Что такое ДВС и как работает двигатель внутреннего сгорания

Что такое ДВС и как работает двигатель внутреннего сгорания?

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой агрегат, в котором топливо сгорает непосредственно внутри рабочей камеры. В настоящее время он является основным типом силовых установок для автомобилей, судов, самолетов, различной специальной техники и другого оборудования. Существует несколько типов ДВС, которые различаются принципом работы и особенностями конструкции. К ним относятся:

• поршневые двигатели. У них камера сгорания расположена в цилиндре, а преобразование тепловой энергии в механическую осуществляется с помощью кривошипно-шатунного механизма;
• газотурбинные. Двигатели такого типа чаще всего ставят на авиационную технику. Их особенностью является использование ротора с лопатками для преобразования энергии;
• роторно-поршневые. Они используют ротор специальной формы, который вращается под действием рабочих газов.

Наибольшее распространение в сфере транспорта, спецтехники и средств малой механизации получили поршневые двигатели внутреннего сгорания, работающие на бензине, дизельном топливе или сжиженном газе. В зависимости от количества тактов в рабочем цикле они бывают двух- и четырехтактными. Рассмотрим принцип работы каждого из них:

1. Двухтактные моторы. В них весь рабочий процесс производится за один оборот коленчатого вала, который включает 2 такта — поршень вниз, при котором осуществляются рабочий ход поршня, вывод из цилиндра продуктов сгорания предыдущего цикла и наполнение его свежей горючей смесью, и поршень вверх, который подразумевает сжатие и воспламенение рабочей смеси. Такая схема позволяет снимать большую мощность с единицы объема двигателя, а также увеличивать максимальную частоту вращения коленвала. К недостаткам двухтактных моторов можно отнести высокий расход топлива и низкую экологичность. На сегодняшний день такие двигатели устанавливаются в основном только на мотоциклы и малогабаритную спецтехнику.
2. Четырехтактные моторы. Их рабочий цикл состоит из следующих этапов — впуск (поршень вниз), сжатие (поршень вверх), сгорание топлива (поршень вниз) и выпуск отработавших газов (поршень вверх). При этом в бензиновых двигателях на на стадии впуска в цилиндр подается топливно-воздушная смесь, которая воспламеняется в конце такта сжатия с помощью свечи зажигания. В дизельных моторах на первом этапе в цилиндр попадает только воздух, а топливо впрыскивается в момент максимального сжатия, что позволяет ему воспламеняться без свечи зажигания только под действием высокой температуры сильно сжатого воздуха.

Ищете надежный и экономичный силовой агрегат для оборудования или техники? Купить бензиновый или дизельный двигатель с оптимальным соотношением цены и качества можно в ООО «Контурс-СДМ».

Наш сотрудник перезвонит Вам в ближайшее время.

Что такое двигатель внутреннего сгорания

Все двигатели преобразуют какую-нибудь энергию в работу. Двигатели бывают разные – электрические, гидравлические, тепловые и т.д., в зависимости от того, какой вид энергии они преобразуют в работу. ДВС — двигатель внутреннего сгорания, это тепловой двигатель, в котором в полезную работу преобразуется теплота сгорающего в рабочей камере топлива, внутри двигателя. Также существуют двигателя с внешним сгоранием — это реактивные двигатели самолётов, ракет и т.д. в этих двигателях сгорание внешнее, поэтому они называются двигателями с внешним сгоранием.

Но простой обыватель чаще сталкивается с двигателем автомобиля и понимают под двигателем именно поршневой двигатель внутреннего сгорания. В поршневом ДВС, сила давления газов, возникающая при сгорании топлива в рабочей камере, воздействует на поршень, который совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя и передаёт усилие на кривошипно-шатунный механизм, который преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Но это очень упрощенный взгляд на ДВС. На самом деле, в ДВС сосредоточены сложнейшие физические явления, пониманию которых посвятили себя многие выдающиеся ученые. Чтобы ДВС работал, в его цилиндрах, сменяя друг друга, происходят такие процессы, как подача воздуха, впрыск и распыление топлива, его смешивание с воздухом, воспламенение образовавшейся смеси, распространение пламени, удаление отработавших газов. На каждый процесс отводится несколько тысячных долей секунды. Добавьте к этому процессы, которые протекают в системах ДВС: теплообмен, течение газов и жидкостей, трение и износ, химические процессы нейтрализации отработавших газов, механические и тепловые нагрузки. Это далеко не полный перечень. И каждый из процессов должен быть организован наилучшим образом. Ведь из качества протекающих в ДВС процессов складывается качество двигателя в целом – его мощность, экономичность, шумность, токсичность, надежность, стоимость, вес и размеры.

Читайте также

Двигателя внутреннего сгорания бывают разные: 2-х танктные, 4-х тактные, дизельные, бензиновые, со смешенным питанием, карбюраторные, инжекторные и т.д. и это далеко не полный список! Как видите, вариантов двигателей внутреннего сгорания очень много, но если стоит затронуть классификацию ДВС, то для подробного рассмотрения всего объёма материала понадобится минимум 20-30 страниц — большой объём, не так ли? И это только классификация.

1 — Щуп для замера уровня масла в картере
2 — Шатун
3 — Маслозаборник
4 — Насос шестеренчатый
5 — Ведущая шестерня насоса
6 — Приводной вал НШ
7 — Подшипник скольжения (вкладыш)
8 — Вал коленчатый
9 — Манжета хвостовика коленчатого вала
10 — Болт для крепления шкива
11 — Шкив, служит для привода генератора, насоса водяного охлаждения
12 — Ремень клиноременной передачи
13 — Ведущая звездочка КШМ
14 — Звездочка привода НШ
15 — Генератор
16 — Лобовая часть ДВС
17 — Натяжитель цепи
18 — Вентилятор
19 — Цепь привода ГРМ
20 — Клапан впускной
21 — Клапан выпускной

22 — Звездочка распределительного вала
23 — Корпус распределительного вала
24 — Вал распределительный ГРМ
25 — Пружина клапана
26 — Крышка ГРМ
27 — Крышка заливная
28 — Толкатель
29 — Втулка клапан
30 — Головка блока цилиндров
31 — Пробка системы охлаждения
32 — Свеча зажигания
33 — Прокладка головки блока цилиндров
34 — Поршень
35 — Корпус манжеты
36 — Манжета
37 — Полукольцо от осаго смещения
38 — Крышка опоры коленчатого вала
39 — Маховик
40 — Блок цилиндров
41 — Крышка картера сцепления
42 — Поддон картера

Ни одна область деятельности несравнима с поршневыми ДВС по масштабам, количеству людей занятых в разработке, производстве и эксплуатации. В развитых странах деятельность четверти самодеятельного населения прямо или косвенно связана с поршневым двигателестроением. Двигателестроение, как исключительно наукоемкая область, определяет и стимулирует развитие науки и образования. Общая мощность поршневых двигателей внутреннего сгорания составляет 80 – 85% мощности всех энергоустановок мировой энергетики. На автомобильном, железнодорожном, водном транспорте, в сельском хозяйстве, строительстве, средствах малой механизации, ряде других областей, поршневой ДВС как источник энергии пока не имеет должной альтернативы. Мировое производство только автомобильных двигателей непрерывно увеличивается, превысив 60 миллионов единиц в год. Количество производимых в мире малоразмерных двигателей также превышает десятки миллионов в год. Даже в авиации поршневые двигатели доминируют по суммарной мощности, количеству моделей и модификаций и количеству установленных на самолеты двигателей. В мире эксплуатируется несколько сотен тысяч самолетов с поршневыми ДВС (бизнес-класса, спортивных, беспилотных и т.д.). В США на долю поршневых двигателей приходится около 70% мощности всех двигателей, установленных на гражданских летательных аппаратах.

Но со временем всё меняется и скоро мы увидим и будем эксплуатировать принципиально другие типы двигателей, которые будет иметь высокие эксплуатационные показатели, высокий КПД, простота конструкции и главное — экологичность. Да, всё верно, главным минусом двигателя внутреннего сгорания является его экологическая характеристика. Как бы не оттачивали работу ДВС, какие бы системы не внедряли, он всё равно оказывается существенное влияние на наше здоровье. Да, теперь можно с уверенностью сказать, что существующая технология моторостроения чувствует «потолок» — это такое состояние, когда та, или иная технология полностью исчерпала свои возможность, полностью выжато, всё что можно было сделать — уже сделано и с точки зрения экологии принципиально НИЧЕГО уже не изменить в существующих типах ДВС. Стоит вопрос: нужно полностью менять принцип работы двигателя, его энергоноситель (нефтяные продукты) на что-то новое, принципиально иное (водород, электричество, энергия атома, гравитацию, инерцию и т.д.). Но, к сожалению, это дело не одного дня или даже года, нужны десятилетия.

Пока ещё не одно поколение ученых и конструкторов будут исследовать и совершенствовать старую технологию постепенно подходя всё ближе и ближе к стенке, через которую уже будет невозможно перескочить (физически это не возможно). Еще очень долго ДВС будет давать работу тем, кто его производит, эксплуатирует, обслуживает и продает. Почему? Всё очень просто, но в то же время эту простую истину далеко не все понимают и принимают. Главная причина замедления внедрения принципиально иных технологий — капитализм. Да, как бы это странно не звучало, но именно капитализм, та система, которая как кажется должна быть заинтересована в новых технологиях, тормозит развитие человечества! Всё очень просто — нужно зарабатывать. Как же быть с теми нефтяными вышками, нефтезаводами и доходами?

ДВС «хоронили» неоднократно. В разное время на смену ему приходили электродвигатели на аккумуляторах, топливные элементы на водороде и многое другое. ДВС неизменно побеждал в конкурентной борьбе. И даже проблема исчерпания запасов нефти и газа – это не проблема ДВС. Существует неограниченный источник топлива для ДВС. По последним данным, нефть может восстанавливаться, а что это значит для нас ?

Характеристики ДВС

При одних и тех же конструктивных параметрах у разных двигателей такие показатели, как мощность, крутящий момент и удельный расход топлива, могут отличаться. Это связано с такими особенностями, как количество клапанов на цилиндр, фазы газораспределения и т. п. Поэтому для оценки работы двигателя на разных оборотах используют характеристики — зависимость его показателей от режимов работы. Характеристики определяются опытным путем на специальных стендах, так как теоретически они рассчитываются лишь приблизительно.

Как правило, в технической документации к автомобилю приводятся внешние скоростные характеристики двигателя (рисунок слева), определяющие зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от числа оборотов коленвала при полной подаче топлива. Они дают представление о максимальных показателях двигателя.

Показатели двигателя (упрощенно) изменяются по следующим причинам. С увеличением числа оборотов коленвала растет крутящий момент благодаря тому, что в цилиндры поступает больше топлива. Примерно на средних оборотах он достигает своего максимума, а затем начинает снижаться. Это происходит из-за того, что с увеличением скорости вращения коленвала начинают играть существенную роль инерционные силы, силы трения, аэродинамическое сопротивление впускных трубопроводов, ухудшающее наполнение цилиндров свежим зарядом топливо-воздушной смеси, и т. п.

Быстрый рост крутящего момента двигателя указывает на хорошую динамику разгона автомобиля благодаря интенсивному увеличению силы тяги на колесах. Чем дольше величина момента находится в районе своего максимума и не снижается, тем лучше. Такой двигатель более приспособлен к изменению дорожных условий и реже придется переключать передачи.

Мощность растет вместе с крутящим моментом и даже, когда он начинает снижаться, продолжает увеличиваться благодаря повышению оборотов. После достижения максимума мощность начинает снижаться по той же причине, по которой уменьшается крутящий момент. Обороты несколько выше максимальной мощности ограничивают регулирующими устройствами, так как в этом режиме значительная часть топлива расходуется не на совершение полезной работы, а на преодоление сил инерции и трения в двигателе. Максимальная мощность определяет максимальную скорость автомобиля. В этом режиме автомобиль не разгоняется и двигатель работает только на преодоление сил сопротивления движению — сопротивления воздуха, сопротивления качению и т. п.

Величина удельного расхода топлива также меняется в зависимости от оборотов коленвала, что видно на характеристике. Удельный расход топлива должен находиться как можно дольше вблизи минимума; это указывает на хорошую экономичность двигателя. Минимальный удельный расход, как правило, достигается чуть ниже средних оборотов, на которых в основном и эксплуатируется автомобиль при движении в городе.

Пунктирной линией на графике выше показаны более оптимальные характеристики двигателя.

Значение словосочетания «двигатель внутреннего сгорания»

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

• Дви́гатель вну́треннего сгора́ния — двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя. ДВС преобразует тепловую энергию от сгорания топлива в механическую работу.

По сравнению с двигателями внешнего сгорания ДВС:

не имеет дополнительных элементов теплопередачи — топливо, само образует рабочее тело;

компактнее, так как не имеет целого ряда дополнительных агрегатов;

потребляет топливо, обладающее весьма жёстко заданными параметрами (испаряемостью, температурой вспышки паров, плотностью, теплотой сгорания, октановым или цетановым числом), так как от этих свойств зависит сама работоспособность ДВС.

двигатель внутреннего сгорания

1. техн. тепловая машина, в которой сжигание топлива и нагревание рабочего тела происходят внутри цилиндра ◆ Какой бы ни была передача энергии, до сих пор основу силовой установки поезда составляет двигатель внутреннего сгорания, дизель или турбогенераторная установка. Александр Шатров, «Мотор-колесо», 1975 г. // «Техника — молодёжи» ◆ И химический аккумулятор, и двигатель внутреннего сгорания изобретены примерно в одно и то же время ― в третьей четверти прошлого века. Варшавский И., Гуревич М., «Второе открытие электромобиля», 1967 г. // «Химия и жизнь»

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.

Насколько понятно значение слова редуцировать (глагол), редуцирует:

Ассоциации к словосочетанию «двигатель внутреннего сгорания&raquo

Синонимы к словосочетанию «двигатель внутреннего сгорания&raquo

Предложения со словосочетанием «двигатель внутреннего сгорания&raquo

• Как отмечалось ранее, принцип работы двигателя внутреннего сгорания заключается в преобразовании тепловой энергии в механическую.

Сочетаемость слова «двигатель&raquo

• реактивные двигатели
  вечный двигатель
  мощный двигатель
• двигатель внутреннего сгорания
  двигатель машины
  двигатели корабля
• шум двигателя
  рёв двигателей
  звук двигателя
• двигатель работал
  двигатель взревел
  двигатель заглох
• взреветь двигателем
  глушить двигатель
  прогреть двигатель
• (полная таблица сочетаемости)

Сочетаемость слова «внутренний&raquo

• внутренние дела
  внутренний голос
  внутренний двор
• во внутренний карман пиджака
  министр внутренних дел
  министерство внутренних дел
• полезть во внутренний карман
  сунуть руку во внутренний карман
  вмешиваться во внутренние дела
• (полная таблица сочетаемости)

Сочетаемость слова «сгорание&raquo

• внутреннее сгорание
• при сгорании топлива
  при сгорании в организме
• двигатель внутреннего сгорания
  камера сгорания
  продукты сгорания
• (полная таблица сочетаемости)

Понятия со словосочетанием «двигатель внутреннего сгорания»

Бензиновые двигатели — это класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической искрой. Управление мощностью в данном типе двигателей производится, как правило, регулированием потока воздуха, посредством дроссельной заслонки.

Двигатель внутреннего сгорания

История XIX века неразрывно связана с паровыми машинами: они приводили в действие станки на заводах, заставляли ехать паровозы и плыть пароходы. Паровая машина – двигатель внешнего сгорания, поскольку создание рабочего тела (горячего пара) происходит снаружи самого двигателя.

Однако развитие техники показало, что наиболее эффективным является двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочее тело (горячий газ) создаётся непосредственно внутри цилиндра с поршнем. В принципе, это тоже может быть горячий пар, однако технически проще оказалось использовать горячий газ, который образуется при сжигании жидкого топлива – бензина.

Карбюраторный двигатель. Это название подчёркивает, что существенной его деталью является карбюратор – устройство для смешивания бензина с воздухом. Основные части карбюраторного двигателя внутреннего сгорания следующие (см. рисунок).

Цифрами на рисунке обозначено: 1 – фильтр для всасываемого воздуха, 2 – карбюратор, 3 – бензобак, 4 – топливопровод, 5 – распыляющийся бензин, 6 – впускной клапан, 7 – запальная свеча, 8 – камера сгорания, 9 – выпускной клапан, 10 – цилиндр, 11 – поршень.

Работа двигателя состоит из четырёх повторяющихся друг за другом этапов, называемых тактами. Отсчёт тактов начинается с момента, когда поршень находится в верхней точке, и оба клапана закрыты.

Первый такт – впуск (рис. «а»). Впускной клапан открывается, и опускающийся поршень засасывает бензино-воздушную смесь внутрь цилиндра. Затем впускной клапан закрывается. Второй такт – сжатие (рис. «б»). Поршень, поднимаясь вверх, сжимает бензино-воздушную смесь. Третий такт – рабочий ход поршня (рис. «в»). На конце свечи вспыхивает электрическая искра. Бензино-воздушная смесь быстро сгорает, и в цилиндре возникает высокая температура. Это приводит к сильному возрастанию давления, и горячий газ совершает полезную работу – толкает поршень вниз. Четвёртый такт – выпуск (рис. «г»). Выпускной клапан открывается, и поршень, двигаясь вверх, выталкивает отработавший газ из камеры сгорания в трубу. Затем клапан закрывается.

Дизельный двигатель. В 1892 г. немецкий инженер Р.Дизель получил патент (документ, подтверждающий изобретение и права изобретателя) на двигатель, впоследствии названный его фамилией. В цилиндры двигателя Дизеля попадает не смесь бензина и воздуха, а только воздух. Поршень, сжимая этот воздух, совершает над ним работу и, согласно первому закону термодинамики, внутренняя энергия воздуха возрастает. Причём температура воздуха возрастает настолько, что впрыскиваемое топливо сразу же самовоспламеняется. Образующиеся при этом газы выталкивают поршень обратно, осуществляя рабочий ход.

Следовательно, работа двигателя Дизеля также состоит из четырёх тактов: а) всасывание воздуха; б) сжатие воздуха; в) впрыск и сгорание топлива – рабочий ход; г) выпуск отработавших газов. Важно: карбюратор и свеча становятся ненужными, что упрощает конструкцию двигателя и повышает его надёжность.

Дизели могут работать на менее качественном, а значит, на более дешёвом топливе, чем карбюраторные двигатели. Дизели способны развивать большую мощность. КПД дизелей достигает 35–40%, что выше, чем КПД карбюраторных двигателей: 30–35%.