Водневий двигун

Двигун внутрішнього згоряння, ДВС пристрій, робота

20.10.2015

Двигун внутрішнього згоряння

В даний час двигун внутрішнього згоряння є основним видом автомобільного двигуна. Двигуном внутрішнього згоряння (скорочене найменування – ДВС) називається теплова машина, перетворює хімічну енергію палива в механічну роботу.

Розрізняють наступні основні типи двигунів внутрішнього згоряння: поршневий, роторно-поршневий і газотурбінний. З представлених типів двигунів найпоширенішим є поршневий ДВЗ, тому пристрій і принцип роботи розглянуті на його прикладі.

Достоїнствами поршневого двигуна внутрішнього згоряння, що забезпечили його широке застосування, є: автономність, універсальність (поєднання з різними споживачами), невисока вартість, компактність, мала вага, можливість швидкого запуску, многотопливность.

Разом з тим, двигуни внутрішнього згоряння мають ряд істотних недоліків. до яких відносяться: високий рівень шуму, велика частота обертання колінчастого вала, токсичність відпрацьованих газів, невисокий ресурс, низький коефіцієнт корисної дії.

В залежності від виду застосовуваного палива розрізняють бензинові і дизельні двигуни. Альтернативними видами палива, що використовуються в двигунах внутрішнього згоряння, є природний газ, спиртові палива – метанол і етанол, водень.

Водневий двигун з точки зору екології є перспективним, оскільки не створює шкідливих викидів. Поряд з ДВС водень використовується для створення електричної енергії в паливних елементах автомобілів.

Пристрій двигуна внутрішнього згоряння

Поршневий двигун внутрішнього згоряння включає корпус, два механізму (кривошипно-шатунний і газорозподільний) і ряд систем (впускну, паливну, запалювання, змащення, охолодження, випускну систему управління).

Корпус двигуна об’єднує блок циліндрів і головку блоку циліндрів. Кривошипно-шатунний механізм перетворює зворотно-поступальний рух поршня в обертальний рух колінчастого вала. Газорозподільний механізм забезпечує своєчасну подачу в циліндри повітря або паливно-повітряної суміші і випуск відпрацьованих газів.

Впускна система призначена для подачі в двигун повітря. Паливна система живить двигун паливом. Спільна робота цих систем забезпечує утворення паливно-повітряної суміші. Основу паливної системи становить система уприскування .

Система запалювання здійснює примусове займання паливно-повітряної суміші в бензинових двигунах. У дизельних двигунах відбувається самозаймання суміші.

Система змащення виконує функцію зниження тертя між спряженими деталями двигуна. Охолодження деталей двигуна, що нагріваються в результаті роботи, забезпечує система охолодження. Важливі функції відводу відпрацьованих газів від циліндрів двигуна, зниження їх шуму і токсичності приписані випускний системі .

Система управління двигуном забезпечує електронне управління роботою систем двигуна внутрішнього згоряння.

Робота двигуна внутрішнього згоряння

Принцип роботи ДВС заснований на ефекті теплового розширення газів, що виникає при згорянні паливно-повітряної суміші і забезпечує переміщення поршня в циліндрі.

Робота поршневого ДВЗ здійснюється циклічно. Кожен робочий цикл відбувається за два оберти колінчастого вала і включає чотири такту (чотиритактний двигун): впускання, стиснення, робочий хід і випуск.

Під час тактів впуск і робочий хід відбувається рух поршня вниз, а тактів стиснення і випуск – вгору. Робочі цикли в кожному з циліндрів двигуна не співпадають по фазі, чим досягається рівномірність роботи ДВС. У деяких конструкціях двигунів внутрішнього згоряння робочий цикл реалізується за два такти – стиснення і робочий хід (двотактний двигун).

На такті впускання впускна і паливна системи забезпечують утворення паливно-повітряної суміші. В залежності від конструкції суміш утворюється у впускному колекторі (центральний і розподілене впорскування бензинових двигунів) або безпосередньо в камері згоряння (безпосередній впорскування бензинових двигунів, впорскування дизельних двигунів). Під час відкриття впускних клапанів газорозподільного механізму повітря або паливно-повітряна суміш за рахунок розрядження, що виникає при русі поршня вниз, подається в камеру згоряння.

На такті стиснення впускні клапани закриваються, і паливно-повітряна суміш стискається в циліндрах двигуна.

Такт-робочий хід супроводжується запаленням паливно-повітряної суміші (примусове або самозаймання). В результаті спалаху утворюється велика кількість газів, які тиснуть на поршень і змушують його рухатися вниз. Рух поршня через кривошипно-шатунний механізм перетворюється в обертальний рух колінчастого вала, яке потім використовується для руху автомобіля.

При такті випуск відкриваються випускні клапани газорозподільного механізму, і відпрацьовані гази видаляються з циліндрів у випускну систему, де проводять їх очищення, охолодження та зниження шуму. Далі гази надходять в атмосферу.

Розглянутий принцип роботи двигуна внутрішнього згорання дозволяє зрозуміти, чому ДВС має невеликий коефіцієнт корисної дії — близько 40%. У конкретний момент часу, як правило, тільки в одному циліндрі відбувається корисна робота, в інших – забезпечують такти: впуск, стиск, випуск.

Короткий опис статті: водневий двигун

Джерело: Двигун внутрішнього згоряння, ДВЗ – пристрій, робота

Також ви можете прочитати