalies šilumos nuostolių pašalinimas perkeliant kuro degimo ir darbinio skysčio šildymo vietą cilindro viduje

Variklio efektyvumas

Suspaudimo laipsnis

Viena iš svarbiausių variklio charakteristikų yra jo suspaudimo laipsnis, kurį lemia:

eV2V1

kur V2 ir V1 yra tūriai suspaudimo pradžioje ir pabaigoje. Padidėjus suspaudimo laipsniui, pradinė degiojo mišinio temperatūra suspaudimo takto pabaigoje pakyla, o tai prisideda prie pilnesnio jo degimo.

Vidaus degimo variklių veislės

Vidaus degimo varikliai

Pagrindiniai variklio komponentai

Ryškaus vidaus degimo variklio atstovo struktūra - karbiuratoriaus variklis

Variklio rėmas (karteris, cilindrų galvutės, alkūninio veleno guolių dangteliai, alyvos bakas)

judėjimo mechanizmas(stūmokliai, švaistikliai, alkūninis velenas, smagratis)

Dujų paskirstymo mechanizmas(skirstymo velenas, stūmikliai, strypai, svirties svirties)

Tepimo sistema (alyva, šiurkštus filtras, karteris)

skystis (radiatorius, skystis ir kt.)

Vėsinimo sistema

oras (pučiamas oro srovėmis)

Maitinimo sistema (kuro bakas, kuro filtras, karbiuratorius, siurbliai)

Pagrindiniai variklio komponentai

Degimo sistema(srovės šaltinis - generatorius ir baterija, pertraukiklis + kondensatorius)

Paleidimo sistema (elektrinis starteris, srovės šaltinis - baterija, nuotolinio valdymo pultai)

Įsiurbimo ir išmetimo sistema(vamzdynai, oro filtras, duslintuvas)

Variklio karbiuratorius

1799 m. prancūzų inžinierius Philippe'as Lebonas atrado apšvietimo dujas ir gavo patentą dėl apšvietimo dujų naudojimo ir gavimo metodo sausuoju medienos arba anglies distiliavimu. Šis atradimas buvo labai svarbus, visų pirma apšvietimo technologijų plėtrai. Labai greitai Prancūzijoje, o vėliau ir kitose Europos šalyse dujinės lempos pradėjo sėkmingai konkuruoti su brangiomis žvakėmis. Tačiau apšvietimo dujos tiko ne tik apšvietimui. Išradėjai ėmėsi kurti variklius, kurie galėtų pakeisti garo mašiną, o degalai degtų ne krosnyje, o tiesiai variklio cilindre.

1801 m. Le Bon patentavo dujinio variklio dizainą. Šios mašinos veikimo principas buvo pagrįstas gerai žinoma jo atrastų dujų savybe: jų mišinys su oru užsidegus sprogo, išskirdamas didelį šilumos kiekį. Degimo produktai greitai išsiplėtė, darydami didelį spaudimą aplinkai. Sudarius atitinkamas sąlygas, galima panaudoti išsiskiriančią energiją žmogaus interesams. Lebono variklis turėjo du kompresorius ir maišymo kamerą. Vienas kompresorius turėjo pumpuoti suslėgtą orą į kamerą, o kitas suslėgtas lengvas dujas iš dujų generatoriaus. Tada dujų ir oro mišinys pateko į darbinį cilindrą, kur užsiliepsnojo. Variklis buvo dvigubo veikimo, tai yra, darbo kameros pakaitomis veikė abiejose stūmoklio pusėse. Iš esmės Lebonas puoselėjo vidaus degimo variklio idėją, tačiau 1804 m. mirė nespėjęs įgyvendinti savo išradimo.

Jean Etienne Lenoir Vėlesniais metais keli išradėjai iš skirtingų šalių bandė sukurti veiksmingą variklį naudodami lengvąsias dujas. Tačiau dėl visų šių bandymų rinkoje neatsirado variklių, kurie galėtų sėkmingai konkuruoti su garo varikliu. Garbė sukurti komerciškai sėkmingą vidaus degimo variklį priklauso belgų mechanikui Jean Etienne Lenoir. Dirbdamas galvanizavimo gamykloje, Lenuaras sugalvojo, kad dujiniame variklyje esantį oro ir kuro mišinį galima uždegti naudojant elektros kibirkštį, ir nusprendė pagal šią idėją sukurti variklį. variklis, paremtas šia idėja. Po to, kai pavyko pagaminti visas detales ir surinkti mašiną, ji gana ilgai dirbo ir sustojo, nes dėl šildymo stūmoklis išsiplėtė ir užstrigo cilindre. Lenoiras patobulino savo variklį galvodamas apie vandens aušinimo sistemą. Tačiau antrasis paleidimo bandymas taip pat baigėsi nesėkme dėl prasto stūmoklio eigos. Lenoir savo dizainą papildė tepimo sistema. Tik tada pradėjo veikti variklis.

August Otto Iki 1864 m. jau buvo pagaminta daugiau nei 300 šių įvairaus galingumo variklių. Tapęs turtingas, Lenoiras nustojo tobulinti savo automobilį ir tai nulėmė jos likimą; ją iš rinkos privertė pažangesnis variklis, kurį sukūrė vokiečių išradėjas Augustas Otto. 1864 August Otto 1864 m. gavo patentą savo automobiliui. dujinio variklio modelį ir tais pačiais metais sudarė susitarimą su turtingu inžinieriumi Langenu panaudoti šį išradimą. Netrukus buvo sukurta įmonė "Otto ir kompanija". 1864 m. Langenas

Iki 1864 metų jau buvo pagaminta daugiau nei 300 šių įvairaus galingumo variklių. Tapęs turtingas, Lenoiras nustojo tobulinti savo automobilį ir tai nulėmė jos likimą; ją iš rinkos privertė pažangesnis variklis, kurį sukūrė vokiečių išradėjas Augustas Otto. 1864 August Otto 1864 m. gavo patentą savo automobiliui. dujinio variklio modelį ir tais pačiais metais sudarė susitarimą su turtingu inžinieriumi Langenu panaudoti šį išradimą. Netrukus buvo įkurta „Otto and Company“ 1864 m. Langenas Iš pirmo žvilgsnio Otto variklis reiškė žingsnį atgal nuo Lenoir variklio. Cilindras buvo vertikalus. Besisukantis velenas buvo padėtas virš cilindro šone. Išilgai stūmoklio ašies prie jo buvo pritvirtintas bėgis, sujungtas su velenu. Variklis veikė taip. Besisukantis velenas stūmoklį pakėlė 1/10 cilindro aukščio, dėl to po stūmokliu susidarė išretėjusi erdvė ir buvo įsiurbtas oro ir dujų mišinys. Tada mišinys užsidegė. Nei Otto, nei Langenas neturėjo pakankamai žinių apie elektros inžineriją ir atsisakė elektrinio uždegimo. Jie užsidegė atvira liepsna per vamzdelį. Sprogimo metu slėgis po stūmokliu padidėjo iki maždaug 4 atm. Veikiant šiam slėgiui, stūmoklis pakilo, dujų tūris padidėjo ir slėgis sumažėjo. Kai stūmoklis buvo pakeltas, specialus mechanizmas atjungė bėgį nuo veleno. Stūmoklis, pirmiausia esant dujų slėgiui, o paskui inercijai, kilo, kol po juo susidarė vakuumas. Taigi sudegusio kuro energija variklyje buvo panaudota maksimaliai pilnai. Tai buvo pagrindinis originalus Otto radinys. Stūmoklio darbo eiga žemyn prasidėjo veikiant atmosferos slėgiui, o slėgiui cilindre pasiekus atmosferos slėgį atsidarė išmetimo vožtuvas ir stūmoklis savo mase išstūmė išmetamąsias dujas. Dėl pilnesnio degimo produktų išsiplėtimo šio variklio naudingumo koeficientas buvo žymiai didesnis už Lenoir variklio naudingumą ir siekė 15%, tai yra viršijo geriausių to meto garo mašinų efektyvumą Otto variklis

Kadangi Otto varikliai buvo beveik penkis kartus efektyvesni už Lenoir variklius, jie iškart buvo labai paklausūs. Vėlesniais metais jų buvo pagaminta apie penkis tūkstančius. Otto sunkiai dirbo, kad patobulintų jų dizainą. Netrukus pavarų dėžę pakeitė alkūninė pavara. Tačiau reikšmingiausi jo išradimai buvo 1877 m., kai Otto patentavo naują keturtaktį variklį. Šis ciklas vis dar yra daugelio dujų ir benzininių variklių veikimo pagrindas iki šiol. Kitais metais nauji varikliai jau buvo gaminami.1877 Keturių taktų ciklas buvo didžiausias Otto techninis pasiekimas. Tačiau netrukus paaiškėjo, kad likus keleriems metams iki jo išradimo lygiai tokį patį variklio veikimo principą aprašė prancūzų inžinierius Beau de Rocha. Grupė prancūzų pramonininkų teisme užginčijo Otto patentą. Teismas jų argumentus laikė įtikinamais. Otto teisės, kylančios iš jo patento, buvo žymiai sumažintos, įskaitant keturtakčio ciklo monopolio panaikinimą Bo de Rocha Nors konkurentai pradėjo gaminti keturtakčius variklius, per daugelį gamybos metų sukurtas Otto modelis vis tiek buvo geriausias , ir jo paklausa nesiliovė. Iki 1897 metų šių įvairaus galingumo variklių buvo pagaminta apie 42 tūkst. Tačiau tai, kad lengvosios dujos buvo naudojamos kaip kuras, labai susiaurino pirmųjų vidaus degimo variklių taikymo sritį. Apšvietimo ir dujų jėgainių skaičius buvo nežymus net Europoje, o Rusijoje jų buvo tik dvi - Maskvoje ir Sankt Peterburge.

Naujo kuro paieškos Todėl naujo kuro vidaus degimo varikliui paieškos nenutrūko. Kai kurie išradėjai bandė naudoti skystojo kuro garus kaip dujas. Dar 1872 m. amerikietis Braitonas bandė naudoti žibalą. Tačiau žibalas blogai išgaravo, ir Braitonas perėjo prie lengvesnio naftos produkto – benzino. Tačiau norint, kad skysto kuro variklis sėkmingai konkuruotų su dujomis, reikėjo sukurti specialų įrenginį benzinui garinti ir degiam jo mišiniui su oru gauti. , tačiau jis pasielgė nepatenkinamai. Braitonas 1872 m

Benzininis variklis Veikiantis benzininis variklis atsirado tik po dešimties metų. Tikriausiai Kostovič O.S., kuris 1880 m. pateikė veikiantį benzininio variklio prototipą, gali būti vadinamas pirmuoju jo išradėju. Tačiau jo atradimas vis dar prastai apšviestas. Europoje prie benzininių variklių kūrimo didžiausią indėlį įnešė vokiečių inžinierius Gottliebas Daimleris. Daug metų dirbo firmoje Otto ir buvo jos valdybos narys. Devintojo dešimtmečio pradžioje jis pasiūlė savo viršininkui kompaktiško benzininio variklio, kuris galėtų būti naudojamas transporte, projektą. Otto šaltai sureagavo į Daimlerio pasiūlymą. Tada Daimleris kartu su savo draugu Wilhelmu Maybachu 1882 metais priėmė drąsų sprendimą, jie paliko Otto įmonę, įsigijo nedidelę dirbtuvę netoli Štutgarto ir pradėjo dirbti prie savo projekto.

„Daimler“ ir „Maybach“ problema nebuvo iš lengvųjų: jie nusprendė sukurti variklį, kuriam nereikės dujų generatoriaus, jis būtų labai lengvas ir kompaktiškas, tačiau tuo pačiu pakankamai galingas, kad galėtų išjudinti ekipažą. Daimler tikėjosi padidinti galią padidindamas veleno greitį, tačiau tam reikėjo užtikrinti reikiamą mišinio uždegimo dažnį. 1883 m. buvo sukurtas pirmasis kaitinamasis benzininis variklis su uždegimu iš karšto vamzdžio, įdėto į dujų generatoriaus cilindrą. 1883 m.

Pirmasis benzininio variklio modelis buvo skirtas pramoninei stacionariai įrangai. Skysto kuro išgarinimo procesas pirmuosiuose benzininiuose varikliuose paliko daug norimų rezultatų. Todėl karbiuratoriaus išradimas padarė tikrą revoliuciją variklių gamyboje. Jos kūrėjas – vengrų inžinierius Donatas Bankis. 1893 m. jis patentavo reaktyvinį karbiuratorių, kuris buvo visų šiuolaikinių karbiuratorių prototipas. Skirtingai nei jo pirmtakai, Banki pasiūlė benzino ne garinti, o smulkiai išpurkšti į orą. Tai užtikrino tolygų jo pasiskirstymą cilindre, o pats garavimas vyko jau cilindre, veikiant suspaudimo šiluma. Purškimui užtikrinti benzinas buvo įsiurbiamas oro srautu per dozavimo srovę, o mišinio pastovumas buvo pasiektas išlaikant pastovų benzino lygį karbiuratoriuje. Purkštukas buvo pagamintas iš vienos ar kelių skylių vamzdyje, esančių statmenai oro srautui. Slėgiui palaikyti mažame bake buvo įrengta plūdė, kuri palaikydavo lygį tam tikrame aukštyje, kad įsiurbto benzino kiekis būtų proporcingas įeinančio oro kiekiui.variklio galia, dažniausiai padidindavo cilindro tūrį. Tada jie to ėmė siekti didindami cilindrų skaičių Cilindrų tūris XIX amžiaus pabaigoje atsirado dviejų cilindrų varikliai, o nuo 20 amžiaus pradžios pradėjo plisti keturių cilindrų varikliai.XIX a.