Презентація на тему сучасних двигунів. Двигун внутрішнього згоряння

Історія створення першого двигуна внутрішнього згоряння Перший по-справжньому
працездатний Двигун Внутрішнього Згоряння (ДВЗ)
народився Німеччині 1878 року. Але історія створення
ДВС сягає своїм корінням до Франції.
У 1860 році французький винахідник Етвен Ленуар
винайшов
перший двигун внутрішнього згоряння Але цей агрегат
був недосконалий, з низьким ККД і не міг бути застосований
на практиці. На допомогу прийшов інший французький
винахідник Бо де Роша, який у 1862 році запропонував
використовувати в цьому двигуні чотири такти:
1.Впуск
2.Стиск
3.Робочий хід
4.Такт випуску
Першим автомобілем із чотиритактним ДВС був
триколісний екіпаж Карла Бенца, збудований у 1885
року.
Роком пізніше (1886 р) виник варіант Готліба Даймера.
Обидва винахідники працювали незалежно один від одного.
В 1926 вони об'єдналися, створивши фірму Deimler-Benz
AG.

Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння

Сучасний автомобіль, найчастіше,
наводиться в рух двигуном внутрішнього
згоряння. Таких двигунів існує величезне
безліч. Розрізняються вони обсягом,
кількістю циліндрів, потужністю, швидкістю
обертання, що використовується паливом (дизельні,
бензинові та газові двс). Але, важливо,
пристрій двигуна внутрішнього згоряння,
схоже. Як же працює цей пристрій і чому
називається чотиритактним двигуном
внутрішнього згоряння? Про внутрішнє згоряння
Зрозуміло. Усередині двигуна згоряє паливо. А
чому 4 такти двигуна, що це таке?
Справді, бувають і двотактні
двигуни. Але на автомобілях вони використовуються
Дуже рідко. Чотирьохтактний двигун
називається через те, що його роботу можна
розділити на чотири, рівні за часом, частини.
Поршень чотири рази пройде по циліндру - два
рази вгору та двічі вниз. Такт починається при
знаходження поршня в крайній нижній або
верхній точці. У автомобілістів-механіків це
називається верхня мертва точка (ВМТ) та
нижня мертва точка (НМТ).

Перший такт - такт впуску

Перший такт, він же впускний,
починається з ВМТ (верхній
мертвої точки). Рухаючись вниз,
поршень, всмоктує в циліндр
паливоповітряну суміш. Робота
цього такту відбувається за
відкритий клапан впуску. До речі,
існує багато двигунів з
декількома впускними клапанами.
Їх кількість, розмір, час
перебування у відкритому стані
може суттєво вплинути на
потужність двигуна. Є
двигуни, в яких,
залежно від натискання на педаль
газу, відбувається примусове
збільшення часу перебування
впускних клапанів у відкритому
стані. Це зроблено для
збільшення кількості
палива, що всмоктується, яке,
після займання, збільшує
потужність двигуна. Автомобіль,
у цьому випадку, може набагато
швидше прискорити.

Другий такт – такт стиснення

Наступний такт роботи двигуна
такт стискування. Після того як поршень
досяг нижньої точки, він починає
підніматися вгору, тим самим, стискаючи
суміш, яка потрапила в циліндр у такт
впуску. Паливна суміш стискається до
об'ємів камери згоряння. Що це за
така камера? Вільний простір
між верхньою частиною поршня та
верхньою частиною циліндра при
знаходження поршня у верхній мертвій
точці називається камерою згоряння.
Клапани, у цей такт роботи двигуна
закриті повністю. Чим щільніше вони
закриті, тим стиснення відбувається
якісніше. Велике значення
має, в даному випадку, стан
поршня, циліндра, поршневих кілець.
Якщо є великі зазори, то
хорошого стиску не вийде, а
відповідно, потужність такого
двигуна буде набагато нижчим. Ступінь
стиску – компресію, можна перевірити
спеціальним приладом. За величиною
компресії можна зробити висновок про
ступеня зношування двигуна.

Третій такт – робочий хід

Третій такт – робітник, починається з
ВМТ. Робочим він називається
не випадково. Адже саме в цьому
такті відбувається дія,
що змушує автомобіль
рухатися. У цьому такті у роботу
входить система запалення. Чому
ця система так називається? Так
тому, що вона відповідає за
підпалювання паливної суміші, стиснутої
у циліндрі, в камері згоряння.
Працює це дуже просто – свічка
системи дає іскру. Справедливості
заради, варто зауважити, що іскра
видається на свічці запалювання за
кілька градусів до досягнення
поршнем верхньої точки. Ці
градуси, в сучасному двигуні,
регулюються автоматично
"мозками" автомобіля. Після того
як паливо загориться, відбувається
вибух – воно різке збільшується в
обсязі, змушуючи поршень
рухатися вниз. Клапани у цьому такті
роботи двигуна, як і в
попередньому, перебувають у закритому
стані.

Четвертий такт – такт випуску

Четвертий такт роботи
двигуна, останній –
випускний. Досягши
нижньої точки, після
робочого такту, у двигуні
починає відкриватися
випускний клапан. Таких
клапанів, як і впускних,
може бути кілька.
Рухаючись вгору, поршень
через цей клапан видаляє
відпрацьовані гази з
циліндра – вентилює
його. Чим краще спрацює
випускний клапан, тим
більше відпрацьованих газів
вийде з циліндра,
звільнивши, тим самим,
місце для нової порції
паливно-повітряної суміші.

Різновиди двигуна внутрішнього згоряння

Дизельний двигун внутрішнього згоряння

Дизельний двигун - поршневий
двигун внутрішнього згоряння,
працюючий за принципом займання
розпиленого палива від
зіткнення зі стиснутим розігрітим
повітрям. Дизельні двигуни працюють
на дизельному паливі (у просторіччі -
"Солярка").
У 1890 Рудольф Дизель розвинув теорію
«економічного термічного двигуна»,
який завдяки сильному стиску в
циліндрах значно покращує свою
ефективність. Він отримав патент на свій
двигун 23 лютого 1893 року.
функціонуючий зразок, названий «Дизельмотором», був побудований Дизелем на початок 1897
року, і 28 січня того ж року він був успішно
випробуваний.

Принцип роботи інжекторного двигуна

У сучасних упорскових
двигунах для кожного
циліндра передбачена
індивідуальна форсунка.
Усі форсунки з'єднуються з
паливною рампою, де
паливо знаходиться під
тиском, який створює
електробензонасос.
Кількість впорскуваного
палива залежить від
тривалості відкриття
форсунки. Момент відкриття
регулює електронний блок
управління (контролер) на
на підставі оброблюваних
їм даних від різних
датчиків.

1 слайд

2 слайд

Двигун внутрішнього згоряння (скорочено ДВЗ) – це пристрій, у якому хімічна енергія палива перетворюється на корисну механічну роботу. ДВС класифікують: За призначенням - поділяються на транспортні, стаціонарні та спеціальні. За родом палива - легкі рідкі (бензин, газ), важкі рідкі (дизельне паливо). За способом утворення горючої суміші - зовнішнє (карбюратор) і внутрішнє дизельного ДВС. За способом займання (іскра чи стиск). По числу та розташування циліндрів поділяють рядні, вертикальні, опозитні, V-подібні, VR-подібні та W-подібні двигуни.

3 слайд

Елементи ДВС: Циліндр Поршень - рухається всередині циліндра Клапан упорскування палива Свічка - робить запалювання палива всередині циліндра Клапан випуску газу Колінчастий вал - розкручується поршнем

4 слайд

Цикли роботи поршневих ДВЗ Поршневі двигуни внутрішнього згоряння класифікуються за кількістю тактів у робочому циклі на двотактні та чотиритактні. Робочий цикл у поршневих двигунах внутрішнього згоряння складається з п'яти процесів: впуску, стиснення, згоряння, розширення та випуску.

5 слайд

6 слайд

1. У процесі впуску поршень переміщається від верхньої мертвої точки (в.м.т.) до нижньої мертвої точки (н.м.т.), а надпоршневий простір циліндра, що звільняється, заповнюється сумішшю повітря з паливом. Через різницю тисків у впускному колекторі і всередині циліндра двигуна при відкритті впускного клапана суміш надходить (всмоктується) в циліндр

7 слайд

2. У процесі стиснення обидва клапани закриті та поршень, переміщаючись від н.м.т. до в.м.т. і зменшуючи обсяг надпоршневої порожнини, стискає робочу суміш (загалом робоче тіло). Стиснення робочого тіла прискорює процес згоряння і зумовлює можливу повноту використання тепла, що виділяється при спалюванні палива в циліндрі.

8 слайд

3. У процесі згоряння відбувається окислення палива киснем повітря, що входить до складу робочої суміші, внаслідок чого тиск надпоршневої порожнини різко зростає.

9 слайд

4. У процесі розширення розжарені гази, прагнучи розширитися, переміщують поршень від м.т. до н.м.т. Робиться хід поршня, який через шатун передає тиск на шатунну шийку колінчастого валу і провертає його.

10 слайд

5. У процесі випуску поршень переміщається від н. до в.м.т. і через другий клапан, що відкривається до цього часу, виштовхує відпрацьовані гази з циліндра. Продукти згоряння залишаються лише в об'ємі камери згоряння, звідки їх не можна витіснити поршнем. Безперервність роботи двигуна забезпечується наступним повторенням робочих циклів.

11 слайд

12 слайд

Історія автомобіля Історія автомобіля почалася ще в 1768 році разом із створенням паросилових машин, здатних перевозити людину. У 1806 році з'явилися перші машини, що рухаються двигунами внутрішнього згоряння на англ. пальному газі, що призвело до появи в 1885 році газолінового або бензинового двигуна внутрішнього згоряння, що повсюдно використовується.

13 слайд

Винахідники-першопрохідці Німецький інженер Карл Бенц, винахідник безлічі автомобільних мобільних технологій, вважається винахідником і сучасного автомобіля.

14 слайд

Карл Бенц У 1871 році спільно з Августом Ріттером організував механічну майстерню в Мангеймі, отримав патент на двотактний бензиновий двигун, незабаром їм запатентували системи майбутнього автомобіля: акселератор, систему запалювання, карбюратор, зчеплення, коробку передач і радіатор охолодження.

Двигун внутрішнього згоряння (скорочено ДВС) це тип двигуна, теплова машина, в якій хімічна енергія палива (зазвичай застосовується рідке або газоподібне вуглеводневе паливо), що згоряє в робочій зоні, перетворюється на механічну роботу. Незважаючи на те, що ДВС є відносно недосконалим типом теплових машин (сильний шум, токсичні викиди, менший ресурс) завдяки своїй автономності (необхідне паливо містить набагато більше енергії, ніж кращі електричні акумулятори) ДВС дуже широко поширені, наприклад у транспорті.

Історія створення двигунів внутрішнього згоряння У 1799 французький інженер Філіп Лебон відкрив світильний газ. В 1799 він отримав патент на використання і спосіб отримання світильного газу шляхом сухої перегонки деревини або вугілля. Це відкриття мало велике значення насамперед у розвиток техніки освітлення. Незабаром у Франції, а потім і в інших країнах Європи газові лампи стали успішно конкурувати з дорогими свічками. Проте світильний газ годився як для освітлення.

Патент на конструкцію газового двигуна 1801 року Лебон узяв патент на конструкцію газового двигуна. Принцип дії цієї машини ґрунтувався на відомій властивості відкритого ним газу: його суміш із повітрям вибухала при запаленні з виділенням великої кількості теплоти. Продукти горіння стрімко розширювалися, чинячи сильний тиск на довкілля. Створивши відповідні умови, можна використовувати енергію, що виділяється, в інтересах людини. У двигуні Лебона були передбачені два компресори та камера змішування. Один компресор мав накачувати в камеру стиснене повітря, а інший – стиснутий світильний газ із газогенератора. Газоповітряна суміш надходила потім у робочий циліндр, де спалахувала. Двигун був подвійної дії, тобто робочі камери, що поперемінно діяли, знаходилися по обидва боки поршня. По суті, Лебон виношував думку про двигун внутрішнього згоряння, проте в 1804 він загинув, не встигнувши втілити в життя свій винахід.

Жан Етьєн Ленуар У наступні роки кілька винахідників із різних країн намагалися створити працездатний двигун на світильному газі. Однак усі ці спроби не призвели до появи на ринку двигунів, які б успішно конкурували з паровою машиною. Честь створення комерційно успішного двигуна внутрішнього згоряння належить бельгійському інженеру Жану Етьєну Ленуару. Працюючи на гальванічному заводі, Ленуар прийшов до думки, що паливно-повітряну суміш у газовому двигуні можна спалахувати за допомогою електричної іскри, і вирішив побудувати двигун на основі цієї ідеї. Ленуар не відразу досяг успіху. Після того, як вдалося виготовити всі деталі і зібрати машину, вона пропрацювала зовсім небагато і зупинилася, тому що через нагрівання поршень розширився і заклинив у циліндрі. Ленуар удосконалив свій двигун, продумавши систему водяного охолодження. Однак друга спроба запуску також закінчилася невдачею через поганий хід поршня. Ленуар доповнив свою конструкцію системою мастила. Тільки тоді двигун почав працювати.

Серпень Отто У 1864 році було випущено вже понад 300 таких двигунів різної потужності. Розбагатівши, Ленуар перестав працювати над удосконаленням своєї машини, і це зумовило її долю - вона була витіснена з ринку досконалішим двигуном, створеним німецьким винахідником Августом Отто. У 1864 році той отримав патент на свою модель газового двигуна і того ж року уклав договір з багатим інженером Лангеном для експлуатації цього винаходу. Незабаром було створено фірму "Отто та Компанія". На перший погляд, двигун Отто був крок назад у порівнянні з двигуном Ленуара. Циліндр був вертикальним. Волок, що обертається, містився над циліндром збоку. Уздовж осі поршня до нього було прикріплено рейку, пов'язану з валом. Двигун працював так. Вал, що обертається, піднімав поршень на 1/10 висоти циліндра, в результаті чого під поршнем утворювався розряджений простір і відбувалося всмоктування суміші повітря і газу. Потім суміш спалахнула. Ні Отто, ні Ланген не мали достатніх знань у галузі електротехніки і відмовилися від електричного запалювання. Запалення вони здійснювали відкритим полум'ям через трубку. Під час вибуху тиск під поршнем зростало приблизно до 4 атм. Під впливом цього тиску поршень піднімався, обсяг газу збільшувався і тиск падало. Під час підйому поршня спеціальний механізм від'єднував рейку від валу. Поршень спочатку під тиском газу, а потім за інерцією піднімався доти, доки під ним не створювалося розрядження. Таким чином, енергія палива, що згоріло, використовувалася в двигуні з максимальною повнотою. У цьому полягала головна оригінальна знахідка Отто. Робочий хід поршня вниз починався під дією атмосферного тиску, і після того, як тиск у циліндрі досягав атмосферного, відкривався випускний вентиль, і поршень своєю масою витісняв відпрацьовані гази. Через більш повного розширення продуктів згоряння ККД цього двигуна був значно вищим, ніж ККД двигуна Ленуара і досягав 15%, тобто перевершував ККД найкращих парових машин того часу.

Оскільки двигуни Отто були майже вп'ятеро економічнішими за двигуни Ленуара, вони відразу стали користуватися великим попитом. У наступні роки їх випустили близько п'яти тисяч штук. Отто наполегливо працював над удосконаленням їхньої конструкції. Незабаром зубчасту рейку замінила кривошипно-шатунна передача. Але найважливіше з його винаходів було зроблено в 1877 році, коли Отто взяв патент на новий двигун із чотиритактним циклом. Цей цикл досі лежить в основі роботи більшості газових та бензинових двигунів. Наступного року нові двигуни вже були запущені у виробництво. Чотирьохтактний цикл був найбільшим технічним досягненням Отто. Але незабаром виявилося, що за кілька років до його винаходу такий самий принцип роботи двигуна був описаний французьким інженером Бо де Рошем. Група французьких промисловців заперечила в суді патент Отто. Суд вважав їхні докази переконливими. Права Отто, які з його патенту, було значно скорочено, зокрема було анульовано його монопольне декларація про чотиритактний цикл. Хоча конкуренти налагодили випуск чотиритактних двигунів, відпрацьована багаторічним виробництвом модель Отто все одно була найкращою, і попит на неї не припинявся. До 1897 було випущено близько 42 тисяч таких двигунів різної потужності. Однак та обставина, що як паливо використовувався світильний газ, сильно звужувала область застосування перших двигунів внутрішнього згоряння. Кількість світильногазових заводів було трохи навіть у Європі, а Росії їх взагалі було лише два- у Москві Петербурзі.

Пошуки нового пального Тому не припинялися пошуки нового пального для двигуна внутрішнього згоряння. Деякі винахідники намагалися застосувати як газ пари рідкого палива. Ще в 1872 році американець Брайтон намагався використовувати в цій якості гас. Однак гас погано випаровувався, і Брайтон перейшов до легшого нафтопродукту - бензину. Але для того, щоб двигун на рідкому паливі міг успішно конкурувати з газовим, необхідно було створити спеціальний пристрій для випаровування бензину та отримання паливної суміші його з повітрям. Брайтон того ж 1872 року вигадав один із перших так званих "випарних" карбюраторів, але він діяв незадовільно.

Бензиновий двигун Працездатний бензиновий двигун з'явився лише десятьма роками пізніше. Винахідником його був німецький інженер Юліус Даймлер. Багато років він працював у фірмі Отто і був членом її правління. На початку 80-х він запропонував своєму шефу проект компактного бензинового двигуна, який можна було б використовувати на транспорті. Отто поставився до пропозиції Даймлер холодно. Тоді Даймлер разом зі своїм другом Вільгельмом Майбахом прийняв сміливе рішення у 1882 році вони пішли з фірми Отто, придбали невелику майстерню поблизу Штутгарта та почали працювати над своїм проектом. Проблема, що стояла перед Даймлером і Майбахом була нелегкою: вони вирішили створити двигун, який не вимагав би газогенератора, був би дуже легким і компактним, але при цьому досить потужним, щоб рухати екіпаж. Збільшення потужності Даймлер розраховував отримати рахунок збільшення частоти обертання валу, але цього необхідно було забезпечити необхідну частоту займання суміші. У 1883 році був створений перший бензиновий двигун із запаленням від розпеченої порожнистої трубочки, відкритої в циліндр. Перша модель бензинового двигуна призначалася для промислової стаціонарної установки.

Процес випаровування рідкого палива у перших бензинових двигунах змушував бажати кращого. Тому справжню революцію в двигунобудуванні зробив винахід карбюратора. Творцем його вважається угорський інженер Донат Банки. У 1893 році взяв патент на карбюратор із жиклером, який був прообразом усіх сучасних карбюраторів. На відміну від своїх попередників Банки пропонував не випаровувати бензин, а дрібно розпорошувати його у повітрі. Це забезпечувало його рівномірний розподіл циліндром, а саме випаровування відбувалося вже в циліндрі під дією тепла стиснення. Для забезпечення розпилення всмоктування бензину відбувалося потоком повітря через дозуючий жиклёр, а сталість складу суміші досягалася рахунок підтримки постійного рівня бензину в карбюраторі. Жиклер виконувався у вигляді одного або декількох отворів у трубці, що розташовувалась перпендикулярно потоку повітря. Для підтримки напору був передбачений маленький бачок з поплавком, який підтримував рівень на заданій висоті, так що кількість бензину, що всмоктується, було пропорційно кількості повітря, що надходить. Перші двигуни внутрішнього згоряння були одноциліндровими, і, щоб збільшити потужність двигуна, зазвичай збільшували об'єм циліндра. Після цього стали домагатися збільшенням числа циліндрів. Наприкінці ХІХ століття з'явилися двоциліндрові двигуни, і з початку ХХ століття стали поширюватися чотирициліндрові.

Склад Поршневі двигуни камерою згоряння є циліндр, де хімічна енергія палива перетворюється на механічну енергію, яка з поворотно-поступального руху поршня перетворюється на обертальну за допомогою кривошипно-шатунного механізму. За типом використовуваного палива діляться на: Бензинові суміш палива з повітрям готується в карбюраторі і далі у впускному колекторі, або у впускному колекторі за допомогою форсунок, що розпиляють (механічних або електричних), або безпосередньо в циліндрі за допомогою форсунок, що розпиляють, далі суміш подається в циліндр, стискається, а потім підпалюється за допомогою іскри, що проскакує між електродами свічки. Дизельні спеціальне дизельне паливо впорскується в циліндр під високим тиском. Горюча суміш утворюється (і відразу ж згоряє) безпосередньо в циліндрі в міру впорскування порції палива. Запалення суміші відбувається під дією високої температури повітря, що зазнало стиску в циліндрі.

Газові двигун, що спалює як паливо вуглеводні, що знаходяться в газоподібному стані за нормальних умов: Суміші зріджених газів зберігаються в балоні під тиском насиченої пари (до 16 атм). Випарена у випарнику рідка фаза або парова фаза суміші ступінчасто втрачає тиск у газовому редукторі до близького атмосферного, і всмоктується двигуном у впускний колектор через повітряно-газовий змішувач або впорскується у колектор впускний за допомогою електричних форсунок. Запалювання здійснюється за допомогою іскри, що проскакує між електродами свічки. Стислі природні гази зберігаються в балоні під тиском атм. Влаштування систем живлення аналогічне системам живлення зрідженим газом, відмінність відсутність випарника. Генераторний газ газ, отриманий перетворенням твердого палива на газоподібне. Як тверде паливо використовуються:

ВугілляТорфДеревина Газодизельна основна порція палива готується, як в одному з різновидів газових двигунів, але запалюється не електричною свічкою, а запальною порцією дизпалива, що впорскується в циліндр аналогічно дизельному двигуну. Роторно-поршневий Комбінований двигун внутрішнього згоряння двигун внутрішнього згоряння, що є комбінацією з поршневої (роторно-поршневої) і лопаткової машини (турбіна, компресор), в якому у здійсненні робочого процесу беруть участь обидві машини. Прикладом комбінованого ДВЗ служить поршневий двигун з газотурбінним наддувом (турбонаддув). RCV - двигун внутрішнього згоряння, система газорозподілу якого реалізована рахунок обертання циліндра. Циліндр здійснює обертальний рух поперемінно проходячи впускний і випускний патрубок, поршень при цьому здійснює зворотно-поступальні рухи.

Додаткові агрегати, потрібні для ДВС Недоліком ДВС є те, що він виробляє високу потужність лише у вузькому діапазоні обертів. Тому невід'ємними атрибутами двигуна внутрішнього згоряння є трансмісія та стартер. Лише окремих випадках (наприклад, у літаках) можна обійтися без складної трансмісії. Поступово завойовує світ ідея гібридного автомобіля, в якому двигун завжди працює в оптимальному режимі. Також ДВС потрібні паливна система (для подачі паливної суміші) та вихлопна система (для відведення вихлопних газів).

створення..

Історія створення

Етьєн Ленуар (1822-1900)

Етапи розвитку ДВЗ:

1860 р. Етьєн Ленуар винайшов перший двигун, який працював на світильному газі

1862 р. Альфонс Бо Де Роша запропонував ідею чотиритактного двигуна. Проте свою ідею здійснити не зумів.

1876 ​​р. Ніколаус Август Отто створює чотиритактний двигун Роше.

1883 Даймлер запропонував конструкцію двигуна, який міг працювати як на газі, так і на бензині

Карл Бенц винайшов самохідний триколісний візок на основі технологій Даймлера.

До 1920 р. ДВС стають лідируючими. екіпажі на паровій та електричній тязі стали великою рідкістю.

Август Отто (1832-1891)

Карл Бенц

Історія створення

Триколісний візок, винайдений Карлом Бенцом

Принцип дії

Чотирьохтактний двигун

Робочий цикл чотиритактного карбюраторного двигуна внутрішнього згоряння відбувається за 4 ходи поршня (такту), тобто за 2 обороти колінчастого валу.

Розрізняють 4 такти:

1 такт – впуск (горюча суміш із карбюратора надходить у циліндр)

2 такт - стиск (клапани закриті і суміш стискається, в кінці стиснення суміш займається електричною іскрою і відбувається згоряння палива)

3 такт – робочий хід (відбувається перетворення тепла, отриманого від згоряння палива, на механічну роботу)

4 такт - випуск (відпрацьовані гази витісняються поршнем)

Принцип дії

Двотактний двигун

Існує також двотактний двигун внутрішнього згоряння. Робочий цикл двотактного карбюраторного двигуна внутрішнього згоряння здійснюється за два ходи поршня або за один оберт колінчастого валу.

1 такт 2 такт

	згоряння

На практиці потужність двотактного карбюраторного двигуна внутрішнього згоряння часто не перевищує потужність чотиритактного, але виявляється навіть нижче. Це зумовлено тим, що значна частина ходу (20-35%) поршень робить при відкритих клапанах

ККД двигуна

ККД двигуна внутрішнього згоряння малий і приблизно становить 25% - 40%. Максимальний ефективний ККД найбільш досконалих ДВЗ близько 44%. Тому багато вчених намагаються збільшити ККД, а також і при цьому саму потужність двигуна.

Способи збільшення потужності двигуна:

Використання багатоциліндрових двигунів

Використання спеціального палива (правильного співвідношення суміші та роду суміші)

Заміна частин двигуна (правильних розмірів складових частин, що залежать від роду двигуна)

Усунення частини втрат теплоти перенесенням місця спалювання палива та нагрівання робочого тіла всередину циліндра

ККД двигуна

Ступінь стиснення

Однією з найважливіших характеристик двигуна є його ступінь стиснення, що визначається таке:

e V 2 V 1

де V2 і V1 - обсяги на початку та в кінці стиснення. Зі збільшенням ступеня стиснення зростає початкова температура горючої суміші наприкінці такту стиснення, що сприяє повнішому її згорянню.

Різновиди ДВЗ

Двигуни Внутрішнього Згоряння

Основні компоненти двигуна

Будова яскравого представника ДВЗ – карбюраторного двигуна

Остів двигуна (блок-картер, головки циліндрів, кришки підшипників колінчастого валу, масляний піддон)

Механізм руху(поршні, шатуни, колінчастий вал, маховик)

Механізм газорозподілу(кулачковий вал, штовхачі, штанги, коромисла)

Система мастила (масло, фільтр грубої відчистки, піддон)

рідинна (радіатор, рідина, ін.)

Система охолодження

повітряна (обдув потоками повітря)

Система живлення (паливний бак, паливний фільтр, карбюратор, насоси)

Основні компоненти двигуна

Система запалювання(джерело струму – генератор та акумулятор, переривник + конденсатор)

Система пуску (електричний стартер, джерело струму – акумулятор, елементи дистанційного керування)

Система впуску та випуску(трубопроводи, повітряний фільтр, глушник)

Карбюратор двигуна

У 1799 році французький інженер Філіп Лебон відкрив світильний газ та отримав патент на використання та спосіб отримання світильного газу шляхом сухої перегонки деревини або вугілля. Це відкриття мало велике значення, насамперед у розвиток техніки освітлення. Незабаром у Франції, а потім і в інших країнах Європи газові лампи стали успішно конкурувати з дорогими свічками. Проте світильний газ годився як для освітлення. Винахідники взялися за конструювання двигунів, здатних замінити парову машину, при цьому паливо згоряло б не в топці, а безпосередньо в циліндрі двигуна.

1801 року Лебон узяв патент на конструкцію газового двигуна. Принцип дії цієї машини ґрунтувався на відомій властивості відкритого ним газу: його суміш із повітрям вибухала при запаленні з виділенням великої кількості теплоти. Продукти горіння стрімко розширювалися, чинячи сильний тиск на довкілля. Створивши відповідні умови, можна використовувати енергію, що виділяється, в інтересах людини. У двигуні Лебона були передбачені два компресори та камера змішування. Один компресор мав накачувати в камеру стиснене повітря, а інший стиснутий світильний газ із газогенератора. Газоповітряна суміш надходила потім у робочий циліндр, де спалахувала. Двигун був подвійної дії, тобто робочі камери, що поперемінно діяли, знаходилися по обидва боки поршня. По суті, Лебон виношував думку про двигун внутрішнього згоряння, проте в 1804 він загинув, не встигнувши втілити в життя свій винахід. 1801

Жан Етьєн Ленуар У наступні роки кілька винахідників із різних країн намагалися створити працездатний двигун на світильному газі. Однак усі ці спроби не призвели до появи на ринку двигунів, які б успішно конкурували з паровою машиною. Честь створення комерційно успішного двигуна внутрішнього згоряння належить бельгійському механіку Жану Етьєну Ленуару. Працюючи на гальванічному заводі, Ленуар прийшов до думки, що паливоповітряну суміш у газовому двигуні можна спалахувати за допомогою електричної іскри, і вирішив побудувати двигун на основі цієї ідеї. Після того, як вдалося виготовити всі деталі і зібрати машину, вона пропрацювала зовсім небагато і зупинилася, тому що через нагрівання поршень розширився і заклинив у циліндрі. Ленуар удосконалив свій двигун, продумавши систему водяного охолодження. Однак друга спроба запуску також закінчилася невдачею через поганий перебіг поршня. Ленуар доповнив свою конструкцію системою мастила. Тільки тоді двигун почав працювати.

Серпень Отто До 1864 року випустили вже понад 300 таких двигунів різної потужності. Розбагатівши, Ленуар перестав працювати над удосконаленням своєї машини, і це зумовило її долю вона була витіснена з ринку більш досконалим двигуном, створеним німецьким винахідником Августом Отто. уклав договір із багатим інженером Лангеном для експлуатації цього винаходу. Незабаром була створена фірма «Отто і Компанія». 1864 Лангеном

До 1864 було випущено вже понад 300 таких двигунів різної потужності. Розбагатівши, Ленуар перестав працювати над удосконаленням своєї машини, і це зумовило її долю вона була витіснена з ринку більш досконалим двигуном, створеним німецьким винахідником Августом Отто. уклав договір із багатим інженером Лангеном для експлуатації цього винаходу. Незабаром була створена фірма «Отто і Компанія». 1864 Лангеном На перший погляд, двигун Отто був крок назад в порівнянні з двигуном Ленуара. Циліндр був вертикальним. Волок, що обертається, містився над циліндром збоку. Уздовж осі поршня до нього було прикріплено рейку, пов'язану з валом. Двигун працював так. Волок, що обертається, піднімав поршень на 1/10 висоти циліндра, в результаті чого під поршнем утворювався розріджений простір і відбувалося всмоктування суміші повітря і газу. Потім суміш спалахнула. Ні Отто, ні Ланген не мали достатніх знань у галузі електротехніки і відмовилися від електричного запалювання. Запалення вони здійснювали відкритим полум'ям через трубку. Під час вибуху тиск під поршнем зростало приблизно до 4 атм. Під впливом цього тиску поршень піднімався, обсяг газу збільшувався і тиск падало. Під час підйому поршня спеціальний механізм від'єднував рейку від валу. Поршень спочатку під тиском газу, а потім за інерцією піднімався доти, доки під ним не створювалося розрідження. Таким чином, енергія палива, що згоріло, використовувалася в двигуні з максимальною повнотою. У цьому полягала головна оригінальна знахідка Отто. Робочий хід поршня вниз починався під дією атмосферного тиску, і після того, як тиск у циліндрі досягав атмосферного, відкривався випускний вентиль, і поршень своєю масою витісняв відпрацьовані гази. Через більш повного розширення продуктів згоряння ККД цього двигуна був значно вищим, ніж ККД двигуна Ленуара і досягав 15%, тобто перевершував ККД найкращих парових машин того часу.

Оскільки двигуни Отто були майже вп'ятеро економічнішими за двигуни Ленуара, вони відразу стали користуватися великим попитом. У наступні роки їх випустили близько п'яти тисяч штук. Отто наполегливо працював над удосконаленням їхньої конструкції. Незабаром зубчасту рейку замінила кривошипно-шатунна передача. Але найважливіше з його винаходів було зроблено в 1877 році, коли Отто взяв патент на новий двигун із чотиритактним циклом. Цей цикл досі лежить в основі роботи більшості газових та бензинових двигунів. У наступному році нові двигуни вже були запущені у виробництво. 1877 року Чотирьохтактний цикл був найбільшим технічним досягненням Отто. Але незабаром виявилося, що за кілька років до його винаходу такий самий принцип роботи двигуна був описаний французьким інженером Бо де Роша. Група французьких промисловців заперечила в суді патент Отто. Суд вважав їхні докази переконливими. Права Отто, які випливали з його патенту, були значно скорочені, в тому числі було анульовано його монопольне право на чотиритактний цикл. Бо де Роша Хоча конкуренти налагодили випуск чотиритактних двигунів, відпрацьована багаторічним виробництвом модель Отто все одно була кращою, і попит на неї не припинявся . До 1897 було випущено близько 42 тисяч таких двигунів різної потужності. Однак та обставина, що як паливо використовувався світильний газ, сильно звужувала область застосування перших двигунів внутрішнього згоряння. Кількість світильногазових заводів було трохи навіть у Європі, а Росії їх взагалі було лише два- у Москві Петербурге.1897 року

Пошуки нового пального Тому не припинялися пошуки нового пального для двигуна внутрішнього згоряння. Деякі винахідники намагалися застосувати як газ пари рідкого палива. Ще в 1872 році американець Брайтон намагався використовувати в цій якості гас. Однак гас погано випаровувався, і Брайтон перейшов до легшого нафтопродукту бензину. Але для того, щоб двигун на рідкому паливі міг успішно конкурувати з газовим, необхідно було створити спеціальний пристрій для випаровування бензину і отримання паливної суміші його з повітрям. але він діяв незадовільно. Брайтон 1872 року

Бензиновий двигун Працездатний бензиновий двигун з'явився лише десятьма роками пізніше. Ймовірно, першим його винахідником можна назвати Костовича О.С., який надав працюючий прототип бензинового двигуна 1880 року. Однак його відкриття досі залишається слабко освітленим. У Європі у створенні бензинових двигунів найбільший внесок зробив німецький інженер Готліб Даймлер. Багато років він працював у фірмі Отто і був членом її правління. На початку 80-х він запропонував своєму шефу проект компактного бензинового двигуна, який можна було б використовувати на транспорті. Отто поставився до пропозиції Даймлер холодно. Тоді Даймлер разом зі своїм другом Вільгельмом Майбахом прийняв сміливе рішення в 1882 році вони пішли з фірми Отто, придбали невелику майстерню поблизу Штутгарта і почали працювати над своїм проектом.

Проблема, що стояла перед Даймлером і Майбахом була нелегкою: вони вирішили створити двигун, який не вимагав би газогенератора, був би дуже легким і компактним, але при цьому досить потужним, щоб рухати екіпаж. Збільшення потужності Даймлер розраховував отримати рахунок збільшення частоти обертання валу, але цього необхідно було забезпечити необхідну частоту займання суміші. У 1883 році був створений перший калільний бензиновий двигун із запалюванням від розжареної трубочки, що вставляється в циліндр.

Перша модель бензинового двигуна призначалася для промислової стаціонарної установки. Процес випаровування рідкого палива в перших бензинових двигунах залишав бажати кращого. Тому справжню революцію в двигунобудуванні зробив винахід карбюратора. Творцем його вважається угорський інженер Донат Банки. У 1893 році він узяв патент на карбюратор із жиклером, який був прообразом усіх сучасних карбюраторів. На відміну від своїх попередників Банки пропонував не випаровувати бензин, а дрібно розпорошувати його у повітрі. Це забезпечувало його рівномірний розподіл циліндром, а саме випаровування відбувалося вже в циліндрі під дією тепла стиснення. Для забезпечення розпилення всмоктування бензину відбувалося потоком повітря через дозуючий жиклёр, а сталість складу суміші досягалося рахунок підтримки постійного рівня бензину в карбюраторі. Жиклер виконувався у вигляді одного або декількох отворів у трубці, що розташовувалась перпендикулярно потоку повітря. Для підтримки напору був передбачений маленький бачок з поплавком, який підтримував рівень на заданій висоті, так що кількість всмоктуваного бензину було пропорційно кількості повітря, що надходить. потужність двигуна зазвичай збільшували обсяг циліндра. Після цього стали домагатися збільшенням числа циліндрів. обсяг циліндра Наприкінці XIX століття з'явилися двоциліндрові двигуни, а з початку XX століття стали поширюватися чотирициліндрові. XIX століття XX