Что такое мертвые точки в двигателе внутреннего сгорания - Журнал "Автопарк"
Auto-park24.ru

Журнал "Автопарк"
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое мертвые точки в двигателе внутреннего сгорания

Основные понятия и определения. Параметры двигателя внутреннего сгорания

Для описания основных определений, принятых для двигателей, рассмотрим схему одноцилиндрового поршневого двигателя внутреннего сгорания (рис. 4) с центральным кривошипно-шатунным механизмом (когда ось ци­линдра пересекает оси поршневого пальца и коленчатого вала).

Верхняя мертвая точка (ВМТ) – по­ложение поршня в цилиндре, при ко­тором расстояние от него до оси колен­чатого вала двигателя наибольшее.

Нижняя мертвая точка (НМТ) – положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от него до оси ко­ленчатого вала двигателя наименьшее.

Ход поршня S (м) – расстояние по оси цилиндра между мертвыми точка­ми. При каждом ходе поршня коленча­тый вал поворачивается на полоборота, т. е. на угол 180°, следовательно, ход поршня равен двум радиусам г криво­шипа коленчатого вала: S = 1r.

Рабочий объем цилиндра Vh, (м 3 ) – объем цилиндра, освобождаемый пор­шнем при перемещении от ВМТ до НМТ:

где D – диаметр цилиндра, м.

Объем камеры сжатия Vc (м 3 ) – объем пространства над поршнем, находя­щимся в ВМТ.

Полный объем цилиндра Vа (м 3 ) – сум­ма рабочего объема цилиндра и объема камеры сжатия, т. е. объем простран­ства над поршнем, находящегося в НМТ:

Литраж: двигателя Кл (л) – это сум­марный рабочий объем цилиндров, вы­раженный в литрах:

где i — число цилиндров двигателя.

Рис. 4. Схема двигателя внутреннего сгорания:

а — поршень в БМТ; б — поршень в Н МТ

Степень сжатия e — отношение полного объема цилиндра к объему ка­меры сжатия:

Следовательно, степень сжатия – это отвлеченное число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сжатия.

Во время работы поршневого двига­теля внутреннего сгорания в его цилин­дре происходит ряд периодически по­вторяющихся процессов, при которых изменяется состояние рабочего тела (газа).

Рабочий цикл двигателя — комплекс последовательных процессов (впуск, сжатие, сгорание, расширение и вы­пуск), в результате которых энергия сгораемого топлива преобразуется в ме­ханическую энергию поступательного движения поршня.

Такт — часть рабочего цикла за время движения поршня от одной мертвой точ­ки до другой. Условно принимаем, что такт происходит за один ход поршня.

Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня или за два оборота коленчатого вала, называют четырехтактными. Двигатели, в которых рабочий цикл со­вершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала, называ­ют двухтактными.

Рабочий цикл четырехтактного двига­теля с внешним смесеобразованием.

Рас­смотрим подробно каждый такт цикла.

Такт впуска. Поршень 3 (рис. 5, а) приводится в действие от коленчатого вала / через шатун 2. Поршень движет­ся от ВМТ к НМТ, создавая разреже­ние в полости цилиндра 7 над порш­нем. Впускной клапан 5 открыт, и ци­линдр через впускную трубу и карбюра­тор (или инжектор, или смеситель) сообщается с атмосферой. Под действием разности давлений воздух, про­ходя через карбюратор (инжектор, сме­ситель), смешивается с топливом, обра­зуя горючую смесь, которая заполняет цилиндр 7до прихода поршня в НМТ.

Рис. 5. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного двигателя с внешним смесеобразованием:

а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт расширения; г — такт выпуска; 1 — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — поршень; 4— выпускной клапан; 5— впускной клапан; 6 — искровая свеча зажигания; 7— цилиндр

К этому моменту времени впускной клапан закрывается. Горючая смесь, за­полняя цилиндр, перемешивается с ос­таточными продуктами сгорания от предыдущего цикла и образует рабочую смесь. Давление в конце такта впуска 0,07. 0,09 МПа, температура рабочей смеси 330. 390 К.

Такт сжатия (рис. 5, б). При даль­нейшем повороте коленчатого вала 1 поршень движется от НМТ к ВМТ. При этом впускной 5 и выпускной 4 клапаны закрыты. Поршень в процессе движения сжимает находящуюся в ци­линдре рабочую смесь. В такте сжатия составные части рабочей смеси хорошо перемешиваются и нагреваются. Давле­ние в конце такта сжатия увеличивает­ся, достигая 0,9. 1,2 МПа, а температу­ра—500. 700 К. В конце такта сжатия между электродами свечи 6 возникает электрическая искра, от которой рабо­чая смесь воспламеняется. В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, давление продук­тов сгорания в цилиндре повышается до 3. 4,5 МПа, а температура — до 2700 К.

Такт расширения (рис. 5, в). Оба кла­пана закрыты. Под давлением продук­тов сгорания поршень движется от ВМТ к НМТ и через шатун 2 приводит во вращение коленчатый вал 1, т. е. со­вершает полезную работу. К концу так­та расширения давление продуктов сго­рания в цилиндре уменьшается до 0,3. 0,4 МПа, а температура — до 1200. 1400 К.

Такт выпуска. Когда поршень 3 под­ходит к НМТ, открывается выпускной клапан 4 и отработавшие газы под дей­ствием избыточного давления удаляют­ся из цилиндра в атмосферу через вы­пускную трубу. Когда же поршень пе­ремещается от НМТ к ВМТ (рис. 5, г), он выталкивает из цилиндра оставшие­ся отработанные газы. К концу такта выпуска давление в цилиндре составля­ет 0,11. 0,12 МПа, а температура — 700. 1000 К.

Далее рабочий цикл повторяется.

Рабочий цикл четырехтактного дизе­ля.

Рис.6. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизе­ля: а – такт впуска; б – такт сжатия; в – такт расщирения; г – такт выпуска;1 – коленчатый вал; 2 – шатун; 3 – поршень; 4 – топливный насос; 5 – впускной клапан; 6 – форсунки; 7– выпускной клапан; 8 – цилиндр

В отличие от двигателя с внешним смесеобразованием в цилиндр дизеля воздух и топливо вводятся раздельно.

Такт впуска. Поршень 3 (рис. 6, а), приводимый в действие от коленчатого вала 1 через шатун 2, перемещается от ВМТ к НМТ. Впускной клапан 5 от­крыт, и в цилиндр 8 поступает воздух, давление которого в конце такта равно 0,08. 0,09 МПа (в случае без наддува), а температура — 320. 340 К.

Такт сжатия. Оба клапана закрыты. При перемещении поршня от НМТ к ВМТ (рис. 6, б) воздух, находящийся в цилиндре, сжимается до давления 3,5. 4 МПа, так как у дизелей степень сжатия составляет 14. 18. Температура воздуха при этом достигает 750. 950 К. Это превышает температуру самовос­пламенения топлива. При положении поршня, близком к ВМТ, в цилиндр 8 через форсунку 6 впрыскивается мел­кораспыленное топливо под высоким давлением, создаваемым топливным насосом 4 высокого давления.

Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом и ос­таточными газами от предыдущего цикла, образуя рабочую смесь. Большая часть топлива воспламеняется и сгора­ет, давление газов в цилиндре при этом достигает 5,5. 9 МПа, а температура — 1900. 2400 К.

Такт расширения. Оба клапана оста­ются закрытыми. Поршень ^под давле­нием газов движется от ВМТ к НМТ (рис. 6, в), при этом сгорает остальная часть топлива. Коленчатый вал 7 через шатун 2 от поршня запасает энергию, полученную при сгорании рабочей сме­си. К концу такта расширения давле­ние газов уменьшается до 0,2. 0,3 МПа, а температура —до 900. 1200 К.

Читать еще:  Хендай гетц ремонт двигателя своими руками g4ea

Такт выпуска. Выпускной клапан 7 открывается. Поршень движется от НМТ к ВМТ (рис. 6, г) и через откры­тый клапан выталкивает отработавшие газы из цилиндра в атмосферу. К концу такта давление газов в цилиндре со­ставляет 0,11. 0,12 МПа, а температу­ра-650. 900 К.

Далее рабочий цикл повторяется.

В течение рабочего цикла описан­ных двигателей только в такте расши­рения поршень перемещается под дав­лением газов и посредством шатуна приводит во вращательное движение коленчатый вал, на заднем конце кото­рого крепят массивный маховик. Этот маховик и запасает энергию сгораемого топлива. При выполнении остальных тактов — выпуска, впуска и сжатия — поршень перемещается за счет кинети­ческой энергии, накопленной махови­ком.

Что такое нижняя мертвая точка в двигателе

Не знаешь как устроен двигатель в твоем автомобиле? Тогда скорее узнай это!

  1. Механизмы
  2. Зачем нужна ВМТ
  3. Блок цилиндров
  4. Поддон картера
  5. Основные отличия четырехтактных моторов
  6. Микропроцессор К1810ВМ86.
  7. Шатун
  8. Где применяется
  9. Газораспределительный механизм
  10. Распределительный вал
  11. Клапана
  12. Принцип работы двигателя
  13. Определения

Механизмы

  • кривошипно-шатунный механизм;
  • газораспределительный механизм.

Зачем нужна ВМТ

Чтобы двигатель работал правильно, все его детали должны работать относительно друг друга в определенной последовательности. Когда поршень в первом цилиндре выставляют в ВМТ, клапаны этого цилиндра в этот момент закрыты. Именно таким образом все фазы газораспределения выставлены правильно.

Установка поршня в ВМТ — основная процедура для большинства работ по ремонту и настройке двигателей.

Блок цилиндров

Представляет собой цельноотлитую деталь, объединяющей цилиндры двигателя. На нем располагаются опорные поверхности для установки коленчатого вала, а к верхней части, как правило, крепится головка блока цилиндров.

Цилиндры в блоке делаются либо отлитыми заедино с блоком, либо представляют собой отдельные сменные втулки.

Также, блок отрабатывает еще, не менее важную, функцию — по отверстия в блоке под давлением подается масло для смазки.

Внутренние стенки цилиндров служат направляющими для поршней во время их перемещения.

Поддон картера

Картер отливается вместе с блоком цилиндров. Его прямое назначение — резервуар для масла. В нижней части присутствует пробка для того, чтобы была возможность слить старое масло при его замене. Поддон крепится к картеру болтами, а во избежания утечки масла — ставится прокладка.

Основные отличия четырехтактных моторов

В двухтактном двигателе поршневые и цилиндровые пальцы, коленчатый вал, подшипники и компрессионные кольца смазываются за счет масла, которое доливают в топливо. В четырехтактном моторе все узлы установлены в масляной ванне. Это существенное отличие. Поэтому в четырехтактном агрегате нет необходимости смешивать масла и бензин.

Преимущества системы заключаются в том, что на зеркале в цилиндрах и на стенках глушителя количество нагара значительно меньше. Еще одно отличие – в двухтактных двигателях в выхлопную трубу попадает горючая смесь.

Микропроцессор К1810ВМ86.

Организация машинных циклов. Машинные циклы (МЦ) синхронизируются тактовыми импульсами, поступающими на вход CLK.

Период тактовых импульсов составляет такт МЦ. Границей раздела тактов является срез тактового импульса. Каждый МЦ содержит не менее четы­рех тактов Т1–Т4.

В режиме минимальной конфигурации все необходимые сигналы управления вырабатываются микропроцессором самостоятельно. В режиме максимальной конфигурации возможна работа в восьми МЦ, тип которого выбирается трехраз­рядным кодом S2S1S0.

Шатун

Именно шатун соединяет поршень (с помощью поршневого «пальца») с коленчатым валом (с помощью шатунной шейки коленчатого вала). Предназначен для передачи возвратно поступательного движения.

Для того, чтобы снизить износ шатунных шеек коленчатого вала, между ними и шатунами помещаются антифрикционные вкладыши.

Где применяется

4-х тактные моторы применяются в нашей повседневной жизни очень широко. Их мощность напрямую зависит от объема и количества цилиндров. Устанавливают ДВС в автомобилях и самолетах, тракторах и тепловозах. Применяются они также на судах морского и речного флота.

На 4-х тактные силовые агрегаты обратили внимание и энергетики. Используют их для питания стационарных и аварийных электрогенераторов, установленных в местах, где линии электропередач подвести невозможно или экономически нецелесообразно. Кроме того, такие генераторы устанавливают на объектах, где отключение подачи электроэнергии невозможно (больницы, банки, воинские части и пр.).

Газораспределительный механизм

— впускных и выпускных клапанов.

Распределительный вал

Как правило (в современных автомобилях) расположен в верхней части головки цилиндров.

Неотъемлемой частью распредвала являются его кулачки. Их ровно столько, сколько впускных и выпускных клапанов. Эти кулачки надавливая на рычаг толкателя клапана, открывают его, а «сбегая» с рычага, клапан закрывается от действия возвратной пружины.

Клапана

Клапан состоит из плоской шляпки (головки) и стержня. Причем, диаметр головки впускного клапана делают несколько больше, чем диаметр головки выпускного клапана (это делается для лучшего наполнения топливом цилиндров).

Принцип работы двигателя

Определения

Верхняя мертвая точка – крайнее верхнее положение поршня в цилиндре.

Нижняя мертвая точка – крайнее нижнее положение поршня в цилиндре.

Ход поршня – расстояние, которое поршень проходит от одной мертвой точки до другой.

Камера сгорания – пространство между головкой блока цилиндров и поршнем при его нахождении в верхней мертвой точке.

Рабочий объем цилиндра – пространство, освобождаемое поршнем при его перемещении из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку.

Рабочий объем двигателя – сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя. Выражается в литрах, поэтому часто называется литражом двигателя.

Полный объем цилиндра – сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.

Степень сжатия – показывает во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания.

Компрессия – давление в цилиндре в конце такта сжатия.

Такт – процесс (часть рабочего цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня.

Тепловые двигатели

Начиная с 17-го века широко используется свойство газа совершать работу при расширении. Устройства, которые преобразуют внутреннюю энергию газа в механическую работу, называются тепловыми машинами. Труд таких известных инженеров и ученых, как Ползунов, Ньюкомен, Джеймс Уатт, Шарль, Мариотт, Авогадро, Бойль, Дальтон, Карно, Клапейрон и, другие, позволил изобрести различные виды тепловых машин. Благодаря экскаваторам, подъемным кранам, станкам и другим механическим устройствам, снабженным тепловыми машинами, за короткое время мы можем выполнить большие объемы работы.

Расширение и работа газа

Газ, расширяясь, может совершать работу. От кастрюльки с кипящей водой, накрытой крышкой, слышен звук постукивающей крышки. Звук возникает благодаря тому, что кипящая вода бурно испаряется. Пар поднимается над водой, занимая пространство между поверхностью воды и крышкой. Расширяясь, пар приподнимает крышку (рис. 1).

Часть пара покидает кастрюльку через образовавшуюся под крышкой щель. И крышка опускается. Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока мы не прекратим подогревать кастрюльку.

Главным здесь является то, что нагретый пар (газ), расширяясь, может совершать работу, сдвигая крышку.

Джеймс Уатт в конце 17-го века придумал способ увеличить эффективность использования этого свойства нагретого пара. Он изобрел конденсатор пара, благодаря ему усовершенствовал паровую машину Ньюкомена. Это позволило увеличить ее эффективность в 3 раза.

Читать еще:  Что такое запуск двигателя с кнопки своими руками

Четыре вида тепловых двигателей

На сегодня известны такие типы тепловых двигателей (рис. 2):

  1. двигатель внутреннего сгорания,
  2. паровая турбина и газовая турбина,
  3. паровая машина,
  4. реактивный двигатель.

Превращение энергии в тепловом двигателе

В любом тепловом двигателе по цепочке происходят такие превращения энергии (рис. 3):

  • тепловая энергия топлива преобразуется во внутреннюю энергию газа;
  • нагретый газ расширяется, и совершает работу, охлаждаясь при этом;
  • часть внутренней энергии газа переходит в механическую энергию.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Чтобы представить простой тепловой двигатель, кастрюльку заменим цилиндром, а крышку – металлическим поршнем. Поршень должен плотно прилегать к стенкам отполированного цилиндра, так, чтобы двигаться по нему с минимальным трением. Если в пространство под поршнем поместить газ, то нагреваясь и расширяясь, он сможет сдвинуть поршень. Полученное устройство называется тепловым двигателем.

Поступательное движение поршня с помощью дополнительных механических частей можно преобразовать во вращательное движение рабочего вала.

На сегодняшний день ДВС – это самый распространенный вид тепловых двигателей. В таких двигателях используется жидкое или газообразное топливо – бензин, керосин, спирт, нефть, горючий газ. Топливо в таком двигателе сгорает внутри цилиндра, поэтому его назвали двигателем внутреннего сгорания (ДВС).

Примечание: Паровая машина и, к примеру, двигатель Стирлинга, относятся к двигателям внешнего сгорания. Топливо в таких машинах сгорает за пределами рабочего цилиндра.

Существуют одноцилиндровые и многоцилиндровые двигатели внутреннего сгорания.

По количеству тактов работы двигателя, умещающихся в рабочий цикл, выделяют

  • двухтактные и
  • четырехтактные двигатели.

Как устроен одноцилиндровый ДВС

Рассмотрим, какие части включает в себя одноцилиндровый двигатель (рис. 4).

Основными частями являются цилиндр и поршень, который может двигаться внутри цилиндра поступательно. Над рабочей поверхностью поршня располагается свеча. В пространство между поршнем и свечой помещаются смесь паров топлива и воздуха. Такой газ называют рабочим телом. Электрическая свеча зажигания вызывает процесс горения топливовоздушной смеси.

Впуск воздуха и паров топлива и выпуск сгоревших газов осуществляется двумя клапанами, которые так и называют – впускным и выпускным.

А шатун соединяет поршень и коленчатый вал. С помощью такого соединения возвратно-поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение коленчатого вала.

Для эффективной работы двигателя необходимо открывать и закрывать каждый клапан и подавать электричество к свече в нужные моменты времени. Поэтому, клапаны, поршень и свеча работают согласованно. Согласованность их работы реализована с помощью кулачкового механизма и различных датчиков, которые на рисунке не показаны.

Что такое мертвая точка и ход поршня

Вначале познакомимся с понятиями мертвых точек и рабочего хода. Это поможет разобраться, из каких частей состоит рабочий цикл двигателя.

Две мертвые точки — это крайние положения поршня. В этих положениях поршень меняет направление движения на противоположное. Выделяют две мертвые точки – верхнюю и нижнюю (рис. 5). Расстояние между ними называют ходом поршня.

Что происходит внутри цилиндра при работе ДВС

При работе двигателя в цилиндре периодически происходит сгорание смеси топлива и воздуха, а, так же, производится выброс отработанных газов.

Сжатые поршнем газы загораются от электрической искры. Температура горения поднимается до 1800 градусов Цельсия. Поэтому, каждый двигатель внутреннего сгорания дополнительно содержит систему охлаждения.

Раскаленные газы расширяются, давление на поршень и стенки цилиндра резко возрастает. Это давление с силой толкает поршень, приводя его в движение. Усилие передается с поршня на шатун и далее на коленчатый вал, вращая его.

Примечание: Раскаленные газы обладают большим запасом внутренней энергии. Расширяясь, газы охлаждаются, при этом часть их внутренней энергии переходит в механическую работу.

Таким образом, энергия топлива преобразуется во вращение коленчатого вала.

Этапы работы четырехтактного ДВС

Теперь перейдем к рассмотрению рабочего цикла двигателя. Весь рабочий цикл состоит из четырех тактов — движений поршня. Двух движений вверх и двух — вниз. Поэтому двигатель называют четырехтактным. Каждому движению поршня вверх, или вниз соответствует половина оборота коленчатого вала (рис. 6).

Первый такт – впрыск топлива

Сначала поршень движется вниз (рис. 6а). При этом между поршнем и клапанами создается область пониженного давления. Поэтому, когда открывается впускной клапан, пары топлива и воздух засасываются внутрь цилиндра. Сдвигаясь, поршень через шатун приводит во вращение коленчатый вал, снабженный утяжеляющим его маховиком. Первый такт заканчивается в момент достижения поршнем нижней мертвой точки.

Второй такт – сжатие топливовоздушной смеси

Коленчатый вал продолжает вращение по инерции и увлекает поршень с помощью шатуна. Теперь поршень движется вверх (рис. 6б). Он сжимает смесь топлива и воздуха, находящуюся в объеме над ним. Давление над поршнем повышается и газ разогревается. Процесс сжатия заканчивается в верхней мертвой точке.

Третий такт – рабочий ход

В момент, когда поршень проходит верхнюю мертвую точку и начинает движение вниз (рис. 6в), на свечу зажигания подается высокое электрическое напряжение. Между рабочими электродами свечи проскакивает искра. Эта искра поджигает смесь паров топлива и воздуха. Температура газов поднимается почти до двух тысяч градусов. Давление раскаленного газа на стенки цилиндра и поршень возрастает в тысячи раз. Сила давления толкает поршень, он движется к нижней мертвой точке. Раскаленные газы расширяются и охлаждаются. При этом, они двигают поршень вниз, то есть, совершают механическую работу. Отсюда и название такта – рабочий ход.

Четвертый такт – выброс отработавших газов в окружающую среду

В момент, когда поршень минует нижнюю мертвую точку и, вращение коленчатого вала с помощью шатуна увлекает его вверх (рис. 6г), открывается выпускной клапан. Отработанные газы покидают цилиндр. Это продолжается до момента, когда поршень достигнет верхней мертвой точки. В этот момент полный цикл работы завершается. Двигатель готов к началу нового четырехтактного процесса.

Во время второго и третьего тактов впускной и выпускной клапаны закрыты. Впускной клапан открыт во время первого такта, выпускной – во время четвертого.

Двухтактные ДВС и их особенности

Двигатель называют двухтактным, когда полный цикл его работы совершается за два хода поршня – такта. Пока поршень совершает два хода, коленчатый вал совершает один оборот.

Сжатие и рабочий ход происходят аналогично четырехтактному двигателю. Отличие заключается в процессах впрыска и выпуска отработанных газов. Эти процессы происходят совместно и в течение короткого времени, покуда поршень проходит нижнюю мертвую точку.

Впрыск топливовоздушной смеси и выпуск отработанных газов называется продувкой цилиндра.

Изобрел двухтактный двигатель инженер из Шотландии Д. Клерк в 1881 году. Джозеф Дей и Ф. Кок спустя десять лет в Англии усовершенствовали конструкцию. Двумя годами ранее — в 1879 году, свой двухтактный двигатель независимо от них построил Карл Бенц.

Количество нерабочих ходов поршня в два раза меньше, по сравнению с четырехтактным двигателем. Поэтому потери на трение сократились в два раза.

Читать еще:  Датчик температуры масла двигателя опель вектра а

Но главное преимущество двухтактного двигателя в том, что он обладает в полтора раза большей мощностью при одинаковых с четырехтактным двигателем объемом цилиндра и оборотах двигателя.

Благодаря этому двухтактные двигатели используются на средних и тяжелых морских судах и в авиации. Вал двигателя с валом гребного винта, или воздушным винтом, соединяется без редуктора. В судостроении используют тяжелые малооборотные двигатели. А в конструкциях самолетов, в основном двухтактные роторные двигатели.

Некоторые модели мотоциклов, малолитражных автомобилей, грузовиков и автобусов, так же, оснащаются двухтактными двигателями внутреннего сгорания.

Основной недостаток таких двигателей заключается в том, что их детали работают при более высоких температурах. Это вызывает сокращение срока службы. А в мощных двигателях требует дополнительного охлаждения поршней.

Еще один недостаток заключается в одновременном впрыске топлива и выпуска отработанных газов. При этом пары топлива смешиваются с отработанными газами, полностью исключить такое смешивание не получается. Из-за этого снижается эффективность сжигания топлива в цилиндрах таких двигателей.

Преимущества многоцилиндровых двигателей и их устройство

В многоцилиндровых двигателях топливо воспламеняется в различные моменты времени последовательно в нескольких цилиндрах. При этом рабочий вал двигателя вращается более равномерно, ему передается больше энергии. Это позволяет повысить мощность двигателя.

В мопедах и скутерах чаще всего используют одноцилиндровые двигатели (рис. 7).

В мотоциклах – двухцилиндровые. В легковых автомобилях — четырехцилиндровые двигатели. А грузовые автомобили, большие тракторы и спецтехника могут оснащаться восьмицилиндровыми двигателями. Более мощная и грузоподъемная техника, а, так же, речные и морские суда, оснащаются двигателями, имеющими, двенадцать, шестнадцать и, более цилиндров.

Рабочий вал многоцилиндрового двигателя вращается более равномерно и получает энергию от нескольких поршней. Поэтому многоцилиндровые двигатели имеют повышенную мощность.

В сложных двигателях цилиндры располагают, поворачивая один относительно другого на различные углы (рис. 8).

Имеются такие конструкции двигателей:

  • V-образные, в которых цилиндры располагаются в виде латинской буквы V;
  • рядные, когда несколько цилиндров располагают в ряд один за другим;
  • оппозитные, в которых одни цилиндры развернуты на 180 градусов по отношению к другим цилиндрам и поршни одновременно проходят либо верхнюю, либо нижнюю мертвую точку, двигаясь в противоположные стороны;
  • роторные, несколько цилиндров в них располагаются в виде многолучевой звезды, такие двигатели применяются в авиации.

Примечания:

  1. Существуют V-образные двигатели, в которых цилиндры развернуты на 180 градусов. При этом, когда один поршень проходит свою верхнюю мертвую точку, соседний поршень проходит свою нижнюю точку.
  2. В оппозитных двигателях оба поршня двигаются в противоположные стороны — либо расходятся максимально далеко, либо максимально сближаются. Двигаясь, поршни одновременно проходят либо верхнюю, либо нижнюю мертвую точку. Поэтому двигатель называется оппозитным.

Паровая турбина

Турбина от двигателя внутреннего сгорания отличается более простым устройством. Основная сложность при изготовлении турбин заключается в создании легких, прочных и эффективных лопаток, приводящих в движение диски и рабочий вал.

Тепловой двигатель, в котором вал двигателя вращается без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала, называется паровой турбиной.

Устройство турбины отличается простой конструкцией (рис. 9).

На вал насажен диск, содержащий на ободе лопатки. На эти лопатки направлены сопла, из них под большим давлением в сторону лопаток подается горячий газ или пар, который вращает лопасти и приводит в движение диск турбины и вал двигателя.

Современные турбины содержат несколько дисков с лопастями, находящихся на общем валу. Пар последовательно проходит лопатки нескольких дисков и каждому передает часть своей энергии. Это повышает эффективность турбины.

В качестве двигателей турбины применяются на больших судах.

Частота вращения турбин может достигать нескольких тысяч оборотов в минуту. На электростанциях вал турбины соединяется с генератором тока, благодаря чему механическая энергия вращения турбины преобразуется в электрическую энергию.

В России изготавливают турбины мощностью до 1,2 миллиардов Ватт.

Мёртвая точка

Мёртвая то́чка — одно из крайних положений поршня в цилиндре паровой машины или двигателя внутреннего сгорания в момент его возвратно-поступательного движения. При остановке поршня в мёртвой точке для начала движения требуется внешнее воздействие. Для предотвращения заклинивания двигателя в мёртвой точке применяются различные методы: применение нескольких цилиндров, мёртвые точки которых разведены на различные положения выходного вала; в паровозах с компаунд-машиной — специальные схемы парораспределения. Для сглаживания моментов прохождения мёртвых точек при работе двигателя применяются маховики.

Существуют две мёртвые точки:

  • Верхняя мёртвая точка — положение поршня в цилиндре, соответствующее максимальному расстоянию между любой точкой поршня и осью вращения коленчатого вала (обычно верхнее положение поршня связанного в вертикальном кривошипно-ползунковым механизмом (КПМ)). В этом положении при условии, что клапанный механизм системы газораспределения находится в стадии сжатия, создается максимальное сжатие газов в камере сгорания.
  • Нижняя мёртвая то́чка — положение поршня в цилиндре, соответствующее минимальному расстоянию между любой точкой поршня и осью вращения коленчатого вала (обычно нижнее положение поршня связанного в вертикальном кривошипно-ползунковым механизмом. Движения поршня ниже невозможно в связи с кинематикой КПМ.

Мёртвая то́чка — (биомед.) состояние организма при интенсивном выполнении физической нагрузки. Оно возникает через несколько минут после начала напряженной мышечной работы. Появляется неприятное ощущение, сопровождающееся одышкой, чувством стеснения в груди, головокружением, ощущением пульсации сосудов в голове, желанием прекратить работу.

Причина наступления «мёртвой точки» состоит в том, что в начале тренировочного занятия необходимо некоторое время, чтобы сердечно-сосудистая система вышла на определенный уровень своего функционирования и смогла адекватно снабжать работающие мышцы кислородом. А при чрезмерной интенсивности начала тренировки возникает несоответствие между потребностями мышц в кислороде и возможностью сердечно-сосудистой системы адекватно обеспечивать организм кислородом. В результате с самого начала в мышцах накапливаются продукты распада и прежде всего молочная кислота. Соответственно, чтобы избежать состояния «мёртвой точки» необходимо постепенно увеличивать интенсивность тренировочного занятия.

Если состояние «мёртвой точки» всё же наступило, то его можно преодолеть путём больших волевых усилий. Если физическая работа будет продолжаться, то это состояние сменится чувством внезапного облегчения, которое чаще всего проявляется в появлении нормального (комфортного) дыхания. Поэтому состояние, сменяющее «мёртвую точку», называют «вторым дыханием». Появление «второго дыхания» означает, что организм адаптировался для выполнения физической нагрузки и способен удовлетворять работающие мышцы в их энергетических запросах.

  • Викифицировать статью.
  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Пожалуйста, после исправления проблемы исключите её из списка параметров. После устранения всех недостатков этот шаблон может быть удалён любым участником.

Ссылки [ | ]

Мёртвая точка и второе дыхание Ильин Е.П. Психология спорта. — СПб.: Питер, 2011. — 352 с.: ил. — (Серия «Мастера психологии»).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector