Двигатель внутреннего сгорания

Задача

Автомобиль, развивая силу тяги 2500 H ,тратит за 1 час 15,6 кг бензина. Какова скорость автомобиля, если на работу по его движению тратится 25 % энергии, выделяющейся при сгорании бензина ?

Урок физики в 8 классе

Двигатель

внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания – очень распространенный вид теплового двигателя. Топливо в нем сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Отсюда и происходит название этого двигателя.

В цилиндре такого двигателя периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха. Температура газообразных продуктов сгорания достигает 1600 – 1800 0 С.

Название " автомобиль " происходит от греческого слова autos - " сам " и латинского mobilis - " подвижный ».

• Начало создания автомобиля было положено более двухсот лет назад когда стали изготовлять "самодвижущиеся" повозки.

• В 1752 г. русский механик-самоучка крестьянин Л.Шамшуренков создал довольно совершенную для своего времени " самобеглую коляску ", приводимую в движение силой двух человек.

• Широкое распространение автомобиля как транспортного средства начинается с появлением быстроходного двигателя внутреннего сгорания.

На фото первый автомобиль с ДВС . 1860 год

История автомобилей.

Первый автомобиль Г.Форда (1892г.)

История автомобилей.

Первый русский автомобиль с двигателем внутреннего сгорания построенный

Е. А. Яковлевым,

П. А. Фрезе (1896г.)

История автомобилей.

Легковые электромобили

И. В. Романова (1899г.)

История автомобилей.

Электрический омнибус

И. В. Романова (1899г.)

История автомобилей.

Электрический омнибус «Дукс» (1901г.)

История автомобилей.

Первый

русский

автомобиль

«Руссо – Балт» (1908г.)

Двигателю предстояло стать весьма слаженно работающей системой, состоящей из большого количества деталей. Всего этого удалось достичь, более того, несмотря на все усовершенствования, двигатель внутреннего сгорания в принципе сохранил свои черты до наших дней.

Карбюраторный двигатель

• карбюратор – устройство для смешивания бензина с воздухом в нужных пропорциях.

Карбюраторный двигатель – двигатель, в котором горючая смесь приготовляется вне камеры сгорания (карбюраторе) и воспламеняется в камере сгорания свечой зажигания.

Из истории

Первый такой двигатель был создан Э. Ленуаром в 1860. Это был двухтактный двигатель, работавший на газообразном топливе. Смесь топлива и воздуха подготавливалась вне цилиндра двигателя в специальном смесителе.

Создателем четырехтактного двигателя со внешним смесеобразованием стал немецкий конструктор Август Отто, который в 1867 на Парижской выставке получил Золотую медаль за свой четырехтактный газовый двигатель. По сравнению с двигателем Ленуара новый мотор расходовал в два раза меньше топлива. Двигатель Отто мог работать на самом различном газообразном топливе: светильном газе, доменном газе, природном газе и газогенераторном. Они очень быстро нашли распространение. В течение 10 лет было реализовано свыше 30 тыс. таких двигателей.

Основные части ДВС:

• 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 этого двигателя состоит из нескольких повторяющихся друг за другом этапов, или, как говорят, тактов. Всего их четыре. Отсчет тактов начинается с момента, когда поршень находится в крайней верхней точке, и оба клапана закрыты.

• Первый такт называется впуск (рис. "а"). Впускной клапан открывается, и опускающийся поршень засасывает бензино-воздушную смесь внутрь камеры сгорания. После этого 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 почти мгновенно сгорает, и в цилиндре возникает высокая температура. Это приводит к сильному возрастанию давления, и горячий газ совершает полезную работу – толкает поршень вниз.

• Четвертый такт – выпуск (рис "г"). Выпускной клапан открывается, и поршень, двигаясь вверх, выталкивает газы из камеры сгорания в выхлопную трубу. Затем клапан закрывается.

Четырехтактный

Двухтактный

Дизельный двигатель.

• В 1892 г. немецкий инженер

Р. Дизель получил патент (документ, подтверждающий изобретение) на двигатель, впоследствии названный его фамилией.

Дизельный двигатель - это поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе с воспламенением от сжатия.

Из истории

Немецкий инженер Р. Дизель получил патент на это изобретение в 1892 и сумел заинтересовать им два ведущих завода Германии. Основная конструкция двигателя Дизеля получила оформление в результате

многолетней работы конструкторов

Аугсбургского машиностроительного завода и завода Круппа. К 1897 двигатель был изготовлен, испытан и поступил на рынок.

Принцип работы:

• В цилиндры двигателя Дизеля попадает только воздух. Поршень, сжимая этот воздух, совершает над ним работу и внутренняя энергия воздуха возрастает настолько, что впрыскиваемое туда топливо сразу же самовоспламеняется. Образующиеся при этом газы выталкивают поршень обратно, осуществляя рабочий ход.

Такты работы:

• всасывание воздуха;
• сжатие воздуха;
• впрыск и сгорание топлива – рабочий ход поршня;
• выпуск отработавших газов .

Существенное отличие: запальная свеча становится ненужной, и ее место занимает форсунка – устройство для впрыскивания топлива; обычно это низкокачественные сорта бензина.

Некоторые сведения о двигателях

Тип двигателя

Карбюраторный

История создания

Дизельный

Впервые запатентован в 1860 г. французом Ленуаром; в 1878 г. построен нем. изобретателем Отто и инженером Лангеном  

Рабочее тело

Изобретен в 1893 г. немецким инженером Дизелем

Воздух, насыщ. парами бензина  

Топливо

Воздух

Бензин  

Макс. давление в камере  

Т при сжатии рабочего тела  

6  10 5 Па

Мазут, нефть

Т продуктов сгорания топлива  

1,5  10 6  — 3,5  10 6 Па

360—400 ºС

КПД:

для серийных машин

для лучших образцов  

500—700 ºС

1800 ºС

Применение

1900 ºС

20—25%

35%

30—38%

45%

В легковых машинах сравнительно небольшой мощности

В более тяжелых машинах большой мощности (тракторы, грузовые тягачи, тепловозы).

• двигатели внутреннего сгорания в течение XX века определяли, с одной стороны , развитие автомобилестроения , с другой — загрязнение окружающей среды .

• Что только не предложено на замену портящим воздух продуктам нефтепереработки! Спирт, соевое масло, метанол… Время от времени возрождается интерес к двигателю внешнего сгорания, способному работать на жидком топливе и даже на измельченном в пыль каменном угле , — полагают, что он даст меньше вредных выбросов. Проектируют двигатели на водороде, пытаясь свести к минимуму опасность его взрыва…

• И все же именно эта проблема поставила производителей автомобилей перед необходимостью искать какие-то новые решения , иначе столь привычное нам средство передвижения станет нашим главным экологическим противником .

EP Airstreak 500 Readyset - модель гоночного катера с электромотором.

Первый мотоцикл с электромотором EV-X7

В США создали кроссовый

мотоцикл с электромотором