Назначение и классификация двигателей внутреннего сгорания

Двигатель
внутреннего сгорания —
это устройство, в котором химическая
энергия топлива превращается в полезную
механическую работу.

ДВС
классифицируют:

а)По
назначению — делятся на транспортные,
стационарные и специальные.

б)По
роду применяемого топлива — легкие
жидкие (бензин, газ), тяжелые жидкие
(дизельное топливо).

в)
По способу образования горючей смеси —
внешнее (карбюратор) и внутреннее у
дизельного ДВС.

г)
По способу воспламенения (искра или
сжатие).

д)
По числу и расположению цилиндров
разделяют рядные, вертикальные,
оппозитные, V-образные, VR-образные и
W-образные двигатели.

В
поршневом ДВР для обеспечения его работы
имеются след.механизмы: кривошипно-шатунный
механизм, механизм газораспределения
и система питания и охлаждения.

7. Общее
   устройство двигателей внутреннего
   сгорания

Поршневые
двигатели внутреннего сгорания
классифицируются по количеству тактов
в рабочем цикле на двухтактные
и четырёхтактные.

Рабочий
цикл в поршневых двигателях внутреннего
сгорания состоит из пяти процессов:
впуска, сжатия, сгорания, расширения и
выпуска. В двигателе рабочий цикл может
быть осуществлен по следующей широко
применяемой схеме:

1.
В процессе впуска поршень перемещается
от верхней
мертвой точки (в.м.т.)
к нижней мертвой
точке (н.м.т.),
а освобождающееся надпоршневое
пространство цилиндра заполняется
смесью воздуха с топливом. Из-за разности
давлений во впускном коллекторе и внутри
цилиндра двигателя при открытии впускного
клапана смесь поступает (всасывается)
в цилиндр в момент времени, называемый
углом открытия впускного клапана φа.

Воздушно-топливная
смесь и продукты сгорания (всегда
остающиеся в объёме пространства сжатия
от предыдущего цикла), смешиваясь между
собой, образуют рабочую смесь. Тщательно
приготовленная рабочая смесь повышает
эффективность сгорания топлива, поэтому
её подготовке уделяется большое внимание
во всех типах поршневых двигателей.

Количество
воздушно-топливной смеси, поступающее
в цилиндр за один рабочий цикл, называется
свежим зарядом, а продукты сгорания,
остающиеся в цилиндре к моменту
поступления в него свежего заряда —
остаточными газами.

Чтобы
повысить эффективность работы двигателя,
стремятся увеличить абсолютную величину
свежего заряда и его весовую долю в
рабочей смеси.

2.
В процессе сжатия оба клапана закрыты
и поршень, перемещаясь от н.м.т. к в.м.т.
и уменьшая объём надпоршневой полости,
сжимает рабочую смесь (в общем случае
рабочее тело). Сжатие рабочего тела
ускоряет процесс сгорания и этим
предопределяет возможную полноту
использования тепла, выделяющегося при
сжигании топлива в цилиндре.

Двигатели
внутреннего сгорания строятся с возможно
большей степенью сжатия, которая в
случаях принудительного зажигания
смеси достигает значения 10—12, а при
использовании принципа самовоспламенения
топлива выбирается в пределах 14—22.

3.
В процессе сгорания происходит окисление
топлива кислородом воздуха, входящего
в состав рабочей смеси, вследствие чего
давление в надпоршневой полости резко
возрастает.

В
рассматриваемой схеме рабочая смесь в
нужный момент вблизи в.м.т. поджигается
от постороннего источника с помощью
электрической искры высокого напряжения
(порядка 15 кв). Для подачи искры в цилиндр
служит свеча зажигания, которая
ввер­тывается в головку цилиндра.

Для
двигателей с воспламенением топлива
от тепла, выделяющегося от предварительно
сжатого воздуха, запальная свеча не
нужна. Такие двигатели снабжаются
специальной форсункой, через которую
в нужный момент в цилиндр впрыскивается
топливо под давлением в 100 ÷ 300 кГ/см² (≈
10—30 Мн/м²) и более.

4.
В процессе расширения раскаленные газы,
стремясь расшириться, перемещают поршень
от в.м.т. к н.м.т. Совершается рабочий ход
поршня, который через шатун передает
давление на шатунную шейку коленчатого
вала и проворачивает его.

5.
В процессе выпуска поршень перемещается
от н.м.т. к в.м.т. и через второй открывающийся
к этому времени клапан, выталкивает
отработавшие газы из цилиндра. Продукты
сгорания остаются только в объёме камеры
сгорания, откуда их нельзя вытеснить
поршнем. Непрерывность работы двигателя
обеспечивается последующим повторением
рабочих циклов.

Процессы,
связанные с подготовкой рабочей смеси
к сжиганию её в цилиндре, а также
освобождением цилиндра от продуктов
сгора­ния, в одноцилиндровых двигателях
осуществляются движением поршня за
счёт энергии маховика, которую он
накапливает в про­цессе рабочего
хода.

В
многоцилиндровых двигателях вспомогательные
ходы каждого из цилиндров выполняются
за счёт работы других (соседних) цилиндров.
Поэтому эти двигатели в принципе могут
работать без маховика.

Для
удобства изучения рабочий цикл различных
двигателей расчленяют на процессы или,
наоборот, группируют процессы рабочего
цикла с учетом положения поршня
относительно мертвых точек в цилиндре.
Это позволяет все процессы в поршневых
двигателях рассматривать в зависимости
от перемещения поршня, что более удобно.

Часть
рабочего цикла, осуществляемая в
интервале перемещения поршня между
двумя смежными мертвыми точками,
называется тактом.

Такту,
а следовательно, и соответствующему
ходу поршня присваивается название
процесса, который является основным
при данном перемещении поршня между
двумя его мертвыми точками (положениями).

В
двигателе каждому такту (ходу поршня)
соответствуют, например, вполне
определённые основные для них процессы:
впуск, сжатие, расширение, выпуск. Поэтому
в таких двигателях различают такты:
впуска, сжатия, расширения и выпуска.
Каждое из этих четырёх названий
соответственно присваивается ходам
поршня.

В
любых поршневых двигателях внутреннего
сгорания рабочий цикл складывается из
рассмотренных выше пяти процессов по
ра­зобранной выше схеме за четыре
хода поршня или всего за два хода поршня.
В соответствии с этим поршневые двигатели
подразделяют на двух- и четырёхтактные.

7. Назначение
   и устройство кривошипно-шатунного и
   газораспределительного механизмов
   двигателя.

Крив..
преобразует прямолинейное
возвратнопоступательное движение
поршня во вращательном движении
коленчатого вала.

Механизм
газораспределения – предназначен для
впуска горюч.смеси или воздуха и выпуска
из него отработавших газов.

7. Система
   питания, охлаждение двигателей

Система
питания предназначена для приготовления
горючей смеси, и подвода её в цилиндр
или подачи топлива в цилиндр.

Система
питания карбюр.двиг. состоит из фильтра
грубой очистки диафрагменного топливного
налога, фильтра тонкой очистки карбюратора,
и топлива воздухопровода. Система
дизеля: фильтры грубой очистки,
подкачив.насоса, насоса высокого
давления.

Система
питания двигателя на сжатом газе из
баллонов, расходного клапана, редуктора,
дозирующего устройства. Система питания
двигателя на сжиженном газе: баллоны,
накопит. и констр.вентиля, расходный
вентиль, испарения редуктора
корбюр.смесителя.

Система
охлаждения – для отвода теплоты от
нагретых деталей в атмосферы . Может
быть жидкостной или воздушной.

Наиболее
распространенная жидкостная система
(принудительная). На состоит из нососа,
паровоздушного клапана, радиатора,
термостата, термометра, вентелятора.
Воздушная система состоит из венелятора.

7. Смазочная
   система и система пуска двигателя

Система
включает масляный насос, фильтр очистки
масла, водомасляный теплообменник,
картер масляный, маслоналивную горловину,
трубку и указатель уровня масла.

Систем
пуска служит для пуска основного
двигателя. Для этого используется
стартер или пуск. карбюратор двигателя.

7. Основные
   понятия и определения двигателя
   внутреннего сгорания

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

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

Ход
поршня (S)
– расстояние по оси цилиндра между
мертвыми точками

Рабочий
объем цилиндра (Vр)-
объем, освобождаемый поршнем при
перемещении от НМТ до ВМТ

Объем
камеры сгорания(Vc)
– объем под поршнем находящимся в ВМТ

Полный
объем цилиндра – сумма объемов камеры
сгорания и раб.цилиндра,т.е.объем над
поршнем

Литраж
двигателя (Vл)
– сумма раб.объемов всех цилиндров.
Vл=Vp*i

Степень
сжатии (Е) – отношение полного объема
цилиндра к объему камеры сгорания
E=Vп/Vc

За
время работы двигателя внутреннего
сгорания в его цилиндрах происходят
периодически сменяющиеся процессы,которые
обуславливают работу двигателя.
Совокупность этих процессов называется
рабочим циклом.

Такт
– это часть рабочего цикла,движение от
НМТ до ВМТ.

Классификация двигателей. Типы двигателей, их назначение, устройство и принцип работы

Классификация двигателей включает в себя несколько больших групп этих устройств. Стоит отметить, что каждая отдельная группа, в свою очередь, разделяется на еще несколько более мелких. Это обосновано тем, что на сегодняшний день человеком было изобретено огромное количество различного рода двигателей.

Способ приготовления смеси

Классификация двигателей внутреннего сгорания может также осуществляться по тому, каким способом было приготовлено топливо для их работы. К примеру, выделяют два основных вида — это с внешним смесеобразованием и с внутренним смесеобразованием. Под смесеобразованием понимают процесс, в результате которого получают топливо для работы двигателя. Под внешним смесеобразованием понимают процесс приготовления топлива для работы двигателя вне его пределов, то есть в карбюраторе или в смесителе. Естественно, что к этой группе относят те виды этих устройств, которые не способны производить смесь самостоятельно.

К внутреннему смесеобразованию относится тот случай, когда процесс производства смеси происходит непосредственно в самом цилиндре двигателя.

Жидкое топливо

Двигатели на жидком топливе относятся к типу ракетных двигателей, то есть используются для запуска ракет. Состоит такое устройство из следующих частей:

• Камера сгорания с соплом. Эти элементы служат для того, чтобы преобразовывать химическую энергию топлива в тепловую. После завершения этого процесса начинается следующий, суть которого, заключается в последующем превращении уже имеющейся тепловой энергии, в кинетическую. Тут важно отметить, что камера сгорания, как и сопло, и впрыскивающее устройство, считаются отдельным агрегатом.
• Следующими элементами являются клапаны регулировки подачи топлива, а также непосредственно сам двигатель. Предназначение этих клапанов, как ясно из названия, — это регулировка подачи топлива. Это довольно важный процесс, так как характеристика двигателя типа этого зависит от объема подаваемого топлива. В зависимости от количества рабочего вещества, поступающего в двигатель, будет изменяться его тяга.

Устройства на жидком топливе

В классификации двигателей с жидким веществом в качестве топлива, их относят к группе ракетных устройств. Важно отметить, что в качестве рабочей жидкости можно использовать самое разное топливо. Тут необходимо понимать, что выбор смеси для запуска агрегата будет зависеть от характеристик, предназначения, мощности, а также от продолжительности работы самого двигателя.

Среди всех требований, которые чаще всего предъявляются именно к этому классу устройств — это наименьший расход рабочей смеси или же, что то же самое, максимальная удельная тяга. Когда возникает необходимость в выборе смеси для работы двигателя на жидком топливе, обращают внимание на такие параметры, как: скорость воспламенения и горения, плотность, испаряемость, ядовитость, вязкость и еще несколько важных характеристик.

Агрегат с твердым топливом

Классификация двигателей включает в себя еще один вид устройств. Эти агрегаты работают на слегка непривычном, твердом топливе. Тут важно отметить, что сфера применения этих двигателей также ракетная. В качестве основного вещества, являющегося топливом для этого устройства, стал порох. Особенность работы заключается в том, что агрегат работает до тех пор, пока не израсходует весь запас до конца. Сам же порох помещается непосредственно в камеру сгорания двигателя. Такие устройства стали называть твердотопливными ракетными двигателями, или РДТТ.

Тут важно отметить, что именно этот класс двигателей является одним из наиболее старых. К тому же именно этот тип устройств стал первым, который нашел свое практическое применение. Еще один важный факт заключается в том, что ранее в качестве топлива использовался дымный порох. С развитием технологий изменился и вид смеси. Людям удалось изобрести бездымный порох для применения в качестве топлива для ракетных двигателей.

Бестопливный двигатель

Один из довольно интересных классов агрегата — это двигатель, не использующий для своей работы какую-либо топливную смесь. Чаще всего такие типы устройств используются, как приводы вращения. Состоит этот агрегат из таких частей, как: диск или маховик, который закрепляется на оси. На этой же детали имеется один или же несколько постоянных магнитов ротора.

Важным условием является то, что эти магниты, как и сам диск или маховик, должны быть установлены так, чтобы ничего не мешало их свободному вращению вокруг своей оси. Еще одна важнейшая деталь бестопливного двигателя — это цилиндрический постоянный магнит стопора, который неподвижно закреплен на штоке, установленном параллельно диску или маховику. Постоянный цилиндрический магнит может вместе со штоком перемещаться в ту зону, где в данный момент времени имеется магнитное поле, созданное магнитами ротора.

Принцип работы бестопливного агрегата

Принцип работы данного устройства заключен в том, что все его магниты повернуты одноименными полюсами в сторону друг друга. Так как одноименные магнитные полюса будут всегда отталкиваться друг от друга, то их движения заставит диск или маховик вращаться вокруг своей оси. Кроме этого типа двигателя, имеется еще один, который очень схож по своему принципу работы с бестопливным.

Таким устройством стал магнитный двигатель, который имеет статор в виде постоянного магнитного кольца, а также ротор (или его еще называют якорь). Этот элемент представляет собой стержневой постоянный магнит, который размещен внутри статора в одной плоскости.

Недостатком таких типов двигателей стало то, что они нуждаются в подводе электроэнергии для осуществления своей работы. При изобретении такого типа устройства ставилось несколько целей. Необходимо было добиться экологически чистого вида двигателя, который бы не имел вредных выхлопов в процессе своей работы, а также работал без потребления какого-либо вида топлива и без подвода электрической энергии из внешних источников. При этом он также не должен был загрязнять окружающую среду или атмосферный воздух.

Авиационные двигатели

Прежде чем приступить к описанию конкретного класса двигателей, лучше всего разобраться, по какому принципу их разделяют. В настоящее время эта группа классифицируется на два принципиально разных вида. Единственным отличительным признаком одной группы от другой стала возможность работы устройства вне пределов атмосферы. Другими словами, первая категория агрегатов требует для своей работы наличия атмосферы, вторая же не привязана к этому показателю и может эксплуатироваться вне ее пределов. Первая группа получила название атмосферных или воздушных, вторая же называется ракетной.

Стоит отметить, что условно эти типы устройств называют, как винтовыми воздушными двигателями и воздушными реактивными двигателями самолета.

Группа реактивных устройств

Вторая категория устройств, то есть реактивная, включает в себя такие агрегаты, как: турбореактивные воздушные двигатели, прямоточные воздушно-реактивные двигатели. Основное различие этих двух типов устройств заключается в том, что у прямоточных реактивных устройств, сжатие воздуха происходит за счет подвода механической энергии в тракт двигателя. Для работы этого агрегата необходимо создать повышенное статическое давление. Этого эффекта добиваются путем торможения, движущегося во входном устройстве воздухозаборника, воздуха.

Двухконтурные реактивные

Реактивный двигатель самолета этого типа — двухконтурный турбореактивный появился на свет из-за того, что людям требовалось создать устройство, которое бы имело повышенный тяговый коэффициент полезного действия. Добиться повышения этого показателя необходимо было на огромных дозвуковых скоростях. Принцип работы этого устройства выглядит примерно так.

На двигатель набегает воздушный поток, далее он попадает в воздухозаборник, где разделяется на несколько частей. Одна часть проходит через устройство высокого давления, расположенного в первом контуре. Вторая же часть забранного воздуха проходит через лопатки вентилятора во втором контуре. Тут стоит отметить, что принцип построения первого контура в двигателе ТРДД аналогичен тому, что использовался в контуре его предшественника ТРД, а потому и работает он соответственно. А вот действие вентилятора, расположенного во втором контуре движка, аналогично тому, как функционирует многолопастный воздушный винт, который вращается в кольцевом канале.

Можно добавить, что использовать двигатель ТРДД можно и на сверхзвуковых скоростях, но для этого необходимо предусмотреть наличие системы сжигания топлива в его втором контуре, чтобы повысить тягу устройства.

Integrated Publishing — ваш источник военных спецификаций и образовательных публикаций

Администрация — Навыки, процедуры, обязанности и т. д. военного персонала

Продвижение —
Военный карьерный рост
книги и т. д.

Аэрограф/метеорология
— Метеорология
основы, физика атмосферы, атмосферные явления и др.
Руководства по аэрографии и метеорологии военно-морского флота

Автомобилестроение/Механика — Руководства по техническому обслуживанию автомобилей, механика дизельных и бензиновых двигателей, руководства по автомобильным деталям, руководства по деталям дизельных двигателей, руководства по деталям бензиновых двигателей и т. д.
Автомобильные аксессуары |

Перевозчик, персонал |

Дизельные генераторы |

Механика двигателя |

Фильтры |

Пожарные машины и оборудование |

Топливные насосы и хранение |

Газотурбинные генераторы |

Генераторы |

Обогреватели |

HMMWV (Хаммер/Хамви) |

и т.д…

Авиация — Принципы полетов,
авиастроение, авиационная техника, авиационные силовые установки, справочники по авиационным частям, справочники по авиационным частям и т. д.
Руководства по авиации ВМФ |

Авиационные аксессуары |

Общее техническое обслуживание авиации |

Руководства по эксплуатации вертолетов AH-Apache |

Руководства по эксплуатации вертолетов серии CH |

Руководства по эксплуатации вертолетов Chinook |

и т.д…

Боевой —
Служебная винтовка, пистолет
меткая стрельба, боевые маневры, органическое вспомогательное вооружение и т. д.
Химико-биологические, маски и оборудование |

Одежда и индивидуальное снаряжение |

Боевая инженерная машина |

и т. д…

Строительство —
Техническое администрирование,
планирование, оценка, планирование, планирование проекта, бетон, кирпичная кладка, тяжелый
строительство и др.
Руководства по строительству военно-морского флота |

Совокупность |

Асфальт |

Битумный корпус распределителя |

Мосты |

Ведро, Раскладушка |

Бульдозеры |

Компрессоры |

Обработчик контейнеров |

дробилка |

Самосвалы |

Землеройные машины |

Экскаваторы |

так далее…

Дайвинг —
Руководства по водолазным работам и спасению различного снаряжения.

Чертежник —
Основы, методы, составление проекций, эскизов и т. д.

Электроника —
Руководства по обслуживанию электроники для базового ремонта и основ. Руководства по компьютерным компонентам, руководства по электронным компонентам, руководства по электрическим компонентам и т. д.
Кондиционер |

Усилители |

Антенны и мачты |

Аудио |

Батареи |

Компьютерное оборудование |

Электротехника (NEETS) (самая популярная) |

техник по электронике |

Электрооборудование |

Электронное общее испытательное оборудование |

Электронные счетчики |

и т. д…

Машиностроение —
Основы и методы черчения, составление проекций и эскизов, деревянное и легкокаркасное строительство и т. д.
Военно-морское машиностроение |

Армейская программа исследований прибрежных бухт |

так далее…

Еда и кулинария —
Руководства по рецептам и оборудованию для приготовления пищи.

Логистика —
Логистические данные для миллионов различных деталей.

Математика —
Арифметика, элементарная алгебра,
предварительное исчисление, введение в вероятность и т. д.

Медицинские книги —
Анатомия, физиология, пациент
уход, оборудование для оказания первой помощи, фармация, токсикология и т. д.
Медицинские руководства военно-морского флота |

Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний

Военные спецификации
— Государственные спецификации MIL и другие сопутствующие материалы

Музыка
— Мажор и минор
масштабные действия, диатонические и недиатонические мелодии, паттерны такта,
и т. д.

Основы ядра —
Теории ядерной энергии,
химия, физика и т.

Справочники Министерства энергетики США

Фотография и журналистика
— Теория света,
оптические принципы, светочувствительные материалы, фотофильтры, копирование
редактирование, написание публикаций и т. д.
Руководства по фотографии и журналистике военно-морского флота |

Руководство по армейской фотографии, печати и журналистике

Религия —
Основные религии мира,
функции поддержки богослужений, свадьбы в часовне и т. д.

Основы двигателя

Основы двигателя

Ханну Яаскеляйнен, Магди К. Хайр

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

• Эффективность двигателя

Реферат :
Поршневые двигатели внутреннего сгорания — подкласс тепловых двигателей — могут работать в четырех- и двухтактном циклах. В каждом случае двигатель может быть оснащен системой сгорания с искровым зажиганием (SI) или с воспламенением от сжатия (CI). Возможен ряд других классификаций двигателей, основанных на подвижности двигателя, применении, топливе, конфигурации и других конструктивных параметрах. Теоретически процесс сгорания можно смоделировать, применив к процессам в цилиндре двигателя законы сохранения массы и энергии. Основные конструктивные и эксплуатационные параметры двигателей внутреннего сгорания включают степень сжатия, рабочий объем, объем зазора, выходную мощность, указанную мощность, термический КПД, указанное среднее эффективное давление, среднее эффективное тормозное давление, удельный расход топлива и многое другое.

• Тепловые двигатели
• Классификация поршневых двигателей внутреннего сгорания
  • Четырехтактные и двухтактные циклы
  • Другие классификации двигателей
• Основы поршневого двигателя внутреннего сгорания
• Параметры работы двигателя

Определение и классификация

Тепловые двигатели — это машины для преобразования энергии: они преобразуют химическую энергию топлива в работу, сжигая топливо в воздухе для получения тепла. Это тепло используется для повышения температуры и давления рабочая жидкость , которая затем используется для выполнения полезной работы. Тепловые двигатели можно классифицировать как:

• Двигатели внутреннего сгорания , в которых продукты сгорания или реагенты (воздух и топливо) служат рабочим телом двигателя, или
• Двигатели внешнего сгорания , в которых энергия передается (например, через теплообменник) рабочей жидкости, которая отделена от продуктов сгорания или реагентов.

Двигатели также можно разделить на поршневые или роторные:

• В поршневых двигателях рабочая жидкость используется для линейного перемещения поршня. Затем линейное движение обычно преобразуется во вращательное движение с помощью кривошипно-ползункового механизма (шатун / коленчатый вал).
• В роторном двигателе рабочая жидкость раскручивает ротор, соединенный с выходным валом.

Двигатели внутреннего сгорания

В двигателях внутреннего сгорания (ДВС) рабочее тело состоит из воздуха, топливно-воздушной смеси или продуктов сгорания самой топливно-воздушной смеси. Поршневые двигатели с возвратно-поступательным движением являются, пожалуй, наиболее распространенной формой известных двигателей внутреннего сгорания. Они приводят в действие автомобили, грузовики, поезда и большинство морских судов. Они также используются во многих небольших утилитах. Они могут работать на жидком топливе, таком как бензин и дизельное топливо, или на газообразном топливе, таком как природный газ и сжиженный нефтяной газ. Двумя распространенными подкатегориями поршневых двигателей с возвратно-поступательным движением являются 9.0132 двухтактный двигатель и четырехтактный двигатель . Примеры роторных двигателей внутреннего сгорания включают роторный двигатель Ванкеля и газовую турбину.

Общие цели при проектировании и разработке всех тепловых двигателей включают: максимизацию работы (выходной мощности), минимизацию потребления энергии и уменьшение загрязняющих веществ, которые могут образовываться в процессе преобразования химической энергии в работу. На рис. 1 показаны основные узлы поршневых двигателей внутреннего сгорания. Конструкция магистрального двигателя является наиболее распространенной, хотя термин «магистральный двигатель» редко используется за пределами индустрии крупных двигателей. Конструкция крейцкопфа в настоящее время используется только в больших тихоходных двухтактных двигателях. Впускные и выпускные клапаны для простоты опущены, однако стоит отметить, что в некоторых конструкциях двухтактных двигателей вместо клапанов используются впускные и выпускные отверстия.

Рисунок 1 . Основные узлы поршневых тронковых (а) и крейцкопфных (б) двигателей

Как двух-, так и четырехтактный поршневой двигатель внутреннего сгорания может быть оснащен системой сгорания с искровым зажиганием (SI) или с воспламенением от сжатия (CI).

Обычно системы с искровым зажиганием характеризуются предварительно смешанным зарядом (т. е. топливо и воздух смешиваются перед воспламенением) и внешним источником воспламенения, таким как свеча зажигания. Предварительное смешение может происходить во впускном коллекторе или в цилиндре. Хотя предварительно смешанный заряд имеет относительно однородное пространственное распределение воздуха и топлива в большинстве применений, это распределение также может быть неоднородным. Горение инициируется искрой, и пламя распространяется наружу вдоль фронта от места искры. Говорят, что сгорание в двигателях SI контролируется кинетическим путем, потому что вся смесь легко воспламеняется, а скорость сгорания определяется тем, насколько быстро химическая реакция может поглотить эту смесь, начиная с источника воспламенения.

Обычные дизельные двигатели характеризуются впрыском топлива непосредственно в цилиндр примерно в то время, когда требуется зажигание. В результате заряд воздуха и топлива в этих двигателях очень неоднороден: одни регионы чрезмерно обогащены, а другие — обеднены. Между этими крайностями будет существовать смесь топлива и воздуха в различных пропорциях. При впрыске топливо испаряется в этой высокотемпературной среде и смешивается с горячим окружающим воздухом в камере сгорания. Температура испаряемого топлива достигает температуры самовоспламенения и самовоспламеняется, чтобы начать процесс горения. Температура самовоспламенения топлива зависит от его химического состава. В отличие от системы СИ, сгорание в двигателях с воспламенением от сжатия может происходить во многих точках, где соотношение воздух-топливо и температура могут поддерживать этот процесс. Говорят, что большая часть процесса сгорания в двигателях с центральным охлаждением регулируется смешиванием, поскольку скорость контролируется образованием воспламеняющихся смесей воздуха и топлива в камере сгорания.

В некоторых случаях различие между двигателями SI и CI может быть размыто. Из-за стремления сократить выбросы и расход топлива были разработаны системы сгорания, которые могут использовать некоторые функции двигателей как с SI, так и с CI; например, самовозгорание предварительно смешанных смесей бензина, дизельного топлива или их смеси.

Газовые турбины, рис. 2, являются еще одним примером двигателей внутреннего сгорания. Однако, в отличие от поршневых двигателей, сгорание происходит отдельно в специальной камере сгорания.

Рисунок 2 . Газовая микротурбина для увеличения запаса хода в транспортных средствах средней и большой грузоподъемности.

(Источник: Wrightspeed Inc.)

Двигатели внешнего сгорания

В двигателях внешнего сгорания рабочее тело полностью отделено от топливно-воздушной смеси. Тепло от продуктов сгорания передается рабочему телу через стенки теплообменника. Паровой двигатель является хорошо известным примером двигателя внешнего сгорания.

Примером поршневого двигателя внешнего сгорания является двигатель Стирлинга, в котором тепло передается рабочему телу при высокой температуре и отводится при низкой температуре. Тепло, добавленное к рабочей жидкости, может быть получено практически из любого источника тепла, такого как сжигание ископаемого топлива, дерева или любого другого органического материала.

Цикл Ренкина, на котором основаны многие конструкции паровых двигателей, является еще одним примером двигателя внешнего сгорания. Тепло, добавляемое из внешнего источника, повышает температуру жидкости, такой как вода, до тех пор, пока она не превратится в пар, который используется для движения поршня или вращения турбины. Паровые двигатели приводили в движение автомобили в США между 1900 и 1916; однако к 1924 году они почти исчезли. Паровые грузовики были популярны в Англии до середины 1930-х годов. В то время как паровые локомотивы во многих странах постепенно заменялись тепловозами на протяжении большей части 20 90 192 го 90 193 века, некоторые из них оставались на магистральных линиях вплоть до 21 90 192 го 90 193 века. Причины отказа парового двигателя как основного двигателя в мобильных приложениях заключались в размере и количестве основных компонентов, необходимых для их работы, таких как печь, котел, турбина, клапаны, а также в их сложном управлении 9.0196 [422] . Паровая турбина, которая до сих пор используется на многих стационарных электростанциях, является примером роторного двигателя внешнего сгорания.