Содержание
Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания (18
Для того, чтобы понять принцип работы двигателя, нужно иметь некоторые представления о самом двигателе и его строении. Давайте разберемся со всем более подробно:
Смотрите также: Вся правда о полном приводе
В устройстве двигателя поршень является ключевым элементом рабочего процесса. Поршень выполнен в виде металлического пустотелого стакана, расположенного сферическим дном (головка поршня) вверх. Направляющая часть поршня, иначе называемая юбкой, имеет неглубокие канавки, предназначенные для фиксации в них поршневых колец. Назначение поршневых колец – обеспечивать, во-первых, герметичность надпоршневого пространства, где при работе двигателя происходит мгновенное сгорание бензиново-воздушной смеси и образующийся расширяющийся газ не мог, обогнув юбку, устремиться под поршень. Во-вторых, кольца предотвращают попадание масла, находящегося под поршнем, в надпоршневое пространство.
Таким образом, кольца в поршне выполняют функцию уплотнителей. Нижнее (нижние) поршневое кольцо называется маслосъемным, а верхнее (верхние) – компрессионным, то есть обеспечивающим высокую степень сжатия смеси.
Когда из карбюратора или инжектора внутрь цилиндра попадает топливно-воздушная или топливная смесь, она сжимается поршнем при его движении вверх и поджигается электрическим разрядом от свечи системы зажигания (в дизеле происходит самовоспламенение смеси за счет резкого сжатия). Образующиеся газы сгорания имеют значительно больший объем, чем исходная топливная смесь, и, расширяясь, резко толкают поршень вниз. Таким образом тепловая энергия топлива преобразуется в возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршня в цилиндре.
Далее необходимо преобразовать это движение во вращение вала. Происходит это следующим образом: внутри юбки поршня расположен палец, на котором закрепляется верхняя часть шатуна, последний шарнирно зафиксирован на кривошипе коленчатого вала.
Коленвал свободно вращается на опорных подшипниках, что расположены в картере двигателя внутреннего сгорания. При движении поршня шатун начинает вращать коленвал, с которого крутящий момент передается на трансмиссию и – далее через систему шестерен – на ведущие колеса.
Технические характеристики двигателя.Характеристики двигателя При движении вверх-вниз у поршня есть два положения, которые называются мертвыми точками. Верхняя мертвая точка (ВМТ) – это момент максимального подъема головки и всего поршня вверх, после чего он начинает движение вниз; нижняя мертвая точка (НМТ) – самое нижнее положение поршня, после которого вектор направления меняется и поршень устремляется вверх. Расстояние между ВМТ и НМТ названо ходом поршня, объем верхней части цилиндра при положении поршня в ВМТ образует камеру сгорания, а максимальный объем цилиндра при положении поршня в НМТ принято называть полным объемом цилиндра. Разница между полным объемом и объемом камеры сгорания получила наименование рабочего объема цилиндра.
Суммарный рабочий объем всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания указывается в технических характеристиках двигателя, выражается в литрах, поэтому в обиходе именуется литражом двигателя. Второй важнейшей характеристикой любого ДВС является степень сжатия (СС), определяемая как частное от деления полного объема на объем камеры сгорания. У карбюраторных двигателей СС варьирует в интервале от 6 до 14, у дизелей – от 16 до 30. Именно этот показатель, наряду с объемом двигателя, определяет его мощность, экономичность и полноту сгорания топливо-воздушной смеси, что влияет на токсичность выбросов при работе ДВС.
Мощность двигателя имеет бинарное обозначение – в лошадиных силах (л.с.) и в киловаттах (кВт). Для перевода единиц одна в другую применяется коэффициент 0,735, то есть 1 л.с. = 0,735 кВт.
Рабочий цикл четырехтактного ДВС определяется двумя оборотами коленчатого вала – по пол-оборота на такт, соответствующий одному ходу поршня. Если двигатель одноцилиндровый, то в его работе наблюдается неравномерность: резкое ускорение хода поршня при взрывном сгорании смеси и замедление его по мере приближения к НМТ и далее.
Для того, чтобы эту неравномерность купировать, на валу за пределами корпуса мотора устанавливается массивный диск-маховик с большой инерционностью, благодаря чему момент вращения вала во времени становится более стабильным.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Современный автомобиль, чаше всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.
Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.
Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части.
Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ).
Первый такт — такт впуска
Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень, всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.
Второй такт — такт сжатия
Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.
Третий такт — рабочий ход
Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ.
Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.
После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.
Четвертый такт — такт выпуска
Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан.
Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.
После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.
Газораспределительный механизм
Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуска отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания.
Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизм подразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами.
Для двухтактных двигателей механизм газораспределения осуществляется при помощи впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей самая распространенная система верхнеклапанная, о ней и пойдет речь ниже.
Устройство ГРМ
В верхней части блока цилиндров находится ГБЦ (головка блока цилиндров) с расположенными на ней распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами. Шкив привода распредвала вынесен за пределы головки блока цилиндров. Для исключения протекания моторного масла из-под клапанной крышки, на шейку распредвала устанавливается сальник. Сама клапанная крышка устанавливается на масло- бензо- стойкую прокладку.
Ремень ГРМ или цепь одевается на шкив распредвала и приводится в действие шестерней коленчатого вала. Для натяжения ремня используются натяжные ролики, для цепи натяжные «башмаки». Обычно ремнем ГРМ приводится в действие помпа водяной системы охлаждения, промежуточный вал для системы зажигания и привод насоса высокого давления ТНВД (для дизельных вариантов).
С противоположной стороны распределительного вала посредством прямой передачи или при помощи ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.
Распредвал представляет собой ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки расположены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно в соответствии с рабочими тактами двигателя.
Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных.
Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей. Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели. Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется.
Принцип работы ГРМ
Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней.
Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки. Перед одеванием ремня газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки. Затем одевается ремень, «освобождаются» шкивы, после чего ремень натягивается натяжным(и) роликами.
При открывании клапана коромыслом происходит следующее: распредвал кулачком «наезжает» на коромысло, которое нажимает на клапан, после прохождения кулачка, клапан под действием пружины закрывается.
Клапаны в этом случае располагаются v-образно.
Если в двигателе применены толкатели, то распредвал находится непосредственно над толкателями, при вращении, нажимая своими кулачками на них. Преимущество такого ГРМ малые шумы, небольшая цена, ремонтопригодность.
В цепном двигателе весь процесс газораспределения тот же, только при сборке механизма, цепь одевается на вал совместно со шкивом.
Кривошипно-шатунный механизм
Кривошипно-шатунный механизм (далее сокращенно – КШМ) – механизм двигателя. Основным назначением КШМ является преобразование возвратно-поступательных движений поршня цилиндрической формы во вращательные движения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания и, наоборот.
Устройство КШМ
Поршень
Поршень имеет вид цилиндра, изготовленного из сплавов алюминия. Основная функция этой детали заключается в превращении в механическую работу изменение давления газа, или наоборот, – нагнетание давления за счет возвратно-поступательного движения.
Поршень представляет собой сложенные воедино днище, головку и юбку, которые выполняют совершенно разные функции. Днище поршня плоской, вогнутой или выпуклой формы содержит в себе камеру сгорания. Головка имеет нарезанные канавки, где размещаются поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые маслосъемные кольца способствуют удалению излишков масла на внутренних стенках цилиндра. В юбке расположены две бобышки, обеспечивающие размещение соединяющего поршень с шатуном поршневого пальца.
Шатун
Изготовленный штамповкой или кованый стальной (реже – титановый) шатун имеет шарнирные соединения. Основная роль шатуна состоит в передаче поршневого усилия к коленчатому валу. Конструкция шатуна предполагает наличие верхней и нижней головки, а также стержня с двутавровым сечением. В верхней головке и бобышках находится вращающийся («плавающий») поршневой палец, а нижняя головка – разборная, позволяя, тем самым, обеспечить тесное соединение с шейкой вала.
Современная технология контролируемого раскалывания нижней головки позволяет обеспечить высокую точность соединения ее частей.
Коленчатый вал
Изготовленный из стали или чугуна высокой прочности коленчатый вал состоит из шатунных и коренных шеек, соединенных щеками и вращающихся в подшипниках скольжения. Щеки создают противовес шатунным шейкам. Основная функция коленчатого вала состоит в получении усилия от шатуна для преобразования его в крутящий момент. Внутри щек и шеек вала предусмотрены отверстия для подачи под давлением масла системой смазки двигателя.
Маховик
Маховик устанавливается на конце коленчатого вала. На сегодняшний день находят широкое применение двухмассовые маховики, имеющие вид двух, упруго соединенных между собой, дисков. Зубчатый венец маховика принимает непосредственное участие в запуске двигателя через стартер.
Блок и головка цилиндров
Блок цилиндров и головка блока цилиндров отливаются из чугуна (реже – сплавов алюминия).
В блоке цилиндров предусмотрены рубашки охлаждения, постели для подшипников коленчатого и распределительного валов, а также точки крепления приборов и узлов. Сам цилиндр выполняет функцию направляющей для поршней. Головка блока цилиндра располагает в себе камеру сгорания, впускные-выпускные каналы, специальные резьбовые отверстия для свечей системы зажигания, втулки и запрессованные седла. Герметичность соединения блока цилиндров с головкой обеспечены прокладкой. Кроме того, головка цилиндра закрыта штампованной крышкой, а между ними, как правило, устанавливается прокладка из маслостойкой резины.
В целом, поршень, гильза цилиндров и шатун формируют цилиндр или цилиндропоршневую группу кривошипно-шатунного механизма. Современные двигатели могут иметь до 16 и более цилиндров.
Источник: autoustroistvo.ru
Принцип работы 2х тактного и 4х тактного двигателей
Каталог продукции
Лодочные моторы и лодки Принцип работы 2х тактного и 4х тактного двигателей
При выборе силового оборудования необходимо уделить особое внимание типу двигателя.
Существует два типа двигателей внутреннего сгорания: 2-х тактный и 4-х тактный.
Принцип действия двигателя внутреннего сгорания основан на использовании такого свойства газов, как расширение при нагревании, которое осуществляется за счет принудительного воспламенения горючей смеси, впрыскиваемой в воздушное пространство цилиндра.
Зачастую можно услышать, что 4-х тактный двигатель лучше, но чтобы понять, почему, необходимо более подробно разобрать принципы работы каждого.
Основными частями двигателя внутреннего сгорания, независимо от его типа, являются кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также системы, отвечающие за охлаждение, питание, зажигание и смазку деталей.
Передача полезной работы расширяющегося газа осуществляется через кривошипно-шатунный механизм, а за своевременный впрыск топливной смеси в цилиндр отвечает механизм газораспре6деления.
Четырехтактные двигатели — выбор компании Honda
Четырехтактные двигатели экономичные, при этом их работа сопровождается более низким уровнем шума, а выхлоп не содержит горючей смеси и значительно экологичней чем у двухтактного двигателя.
Именно поэтому компания Honda при изготовлении силовой техники использует только четырехтактные двигатели. Компания Honda уже многие годы представляет свои четырехтактные двигатели на рынке силовой техники и добилась высочайших результатов, при этом их качество и надежность ни разу не подвергались сомнению. Но всё же, давайте рассмотрим принцип работы 2х и 4х тактных двигателей.
Принцип работы двухтактного двигателя
Рабочий цикл 2-х тактного двигателя состоит из двух этапов: сжатие и рабочий ход.
Сжатие. Основными положениями поршня являются верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ). Двигаясь от НМТ к ВМТ, поршень поочередно перекрывает сначала продувочное, а затем выпускное окно, после чего газ, находящийся в цилиндре, начинает сжиматься. При этом через впускное окно в кривошипную камеру поступает свежая горючая смесь, которая будет использована в последующем сжатии.
Рабочий ход. После того, как горючая смесь максимально сжата, она воспламеняется при помощи электрической искры, образуемой свечой.
При этом температура газовой смеси резко возрастает и объем газа стремительно растет, осуществляя давление, при котором поршень начинает движение к НМТ. Опускаясь, поршень открывает выпускное окно, при этом продукты горения горючей смеси выбрасываются в атмосферу. Дальнейшее движение поршня приводит к сжатию свежей горючей смеси и открытию продувочного отверстия, через которое горючая смесь поступает в камеру сгорания.
Основным недостатком двухтактного двигателя является большой расход топлива, причем часть топлива не успевает принести пользу. Это связано с наличием момента, при котором продувочное и выпускное отверстие одновременно открыты, что приводит к частичному выбросу горючей смеси в атмосферу. Еще идёт постоянный расход масла, так как 2х тактные двигатели работают на смеси бензина и масла. Очередное неудобство — в необходимости постоянно готовить топливную смесь. Главными преимуществами двухтактного двигателя остаются его меньшие размеры и вес по сравнению с 4х тактным аналогом, но размеры силовой техники позволяют использовать на них 4х тактные двигатели и испытывать намного меньше хлопот в ходе эксплуатации.
Так что уделом 2х тактных моторов осталось различное моделирование, в частности, авиамоделирование, где даже лишних 100г имеют значение.
Принцип работы четырехтактного двигателя
Работа четырехтактного двигателя значительно отличается от работы двухтактного. Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех этапов: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск, что стало возможным за счет применения системы клапанов.
Во время впускного этапа поршень двигается вниз, открывается впускной клапан, и в полость цилиндра поступает горючая смесь, которая при смешении с остатками отработанной смеси образует рабочую смесь.
При сжатии поршень движется от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты. Чем выше поднимается поршень, тем выше давление и температура рабочей смеси.
Рабочий ход четырехтактного двигателя представляет собой принудительное движение поршня от ВМТ к НМТ за счет воздействия резко расширяющейся рабочей смеси, воспламененной искрой от свечи.
Как только поршень достигает НМТ, открывается выпускной клапан.
Во время выпускного этапа продукты сгорания, вытесняемые поршнем, движущимся от НМТ к ВМТ, выбрасываются в атмосферу через выпускной клапан.
За счет применения системы клапанов четырехтактные двигатели внутреннего сгорания более экономичны и экологичны — ведь выброс неиспользованной топливной смеси исключен. В работе они значительно тише, чем 2х тактные аналоги, и в эксплуатации намного проще, ведь работают на обычном АИ-92, которым вы заправляете свою машину. Нет необходимости в постоянном приготовлении смеси масла и бензина, ведь масло в данных двигателях заливается отдельно в масляный картер, что значительно уменьшает его потребление. Вот именно поэтому компания Honda производит только 4х тактные двигатели и достигла в их производстве колоссальных успехов.
Учебные ресурсы для двигателей внутреннего сгорания
Эта серия видеороликов была первоначально создана во время протоколов инструкций COVID для облегчения гибридного обучения курса Принципов двигателей внутреннего сгорания Университета Кентукки, Департамента биосистем и сельскохозяйственной инженерии.
Студенты должны были просмотреть видео перед тем, как собраться в небольших группах, чтобы обсудить содержание и ответить на вопросы. Видео публикуются здесь в качестве ресурса, который другие преподаватели и студенты могут использовать в учебных занятиях по курсу двигателей. Создатели видео приветствуют отзывы о том, как используются видео, и предложения о новых ресурсах.
Инструктор, представляющий эти видеоролики, — доктор Тим Стомбог. Он был преподавателем в Университете Кентукки с 2000 года и проводил расширение, исследования и обучение в различных областях, связанных с машинными системами и автоматизацией.
Краткое описание каждого видео представлено ниже вместе со ссылкой на соответствующее видео на YouTube.
Рекомендуемая ссылка:
Stombaugh, Tim. (2022). Учебные ресурсы из AEN / TSM 220: Принципы работы двигателей внутреннего сгорания [серия видео]. Факультет биосистем и сельскохозяйственной инженерии Университета Кентукки. https://www.
uky.edu/bae/instructional-resources-internal-combustion-engines
1. Мощность, крутящий момент и скорость
Двигатели часто классифицируют по выходным характеристикам, а именно по выходной мощности. В этих видеороликах исследуются концепции силы, крутящего момента, энергии и скорости, а также то, насколько эти концепции важны для понимания мощности.
1а. Сила и крутящий момент Сила и крутящий момент Объясняет основные понятия силы и крутящего момента.
1б. Работа, энергия и мощность Объясняет, как действие силы и крутящего момента создает мощность.
2. Пример расчета мощности, крутящего момента и скорости
Представлено несколько примеров расчета крутящего момента, скорости и мощности. Эти примеры основаны на концепциях, обсуждавшихся в разделе 1, и сосредоточены на том, как управлять единицами измерения и поддерживать их согласованность посредством вычислений.
2а. Пример линейной мощности Представляет собой пример расчета мощности, создаваемой линейной силой, действующей на объект.
2б. Пример вращательной мощности Представляет пример расчета мощности, производимой двигателем, с учетом его крутящего момента и скорости.
2с. Расчет крутящего момента, СИ Представляет другой расчет крутящего момента-скорости-мощности с использованием единиц СИ.
3. Основные принципы работы двигателей внутреннего сгорания
Двигатели внутреннего сгорания на самом деле представляют собой устройства для переоборудования двигателей. Они преобразуют потенциальную энергию, запасенную в химическом топливе, в термодинамическую энергию путем сжигания (сгорания) топлива, а затем в механическую энергию, заставляя вращаться вал. Эти видеоролики исследуют основные принципы того, как происходит это преобразование энергии.
3а. Функциональные принципы поршневых двигателей внутреннего сгорания Объясняет, как топливо сгорает для создания термодинамической энергии, вызывающей движение поршня, что в конечном итоге приводит к вращению вала.
3б.
4-тактные двигатели Подробно рассказывается о том, как работают 4-тактные двигатели.
3с. 2-тактные двигатели Более подробно рассказывается о том, как работают 2-тактные двигатели и чем они отличаются от 4-тактных двигателей.
3д. Конфигурации двигателя Показывает несколько примеров различных конфигураций однопоршневых и многопоршневых двигателей.
4. Количественная оценка объема двигателя
Объем двигателя часто определяется рабочим объемом и степенью сжатия. В этих видеороликах показано, как измеряются эти величины, и показано несколько примеров расчета.
4а. Рабочий объем двигателя Исследует понятие рабочего объема двигателя и способы его расчета.
4б. Степень сжатия Объясняется, как рассчитывается степень сжатия, и объясняется, почему она важна для работы двигателя.
5. Измерение характеристик двигателя
Измерение характеристик двигателя Объясняет, как измеряются характеристики двигателя с помощью динамометров.
6. Системы зажигания
Двигатели обычно делятся на две основные категории по способу воспламенения топлива внутри двигателя: искровое зажигание и воспламенение от сжатия. В этих видеороликах рассказывается об основных различиях между этими типами двигателей и о том, как они связаны с типом топлива, используемого двигателем. Они также изучают основные компоненты, используемые в системах искрового зажигания.
6а. Системы зажигания Объясняет различия между двигателями с искровым и компрессионным зажиганием.
6б. Компоненты искрового зажигания Описывает четыре основных компонента систем искрового зажигания.
6с. Работа системы искрового зажигания Объясняет, как компоненты системы искрового зажигания работают вместе для создания воспламеняющей искры в двигателе.
7. Системы подачи топлива
Количество топлива и воздуха, подаваемых в двигатель, имеет решающее значение для оптимальной работы. Существует ряд различных методов, которые можно использовать для управления топливно-воздушной смесью.
Эти видеоролики описывают основные цели системы подачи топлива в двигателе и основные методы карбюрации и впрыска.
7а. Введение в системы подачи топлива Выделяет основные цели любой системы подачи топлива и знакомит с концепциями карбюратора и впрыска.
7б. Принципы карбюратора Объясняет принцип Бернулли и то, как он используется карбюраторами для создания топливно-воздушной смеси.
7с. Технология карбюратора Подробно рассказывается об основных типах и функциях карбюраторов, а также рассказывается о сложности, которая может существовать в более совершенных системах карбюратора.
7д. Системы впрыска в двигателях с воспламенением от сжатия Описывает основные компоненты топливной системы, используемые в двигателях с воспламенением от сжатия.
7д. Системы впрыска топлива в двигателях с искровым зажиганием Попытки прояснить распространенную путаницу в отношении того, как технология впрыска используется в двигателях с искровым зажиганием, и в чем отличия от впрыска в двигателях с воспламенением от сжатия.
8. Контроль скорости для двигателей внутреннего сгорания
Важно иметь возможность контролировать скорость двигателя внутреннего сгорания, чтобы предотвратить повреждение от превышения скорости и постоянно поддерживать надлежащую рабочую скорость для применения. Эти видеоролики объяснят важность контроля скорости и общие механизмы для достижения надлежащего контроля скорости.
8а. Регуляторы Представляет функциональное значение регуляторов и принципы работы основных механических регуляторов.
8б. Регуляторы малых двигателей Объясняет функцию основных механических регуляторов, обычно используемых на небольших бензиновых двигателях.
8с. Управление регулятором Показывает, как на кривые характеристик крутящего момента и скорости двигателя влияет регулятор двигателя. Обсуждаемые концепции включают наклон регулятора и выбор двигателя.
9. Клапанные механизмы
Способность подавать воздух и топливо в двигатель и выпускать выхлопные газы часто является одним из основных ограничивающих факторов для работы двигателя.
Клапаны являются ключевой частью этого газообмена. В этих видеороликах объясняются функциональные требования к клапанному механизму двигателя и освещаются основные компоненты распространенных систем клапанного механизма.
9а. Клапаны Перечисляет функциональные требования к клапанам двигателя и показывает общие компоненты различных конфигураций клапанного механизма.
9б. Распределительные валы Объясняет функции и особенности распределительных валов в клапанном механизме.
9с. Регулировка клапана и синхронизация Объясняет важность регулировки и синхронизации движения клапана с использованием диаграмм опережения зажигания.
10. Принципы термодинамики двигателей внутреннего сгорания
Эти видеоролики углубляются в теорию работы двигателя, рассматривая основные термодинамические процессы, как показано на кривых зависимости давления от объема. Эти обсуждения помогают нам понять, как давление в камере сгорания влияет на работу двигателя.
Тогда легче понять влияние различных модификаций двигателя на характеристики двигателя.
10а. Термодинамика двигателя Объясняет, что такое кривые P-V и как они связаны со сгоранием в двигателе.
10б. Модификации кривой PV Пошагово рассмотрим несколько примеров распространенных модификаций двигателя, как они влияют на кривую PV для этого двигателя и, в конечном счете, какое влияние они оказывают на производительность двигателя.
10с. Реальные кривые PV Показывает, чем реальные кривые PV для двигателей отличаются от идеальных кривых, и иллюстрирует важность инноваций и дизайна современных двигателей.
11. Турбокомпрессоры и нагнетатели
Турбокомпрессоры и нагнетатели — это устройства, используемые во многих различных коммерческих и высокопроизводительных двигателях для увеличения мощности двигателя. В этом видеоролике объясняется, как работают эти устройства и как они влияют на характеристики двигателя, влияя на кривые P-V двигателя.
12. Свойства топлива
Очевидно, что топливо, используемое в двигателе, напрямую влияет на его работу и характеристики. В этих видеороликах рассматриваются несколько ключевых физических и химических свойств топлива и то, как они влияют на работу двигателя.
12а. Свойства топлива Знакомит с наиболее важными свойствами топлива и приводит несколько примеров различных нефтяных и возобновляемых видов топлива, используемых в двигателях.
12б. Характеристики топлива Показывает математический способ оценки влияния различных свойств топлива на характеристики двигателя.
12с. Самовоспламенение Исследует свойства самовоспламенения топлива, количественно определяемые октановым числом или цетановым числом, и то, как они влияют на работу и характеристики двигателей с искровым и компрессионным зажиганием.
12д. Топливная эффективность Показывает, как количественно оценить эффективность двигателя путем сравнения эквивалентной мощности топлива, потребляемого двигателем, с вырабатываемой мощностью.
13. Процессы сгорания
В этих видеороликах более подробно рассматриваются процессы сгорания, происходящие в двигателе, путем рассмотрения основных химических реакций. Эти концепции помогают учащимся понять важность соотношения воздух/топливо при сгорании, а также причины образования нежелательных газов в выхлопных газах.
13а. Теория горения Использует базовые знания химии для создания уравнения химической реакции, управляющего сгоранием топлива в камере сгорания.
13б. Соотношение воздух-топливо Показывает, как рассчитать идеальное соотношение воздух/топливо для сжигания различных видов топлива.
13с. Причины выбросов Обсуждается, как выбросы образуются в выхлопных газах двигателя из-за отклонений от идеальной реакции сгорания.
13д. Стратегии контроля выбросов Объясняет общие методы и устройства, используемые в современных двигателях для снижения вредных выбросов.
14. Охлаждение двигателя
Большая часть энергии топлива, потребляемой двигателем, которая не преобразуется в полезную выходную мощность, приводит к выработке тепла.
Это видео иллюстрирует важность охлаждения двигателя для предотвращения повреждений и показывает примеры различных методов охлаждения. Видео
15. Смазка двигателя
В технологии смазки двигателя реализовано множество технических достижений. В этих видеороликах рассматриваются различные типы систем смазки, которые используются в двигателях, и свойства жидкостей, используемых в этих системах.
15а. Системы смазки Описывает основные типы систем смазки, которые используются в двигателях различных размеров.
15б. Свойства смазочных материалов Перечисляет и объясняет критические свойства смазочных жидкостей и способы выбора подходящей жидкости для двигателя.
Посмотрите процесс горения внутри прозрачного двигателя в режиме Super Slo-Mo
Посмотрите процесс сгорания внутри прозрачного двигателя в режиме Super Slo-Mo
Приготовьтесь к взрывной реакции в видео 4K.
TRODesigns/YouTube
Хотя страны во всем мире постепенно отказываются от производства транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания, следует отдать должное четырехтактным двигателям за то, что они были невероятно надежными машинами на протяжении более века.
Теперь, благодаря видео на канале YouTube TROdesigns , представленному нашему вниманию The Drive, , вы можете увидеть процесс внутри одного из типов двигателей, которые приводили транспорт в действие на протяжении десятилетий.
Акриловый цилиндр как окно в процесс сгорания
Сотрудники TROdesigns взяли двигатель Honda XR76 1977 года и заменили его металлический цилиндр прозрачным вариантом из акрила, чтобы они могли записывать процесс сгорания с помощью высокоскоростная камера с разрешением 4K.
Конечно, акрил не очень подходит для сильного нагрева процесса горения. Поэтому они также удлинили цилиндр, чтобы снизить степень сжатия двигателя — соотношение между объемом цилиндра и камерой сгорания — с 9От 0,5:1 до 8,7:1, чтобы позволить двигателю работать дольше, прежде чем он выйдет из строя. Таким образом, они дали себе достаточно времени, чтобы снять необходимые кадры. Поршень также был отполирован, и были добавлены специальные поршневые кольца, чтобы предотвратить поломку.
Двигатели внутреннего сгорания выводятся из эксплуатации в замедленной съемке
Видео (встроенное выше) показывает механическую обработку поршневых колец, а также сборку двигателя перед тем, как показать двигатель в движении примерно на 13-й минуте . На четких видеозаписях видно, как шестерня клапана и поршень движутся вместе в замедленной съемке, а также пламя внутри удивительно прочного акрилового цилиндра во время процесса сгорания. Это впечатляет, и это может быть самая подробная видеозапись двигателя, которую мы видели с тех пор, как группа инженеров адаптировала дизельный двигатель для работы на бензине.
Самое популярное
Ролик просто завораживает: от движения поршня в замедленной съемке под разными углами до звука двигателя, когда адаптированный поршень движется в реальном времени. И акриловый цилиндр тоже выглядит на удивление прочным, так как внутренность двигателя все еще хорошо видна даже после довольно продолжительной работы.