Презентация, доклад Двигатель внутреннего сгорания ( ДВС)

Селиверстов Ю.И.

Москва
2017

так далее. Однако чаще всего извлечь ее трудно, а порой и невозможно. Наиболее легко на нужды человека может быть использована внутренняя энергия лишь некоторых, образно говоря, "горючих" и "горячих" тел. К ним относятся: нефть, уголь, теплые источники вблизи вулканов и так далее. Рассмотрим один из примеров использования внутренней энергии таких тел.

работу – поднял пробку.

Евнутренняя пара Ек пробки

Заменим пробирку металлическим цилиндром, а пробку – плотно пригнанным поршнем.

Евнутренняя пара А поршня

Тепловой двигатель – это машина, в которой внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

в Англии ещё в 1698 г. военным инженером Томасом Сэйвери. Он создал паровой водоподъёмник, предназначавшийся для осушения шахт и перекачивания воды, и ставший прототипом паровой машины.
  Машина Сэйвери работала следующим образом: сначала герметичный резервуар наполнялся паром, затем внешняя поверхность резервуара охлаждалась холодной водой, отчего пар конденсировался, и в резервуаре создавался частичный вакуум. После этого вода, например, со дна шахты засасывалась в резервуар через заборную трубу и после впуска очередной порции пара выбрасывалась наружу через выпускную трубу. Затем цикл повторялся, но воду можно было поднимать только с глубины менее 10,36 м, поскольку в действительности её выталкивало атмосферное давление.

«огневая машина» французского изобретателя Дени Папена, объединявшая в одном устройстве котел для парообразования и рабочий цилиндр с поршнем.
Сначала в 1674 г., основываясь на идее Кристиана Гюйгенса, Папен построил пороховой двигатель, принцип действия которого основывался на воспламенении в цилиндре пороха и перемещении поршня внутри цилиндра под воздействием пороховых газов. Когда избыток газов выходил из цилиндра через специальный клапан, а оставшийся газ охлаждался, в цилиндре создавался частичный вакуум, и поршень возвращался в исходное положение под действием атмосферного давления.   Эта машина была не очень удачной, но она навела Папена на яркую мысль заменить порох водой. И в 1698 г. он построил паровую машину.

Коули построил паровой насос, опыты по совершенствованию которого продолжались около 10 лет, пока он не начал исправно работать (1712). В этой установке двигатель соединён с насосом. Своё изобретение Ньюкомен не мог запатентовать, т.к. паровой водоподъёмник был запатентован в 1698 Т. Свери, с которым Ньюкомен позднее сотрудничал. Паровая машина Ньюкомен не была универсальным двигателем и могла работать только как насос. Однако заслуга Ньюкомен в том, что он одним из первых реализовал идею использования пара для получения механической работы.

Первая паровая машина была установлена на угольной шахте в Стаффордшире в 1712 г.

свое изобретение. Патент он в 1769 г. получил, но построить паровую машину ему долго не удавалось. И только в 1776 г. при материальной поддержке доктора Ребека, основателя первого металлургического завода в Шотландии, паровая машина Уатта была, наконец, построена и успешно прошла испытание.

  В 1781 г. Джеймс Уатт получил патент на изобретение второй модели своей машины. В 1782 г. эта замечательная машина, первая универсальная паровая машина «двойного действия», была построена.

  Универсальный паровой двигатель двойного действия с непрерывным вращением (паровая машина Уатта) получил широкое распространение и сыграл значительную роль в переходе к машинному производству.

тепловая энергия, выделяющаяся при этом, преобразуется в механическую работу.

ДВС

Бензин

Керосин

Соляра

Нефть

Газ

Тепловая энергия

Механическая работа

(Германия) Николаус Август Отто. Над его конструкцией изобретатель напряженно трудился и добился более высокого КПД, чем у существовавших тогда паровых машин.

Первый двигатель, работавший светильном газе, изобрёл в 1860 году французский механик Этьен Ленуар (1822-1900). Рабочим топливом в его двигателе служила смесь светильного газа (горючие газы в основном метан и водород) и воздуха. Конструкция имела все основные черты будущих автомобильных двигателей: две свечи зажигания, цилиндром с поршнем двустороннего действия, двухтактный рабочий цикл. И всё же конструкция Э. Ленуара была лишь прообразом реального двигателя, она требовала серьёзного усовершенствования. Достаточно сказать, что её коэффициент полезного действия составлял всего 0.04, т.е. Лишь 4% теплоты сгоревшего газа тратилось на полезную работу, а остальные 96% уходили с отработанными газами. Нагревали корпус и т.п. Надёжно работали свечи выпускной золотник, для охлаждения двигателя требовалось очень много воды.

В 1862 г. Французский инженер Альфонс Бо Де Роша. предложил идею четырёхтактного двигателя: обязательным моментом работы последнего становилось сжатие рабочей смеси газа с воздухом. Однако осуществить свою идею Бо Де Роша не сумел.

до другой.

Мертвыми точками называются крайние верхнее и нижнее положения поршня, где его скорость равна нулю. Верхняя мертвая точка сокращенно обозначается в.м.т., нижняя мертвая точка – н.м.т

Верхняя мертвая точка

Нижняяя мертвая точка

S

Рабочим циклом называется совокупность процессов, периодически повторяющихся в определенной последовательности в цилиндре.

Такт – это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

В четырехтактном двигателе рабочий цикл совершается за четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание и расширение) и выпуск, или, иначе говоря, за два оборота коленчатого вала.

т. е. за 2 оборота коленчатого вала.

Первый такт – впуск

Второй такт – сжатие

Третий такт – рабочий ход

Четвертый такт – выпуск

вследствие увеличения объема в цилиндре создается разрежение, под действием которого из карбюратора через открывающийся впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь (паров бензина с воздухом). В цилиндре горючая смесь смешивается с оставшимися в нем от предыдущего рабочего цикла отработавшими газами и образует рабочую смесь.       

оба клапана закрыты. Так как объем в цилиндре уменьшается, то происходит сжатие рабочей смеси. Смесь сжимается до давления 0,8-2 Мн./м2 (8-20 кгс/см2) температура смеси в конце сжатия составляет 200- 400°C .

и быстро сгорает (за 0,001 – 0,002 с ). При этом происходит выделение большого количества тепла и газы, расширяясь, создают сильное давление на поршень, перемещая его вниз. Сила давления газов от поршня передается через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, создавая на нем определенный крутящий момент. Таким образом, во время рабочего хода происходит преобразование тепловой энергии в механическую работу.

Третий такт – рабочий ход

отработавшие газы наружу через открывающийся выпускной клапан
Из рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается только в течение рабочего хода, а остальные три такта являются вспомогательными.
Для равномерности вращения коленчатого вала на его конце устанавливают маховик, обладающий значительной массой. Маховик получает энергию при рабочем ходе, и часть ее отдает на совершение вспомогательных тактов

Четвертый такт – выпуск.

И функция, выполняемая тепловым расширением в двигателях внутреннего сгорания не так проста, как это кажется на первый взгляд. Да и не существовало бы двигателей внутреннего сгорания без использования теплового расширения газов. И в этом мы легко убедились, рассмотрев подробно принцип работы ДВС, их рабочие циклы – вся их работа основана на использовании теплового расширения газов. Но ДВС – это только одно из конкретных применений теплового расширения. И судя по тому, какую пользу приносит тепловое расширение людям через двигатель внутреннего сгорания, можно судить о пользе данного явления в других областях человеческой деятельности.
И пускай проходит эра двигателей внутреннего сгорания, пусть у них есть много недостатков, пусть появляются новые двигатели, не загрязняющие окружающую среду и не использующие функцию теплового расширения, но первые ещё долго будут приносить пользу людям, и люди через многие сотни лет будут по доброму отзываться о них, ибо они вывели человечество на новый уровень развития, а пройдя его, человечество поднялось ещё выше.

определением КПД механизма?
А) произведение полезной работы на полную работу. Б) отношение полезной работы к полной работе. В) отношение полной работы к полезной. Г) отношение работы ко времени, за которое она была совершена.
2. С помощью машины совершена полезная работа А2, полная работа при этом была равна А1. Какое из приведённых ниже выражений определяет коэффициент полезного действия машины?
А) А1+А2. Б) А1-А2. В) А2-А1. Г) А2/А1.

Проверь себя:

энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, идёт на совершение полезной работы.
Б)…70% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, идёт на совершение полезной работы.
В)…30% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, преобразуется во внутреннюю энергию деталей двигателя.
Г)…30% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, преобразуется во внутреннюю энергию пара.

энергия топлива полностью превращается в механическую энергию. В)…внутренняя энергия топлива частично превращается в механическую энергию. Г)…механическая энергия частично превращается во внутреннюю энергию.
5. КПД паровой машины меньше КПД двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Это объясняется тем, что:
А)…удельная теплота сгорания угля меньше удельной теплоты сгорания бензина. Б)…температура пара меньше температуры горючей смеси в ДВС. В)…давление пара меньше давления горючей смеси в ДВС. Г)…плотность пара меньше плотности горючей смеси.

2. г),
3. а),
4. в),
5. в).

Правильные ответы:

на земле. Они сыграли огромную роль в развитии различных отраслей промышленности, сельского хозяйства и науки.
Хоть в последнее несколько лет начинают набирать популярность электромобили, автомобили, работающие на солнечных батареях, более чем уверен, что двигатели внутреннего сгорания будут пользоваться такой же популярностью и будут так же востребованы, как и сейчас.