Робота двигуна внутрішнього згоряння презентації. Презентація з фізики "двигуни 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.

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, що випливали з його патенту, були значно скорочені, у 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

Слайд 2

План

Історія створення ДВЗ Типи та принцип роботи ДВЗ 2-х, 4-х тактні ДВЗ Використання ДВЗ

Слайд 3

Історія створення ДВС

1799 року 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.

Слайд 4

Жан Етьєн Ленуар

Двигун Ленуара – двосторонній та двотактний, тобто. повний цикл роботи поршня триває протягом двох його ходів. Але цей двигун виявився малоефективним. Хоча в 1862 році Ленуар встановив двигун на карету, використовував рульове колесо і навіть пробні поїздки поблизу Парижа. 1863 року запевняв, що його двигун почав працювати на бензині.

Слайд 5

Серпень Отто

У 1864 році Август Отто 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".

Слайд 6

Типи ДВЗ

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.

Слайд 7

Поршневі двигуни

Поршневий двигун - двигун внутрішнього згоряння, в якому теплова енергія, що утворилася в результаті згоряння палива в замкнутому об'ємі, перетворюється на механічну роботу поступального руху поршня за рахунок розширення робочого тіла (газоподібних продуктів згоряння палива) в циліндрі, який вставлений поршень.

Слайд 8

Бензиновий

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), далі суміш подається в циліндр, стискається, а потім підпалюється за допомогою іскри, що проскакує між електродами свічки. Основна характерна особливість паливо-повітряної суміші в цьому випадку - її гомогенізованість.

Слайд 9

Дизельний

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.

Слайд 10

Газовий

Газові - двигун, що спалює як паливо вуглеводні, що знаходяться в газоподібному стані за нормальних умов.

Слайд 11

Газодизельний

Газодизельні - 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.

Слайд 12

2-х тактний

Двотактний цикл.Такти:1. При русі поршня вгору - стиск паливної суміші в поточному циклі та всмоктування суміші для наступного циклу в порожнину під поршнем.2. Під час руху поршня вниз - Робочий хід, вихлоп та витіснення паливної суміші з-під поршня в робочу зону циліндра.

Слайд 13

4-х тактний

4-тактний цикл двигуна внутрішнього згоряння Такти: 1. Всмоктування горючої суміші. 2. Стиснення. 3. Робочий хід.

Слайд 14

Використання ДВЗ

ДВЗ часто використовується в транспорті, і для кожного виду транспорту потрібен свій тип ДВЗ. Так для громадського транспорту необхідний ДВС, що має хорошу тягу на низьких оборотах, у громадському транспорті застосовується ДВС великого обсягу, що розвиває максимальну потужність на малих оборотах. У гоночних болідах формули-1 використовується ДВС, що досягає максимальної потужності на високих оборотах, але має відносно малий обсяг.

Переглянути всі слайди

Виконала учениця

8 «Б» класу МБОУ ЗОШ №1

Ралко Ірина

Вчитель фізики

Нечаєва Олена Володимирівна

п. Слов'янка 2016 .

• В даний час двигун внутрішнього згоряння є основним видом автомобільного двигуна.

• Двигуном внутрішнього згоряння (ДВЗ) називається теплова машина, що перетворює теплову енергію, що виділяється при спалюванні палива на механічну енергію.

• Розрізняють такі основні типи двигунів внутрішнього згоряння: поршневий, роторно-поршневий та газотурбінний.

Автомобільні двигуни внутрішнього згоряння розрізняють: за способом приготування горючої суміші - із зовнішнім сумішоутворенням (карбюраторні та інжекторні) та внутрішнім (дизель)

Карбюратор та інжектор

Дизель

Відрізняються за родом палива: бензинові, газові та дизельні

• кривошипно-шатунний механізм;

• газорозподільчий механізм;

• система живлення (паливна);

• система випуску відпрацьованих газів

• система запалювання;

• система охолодження

• система змазки.

Спільна робота цих систем забезпечує утворення паливно-повітряної суміші.

Впускна система призначена для подачі двигуна повітря.

Паливна система живить

двигун паливом

Принцип роботи ДВС заснований на ефект теплового розширення газів, що виникає при згорянні паливно-повітряної суміші і забезпечує переміщення поршня в циліндрі.

• на такті впуск впускна та паливна системи забезпечують утворення паливно-повітряної суміші. При відкритті впускних клапанів газорозподільного механізму повітря або паливно-повітряна суміш за рахунок розрядження, що виникає під час руху поршня вниз, подається в камеру згоряння.

• на такті стиснення впускні клапани закриваються, і паливно-повітряна суміш стискується в циліндрах двигуна.

• Такт робочий хід супроводжується займанням паливно-повітряної суміші.

Внаслідок займання утворюється велика кількість газів, які тиснуть на поршень і змушують його рухатися вниз. Рух поршня через кривошипно-шатунний механізм перетворюється на обертальний рух колінчастого валу, який потім використовується для руху автомобіля.

• При такті випусквідкриваються випускні клапани газорозподільного механізму, і гази, що відпрацювали, видаляються з циліндрів у випускну систему, де проводиться їх очищення, охолодження і зниження шуму. Далі гази надходять до атмосфери.

• Перевагами поршневого двигуна внутрішнього згоряння є: автономність, універсальність невисока вартість, компактність, мала маса, можливість швидкого запуску, багатопаливність.

• Недоліки високий рівень шуму, велика частота обертання колінчастого валу, токсичність газів, що відпрацювали, невисокий ресурс, низький коефіцієнт корисної дії.

• Перший по-справжньому працездатний ДВС з'явився в Німеччині в 1878 році.

• Але історія створення ДВС сягає своїм корінням до Франції. У 1860 році французький винахідник Етвен Ленуарвинайшов 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 використати в цьому двигуні чотиритактний цикл.

• Саме ця схема і була використана німецьким винахідником Ніколаусом Отто, який побудував у 1878 р. перший чотиритактний двигун внутрішнього згоряння, ККД 22%, що суттєво перевищувало значення, отримані при використанні двигунів усіх попередніх типів.

• Першим автомобілем із чотиритактним ДВС був триколісний екіпаж Карла Бенца, збудований у 1885 році. Роком пізніше (1886 р) виник варіант Готліба Даймера. Обидва винахідники працювали незалежно один від одного до 1926, поки не об'єдналися, створивши фірму Deimler-Benz AG.

• для презентації брала з електронних сайтів:
• euro-auto-history.ru
• http://systemsauto.ru