Двигатели внутреннего сгорания Лекция 2 история и классификация преподаватель

Захаров А.Ю.
МГТУ им. Н.Э.Баумана
Кафедра СМ-10 «Колесные машины»

Джеимс Уатт патент от 1784г.

1859 г.

двигатель»

насосные

установки, нефте-газо перекачка, сельское хозяйство.

Транспортные – устанавливаются на автомобилях, тракторах, самолетах, судах, локомотивах и др. транспортных машинах.

жидком топливе (мазут соляровое масло, дизельное топливо, газойль),
на газовом топливе

(газ природный, генераторный промысловый и др.)
на смешанном топливе (основное топливо газ, для пуска двигателя используется жидкое топливо)
различных топливах (бензине, керосине, дизельном топливе и др.) многотопливные двигатели.

двигатели:
внутреннего сгорания поршневые и роторно-поршневые, в которых процессы химического реагирования

и превращения тепловой энергии в механическую работу происходят во внутрицилиндровом объеме (в над поршневом пространстве);

с внешним подводом теплоты. Сюда относятся: газотурбинные двигатели, в которых процессы химического реагирования происходят в отдельном агрегате (камере сгорания), образующееся при этом рабочее тело (продукты сгорания) поступает на лопатки колеса турбины, где совершает работу;

комбинированные, в которых сгорание топлива осуществляется в поршневом двигателе, являющемся генератором газа, механическая работа совершается в цилиндре поршневого двигателя и частично на лопатках колеса газовой турбины (свободнопоршневые генераторы газов, турбопоршневые двигатели и т. п.).

внешним смесеобразованием горючая смесь образуется вне цилиндра (карбюраторные и газовые

двигатели, а также двигатели с впрыском топлива во впускную трубу);
с внутренним смесеобразованием при впуске в цилиндр поступает только воздух, а рабочая смесь образуется внутри цилиндра. По такому способу работают дизели, в которых топливо в камеру сгорания подается, когда поршень находится вблизи верхней мертвой точки (в. м. т.) в конце процесса сжатия; двигатели с искровым зажиганием и впрыском топлива в цилиндр и газовые двигатели с подачей жидкого топлива или газа в цилиндр в начале процесса сжатия;
с расслоением заряда, при котором в различных зонах камеры сгорания образуется рабочая смесь разного состава.

от электрической искры (с искровым зажиганием);
с воспламенением от сжатия (дизели);
с

форкамерно-факельным зажиганием, в которых смесь воспламеняется искрой в специальной камере сгорания небольшого объема, а дальнейший процесс горения происходит в основной камере;
с воспламенением газового топлива от небольшой порции дизельного топлива, воспламеняющегося от сжатия, газожидкостный процесс.

без наддува (впуск воздуха из атмосферы) и с наддувом (впуск

свежего заряда под давлением);

двухтактные без наддува и с наддувом

Применяют наддув с приводом компрессора от газовой турбины, работающей на отработавших газах (газотурбинный наддув); от компрессора, механически связанного с двигателем, и от компрессоров, один из которых приводится в действие газовой турбиной, а другой двигателем.

качественным регулированием, в которых при постоянном количестве вводимого в цилиндр

воздуха увеличивается или уменьшается количество подаваемого топлива и состав смеси изменяется;

с количественным регулированием, в которых состав смеси остается постоянным и меняется только ее количество;

со смешанным регулированием изменяются количество и состав смеси.

расположению цилиндров
на вертикальные рядные,
горизонтальные рядные,
V-образные,
звездообразные

и с противолежащими цилиндрами;
по расположению поршней
на одно поршневые (в каждом цилиндре имеются один поршень и одна рабочая полость),
с противоположно движущимися поршнями (рабочая полость расположена между двумя поршнями, движущимися в одном цилиндре в противоположные стороны),
двойного действия (по обе стороны поршня имеются рабочие полости);

движение в корпусе; при движении ротора между ним и стенками

корпуса образуются камеры переменного объема, в которых совершается цикл. Эта схема получила преимущественное применение;

корпус совершает планетарное движение, а поршень неподвижен;

ротор и корпус совершают вращательное движение бироторный двигатель.

искры (карбюраторные, газовые, с впрыском топлива) и с воспламенением от

сжатия (дизели), а также роторно-поршневые двигатели.
Для автомобилей малой грузоподъемности иногда используются электрические двигатели, работающие от аккумуляторных батарей.

элементов конструкции.
2. Степень совершенства преобразования тепловой энергии в механическую; она

оценивается КПД или удельным расходом топлива, представляющим собой количество топлива (в массовых или объемных единицах), расходуемого в единицу времени на единицу мощности.
3. Мощность двигателя, отнесенная к единице рабочего объема цилиндра или к единице площади поршня (удельная мощность).

его габаритные размеры.
5. Степень токсичности и дымности отработавших газов, уровень

шума при работе двигателя.
6. Простота конструкций, удобство обслуживания и стоимость изготовления двигателя, его эксплуатации и ремонта.
7. Надежность пуска двигателя.
8. Перспективность конструкции, позволяющая производить дальнейшую ее модернизацию путем форсирования двигателя и повышения его показателей в соответствии с уровнем развития техники.

на переменных режимах в зависимости от условий эксплуатации.

вверх, называет­ся верхней мертвой точкой,
НМТ - положение которое занимает поршень

в конце его хода вниз — нижней мертвой точкой.
S - Ход поршня - перемещение поршня от одной мертвой точки до другой (при работе двига­теля - такт).
Vc -объем, который образуется над поршнем при нахождении его в ВМТ, называется объемом камеры сгорания.
Vh - объем, который освобождает поршень при его движении от ВМТ к НМТ, называется рабочим объемом, сумма всех рабочих объёмов называется литражом двигателя.
Va - сумма объема камеры сгорания и рабочего объема называется полным объемом цилиндра.
Степень сжатия - параметр поршневого двигателя, который опре­деляется как отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Va/Vc

дизелей), а вме­сто них в определенных местах цилиндра выполнены отверстия,

которые называются проду­вочными окнами

и обычный порш­невой ДВС.
Вместо поршня в этом двигателе применяется вращающийся

ротор специальной формы, имеющий название «дельтроид».
Ротор вращается внутри корпуса двигателя, который называется статором и имеет слож­ную геометрическую форму. Ротор связан зубчатой передачей с корпусом двигателя, а за счет эксцентрикового вала, может совершать планетарное перемещение внутри статора, при этом все три вершины ротора постоянно соприкасаются с внутренней поверхностью статора.
Между ротором и статором образуются три полости переменного объема, в которых можно осуществить четырехтактный цикл.

поршневыми двигателями и отличаются более высокой мак­симальной частотой вращения

смешавшись там с воздухом, сгорает.
Образующиеся газы с высокой скоростью

попадают на лопатки силовой турби­ны и турбины компрессора.
Силовая турбина через редуктор соединяется с трансмиссией автомобиля, а компрессор служит для нагнетания воздуха в двигатель.
Горячие газы, выходящие из турбины, попадают в теплообменник, где нагревают воздух, подающий­ся в камеру сгорания двигателя, после чего удаляются в атмосферу. Наличие тепло­обменника дает возможность повысить эффективность газотурбинного двигателя.

равномерность его работы.
Легкость пуска при низких температурах.
Малая токсичность и возможность

работы на различных (жидких и газо­образных) топливах.

инерционность двигателя, они медленно реагируют при необходимости резкого ускорения автомобиля.

тип двигателя - синхронный, трехфазный двигатель/генератор, с постоянными магнитами
- максимальное

напряжение - 320 В (5760/7040 об/мин)
- пиковая мощность - 80 кВт
- продолжительная мощность - 20 - 32 кВт
- максимальные обороты - 6000 об/мин (7000 об/мин в течении нескольких секунд)
- максимальный ток - 320 А
- продолжительный ток - 160 А
- пиковый момент вращения - 150 Nm
- продолжительный момент вращения - до 80 Nm
- эффективность - 92- 98%
- количество полюсов - 10
- диаметр двигателя - 208 мм
- длина двигателя по оси - 85 мм
- вес двигателя - 9.4 кг

крутящий момент на вале двигателя представляет собой произведение величин силы

и длины плеча ее действия.(Н.м., Кг.м)
Рдв - значение мощ­ности двигателя, развиваемой при определенной скорости вращения коленчатого вала есть произведение величины крутящего момента на его угловую скорость. (кВт., л.с) Отношение л.с /кВт= 1.34

коленчатого вала, полученная при максимальной подаче топлива в цилиндры двигателя.