Бензиновый двигатель: устройство,принцип работы,виды ,фото,видео.

Бензиновый двигатель – особый вид поршневого ДВС (двигателя внутреннего сгорания), в котором воспламенение ТС (смеси топлива и воздуха) в цилиндрах осуществляется принудительно при помощи электрической искры, а в качестве топлива используется бензин.

Виды бензиновых двигателей

Современные бензиновые двигатели можно классифицировать по нескольким категориям.

1. По количеству цилиндров – с одним цилиндром, двумя цилиндрами и несколькими цилиндрами.
2. По расположению цилиндров:
   • рядные двигатели (цилиндры расположены строго в ряд наклонным или вертикальным способом);
   • V-образные двигатели (цилиндры расположены под углом);
   • W-образные двигатели (цилиндры располагаются в четыре ряда под углом с коленвалом)
   • оппозитные двигатели (цилиндры расположены под углом 180 градусов)
3. По способу получения топливной смеси – инжекторные, карбюраторные.
4. По типу смазки — раздельные (масло находится только в картере), смешанные (масло смешивается с топливом).
5. По методу охлаждения — охлаждение жидкостью, охлаждение воздухом.
6. По типу циклов – двухтактные, четырехтактные.
7. По типу подачи воздушной смеси в цилиндры — с наддувом, без наддува.

Устройство бензо двигателя

Бензиновый двигатель относится к классу двигателей внутреннего сгорания, в которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь в цилиндрах поджигается при помощи искры. Управление мощностью в такого рода двигателях происходит посредством регулирования потока воздуха, попадающего в них, с помощью дроссельной заслонки.

Дроссельная заслонка (дроссель, дроссельный клапан) – это устройство, проходное сечение которого значительно меньше сечения подводящего трубопровода. Это устройство служит для регулирования количества подаваемого в камеру сгорания двигателя топливо-воздушной смеси.

Карбюраторная дроссельная заслонка является одним из видов дросселя: ее задача заключается в регулировании поступления горючей смеси в цилиндр двигателя (рис. 13).

Здесь рабочим органом является пластина, закрепленная на вращающейся оси, которая помещена в трубу, в которой протекает регулируемая среда. Этот механизм в просторечии принято именовать «газом».

Управление дросселем в автомобиле происходит с места водителя, при этом обычно предусматриваются два возможных способа привода: от руки рычажком или кнопкой (такой способ используется, например, в автомобилях для инвалидов) либо (что более распространено) с помощью педали, нажимаемой ногой водителя.

Рисунок 13. Дроссельная заслонка

КЛАССИФИКАЦИЯ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Существует определенная классификация бензиновых двигателей по различным параметрам.

✓ По способу смесеобразования. Существуют двигатели с внешним смесеобразованием, в которых данный процесс происходит вне цилиндра, и двигатели с внутренним смесеобразованием, в которых процесс происходит соответственно внутри цилиндра – это двигатели с непосредственным впрыском.

✓ По способу осуществления рабочего цикла выделяют двигатели четырехтактные и двухтактные. И у тех, и у других существуют свои преимущества и недостатки. Так, например, двухтактные двигатели обладают большей мощностью на единицу объема по сравнению с четырехтактными, однако коэффициент полезного действия (КПД) у них ниже. Двухтактные двигатели используются в основном там, где на первом месте стоит проблема малого размера двигателя, а не эффективность и высокая мощность – в мотоциклах, небольших автомобилях и т. д. Четырехтактные двигатели более распространены и используются в абсолютном большинстве транспортных средств.

✓ По числу цилиндров бывают одноцилиндровые, двухцилиндровые и многоцилиндровые двигатели.

✓ По расположению цилиндров выделяют двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд (так называемые «рядные» двигатели); V-образные с расположением цилиндров под углом (если они расположены под углом 180°, то это двигатель с противолежащими цилиндрами – оппозитный двигатель).

✓ По типу охлаждения существуют двигатели воздушного (в основном устаревшие модели) и жидкостного охлаждения.

✓ По типу смазки существуют раздельный (когда масло находится в картере) и смешанный (когда масло смешивается с топливом) типы.

✓ По способу приготовления рабочей смеси. По этому параметру выделяются карбюраторные и инжекторные двигатели.

В настоящее время последние постепенно вытесняют первые.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Как уже следует из самого названия, рабочий цикл четырехтактного двигателя основывается на четырех этапах – тактах.

Первым из этих этапов является впуск. Он характеризуется тем, что в течение этого такта происходит опускание поршня из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ).

Впуск происходит за счет того, что кулачки распределительного вала открывают впускной клапан, через который в цилиндр засасывается свежая порция воздушно-топливной смеси (рис. 14).

Рисунок 14. Принцип работы четырехтактного двигателя

Вторым тактом является сжатие. На этом этапе поршень, наоборот, проходит путь из НМТ в ВМТ; при этом рабочая смесь, полученная на первом этапе, сжимается. В этот момент происходит резкое повышение температуры рабочей жидкости. Главнейшим параметром на данном этапе является степень сжатия. Важность его определяется тем, что, чем выше степень сжатия, тем выше экономичность двигателя. Стоит однако подчеркнуть, что для двигателя с большой степенью сжатия требуется топливо с большим октановым числом, а оно всегда стоит дороже.

На третьем этапе во время рабочего хода поршня происходит сгорание топлива и расширение рабочей смеси.

Под степенью сжатия понимается отношение рабочего объема двигателя в НМТ к объему камеры сгорания в ВМТ.

С помощью искры от свечи зажигания поджигается топливовоздушная смесь, причем это происходит незадолго до конца цикла сжатия. В процессе прохождения поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает. Под воздействием тепла, выработанного при сгорании топлива, рабочая смесь расширяется и толкает поршень. Здесь одним из важнейших параметров является угол опережения зажигания, под которым понимается степень недоворота коленчатого вала до ВМТ в момент поджигания смеси. Дело в том, что давление газов должно достигнуть максимальной величины именно в тот момент, когда поршень находится в ВМТ, для чего и необходимо опережение зажигания.

Для регулировки угла опережения в современных двигателях используется электроника, в то время как в старых образцах это происходит с помощью механики.

В целом все это приводит к поставленной задаче – максимально эффективному использованию сгоревшего топлива. А учитывая то обстоятельство, что сгорание топлива занимает практически фиксированное время, то для повышения эффективности двигателя необходимо увеличить угол опережения зажигания при повышении оборотов.

Выпуск – четвертый такт. Работа на данном этапе происходит следующим образом: после выхода рабочего цикла из НМТ открывается выпускной клапан, в этот момент движущийся вверх поршень выталкивает отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается и цикл повторяется снова.

Однако стоит иметь в виду, что для начала следующего процесса (например, впуска) не обязательно должен быть полностью завершен предшествующий процесс (например, выпуск).

Подобное положение, когда открытыми оказываются одновременно оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Более того, такое положение бывает специально предусмотрено и может служить для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью и лучшей очистки цилиндров от отработанных газов.

К преимуществам четырехтактного двигателя можно отнести следующие характеристики: большой ресурс, большая (по сравнению с другими двигателями) экономичность, более чистый выхлоп, меньший шум, к тому же не требуется выхлопная система.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

В отличие от четырехтактного двигателя рабочий цикл двухтактного происходит в течение одного оборота коленчатого вала.

Из четырех тактов предыдущего двигателя в данном случае присутствуют только два – сжатие и расширение. Два других цикла – впуск и выпуск – заменены в таком двигателе процессом продувки цилиндра вблизи НМТ поршня. В этот момент свежая струя рабочей смеси вытесняет отработанные газы из цилиндра.

Если остановиться на этом подробнее, то рабочий цикл двухтактного двигателя выглядит следующим образом.

В то время когда поршень двигается вверх, происходит сжатие рабочей смеси в цилиндре. Одновременно с этим поршень, движущийся вверх, создает разрежение в кривошипной камере (рис. 15).

Рисунок 15. Двухтактный двигатель: 1 – выпускной клапан; 2 – форсунка; 3 – продувочный насос; 4 – продувочные (впускные) окна

Под воздействием создаваемого разрежения клапан впускного коллектора открывается и свежая порция топливовоздушной смеси (обычно с добавлением масла) засасывается в кривошипную камеру.

В ходе движения поршня вниз повышается давление в кривошипной камере и клапан закрывается. Сам же процесс сгорания и расширения рабочей смеси происходит точно так же, как и в четырехтактном двигателе. Однако в момент движения поршня вниз открывается так называемое впускное окно (т. е. поршень перестает перекрывать его). Через это окно выхлопные газы, все еще находящиеся под большим давлением, устремляются в выпускной коллектор. Через некоторое время таким же образом поршень открывает впускное окно, которое расположено со стороны впускного коллек тора.

В это время свежая смесь выталкивается из кривошипной камеры идущим вниз поршнем и попадает в рабочую камеру двигателя, где окончательно вытесняет отработанные газы. Часть рабочей смеси при этом выбрасывается в выпускной коллектор. Во время движения поршня вверх часть свежей смеси, которая была вытолкнута из выпускного коллектора, засасывается обратно в кривошипную камеру.

При одинаковом объеме цилиндра двухтактный двигатель должен иметь почти в два раза большую мощность, чем четырехтактный. Однако это потенциальное преимущество далеко не всегда возможно полностью реализовать. Прежде всего это затрудняется недостаточной эффективностью продувки по сравнению с нормальным впуском и выпуском. Но все-таки при одинаковом литраже двухтактный двигатель мощнее в 1,5 или 1,8 раза.

Неотъемлемое преимущество двухтактного двигателя перед четырехтактным заключается в его компактных габаритах из-за отсутствия громоздкой системы клапанов и распределительного вала. К преимуществам двухтактного двигателя можно также отнести отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения, большую мощность в пересчете на 1 л рабочего объема, простоту и дешевизну изготовления.

Преимущества и недостатки бензинового и дизельного двигателя

Если судить о преимуществах и недостатках бензинового и дизельного двигателя, то можно сразу сказать, что каждый из этих видов имеет свои плюсы и минусы, по которым нельзя назвать один двигатель лучше другого. И поэтому выбор одного из варианта двигателя зависит от конкретных потребностей и предпочтений автолюбителя. Итак, рассмотрим отдельно основные плюсы и минусы каждого из двигателей: К основным плюсам бензинового двигателя относительно дизельного можно отнести более удобную эксплуатацию – не требует перехода на зимнее топливо, более низкий уровень шума, большую экологичность, а так же большую удельную мощность объема, то есть достижение большей мощности при малых объемах двигателя.

Рассуждая о плюсах дизельного двигателя можно выделить его экономичность, которая достигается за счет более низкой цены на дизель, относительно бензина и более низкого потребления топлива. Нельзя не отметить, что к плюсам двигателя этого вида можно отнести более высокий крутящий момент, чем у бензинового двигателя, что очень полезно для грузовых автомобилей. А так же меньшую пожароопасность, благодаря тому, что дизельное топливо подвержено меньшей способности к возгоранию.

Карбюраторные и инжекторные двигатели.

Приготовление горючей смеси в карбюраторных двигателях происходит в специальном устройстве – карбюраторе, в котором осуществляется процесс смешивания топлива с потоком воздуха, за счет искусственной конвекции, создаваемой аэродинамическими силами потока воздуха, засасываемого двигателем.

В инжекторных двигателях процесс смесеобразования организован иначе. Топливо впрыскивается в воздушный поток, через специальные форсунки. Дозируется подача топлива электронным блоком управления, или (в более старых автомобилях) механической системой.

Первые инжекторные двигатели появились в 1997 году. Их внедрению способствовала корпорация OMC, которая выпустила двигатель, сконструированный с использованием технологии FICHT. Ключевым фактором этой технологии было использование специальных инжекторов, которые позволяли впрыскивать топливо сразу в камеру сгорания. Это революционное решение, в купе с использованием современного бортового компьютера, сделало возможным точное дозирование топлива, при перемещении поршня. В полость коленчатого вала впрыскивается чистое масло, без примесей топлива. Благодаря новой технологии конструкторам удалось изобрести двухтактный двигатель, который не уступал по экономичности карбюраторному четырехтактному двигателю, а также был компактным и легким.

Из-за новых стандартов на чистоту выхлопа, автомобильным производителям пришлось перейти от классических карбюраторных двигателей к инжекторным, а также установить современные нейтрализаторы выхлопных газов. Для функционирования катализатора необходим постоянный состав выхлопного газа, который поддерживается системой впрыска топлива. Обязательной составляющей катализатора является датчик содержания кислорода, благодаря которому отслеживается точное соотношение кислорода, недоокисленных продуктов сгорания топлива и оксидов азота, которые сможет нейтрализовать катализатор.

Конспект занятия «Устройство двигателя внутреннего сгорания и принцип его работы»
план-конспект занятия по теме

Знакомство с устройством двигателя

Отслеживание в ходе работы двигателя за его частями и анализирование принципа работы

Развитие внимательности, воображения

Скачать:

Вложение	Размер
konspekt_zanyatiya_dvs.docx	791.25 КБ

Предварительный просмотр:

Раздел «Карт. Общее устройство»

Тема : «Устройство и работа двигателя внутреннего сгорания ».

Разработала: Кириллова Екатерина Вячеславовна,

педагог дополнительного образования

Раздел «Карт. Общее устройство»

Тема : «Устройство и работа двигателя внутреннего сгорания ».

Форма проведения: лекция

Цель занятия: узнать из чего состоит двигатель, понять принцип его работы и взаимодействие отдельных частей, наглядно увидеть его работу

• Знакомство с устройством двигателя

• Отслеживание в ходе работы двигателя за его частями и анализирование принципа работы

• Воспитание внимательности, развитие воображения

• Класс, оборудованный ПК, макетами ДВС, плакатами и иным наглядным материалом;

• Видео-презентация «Работа ДВС», раздаточный материал – схема «Устройство ДВС»
• Карт

1. Организационный момент (5 мин.).
2. Мотивационный момент. Для чего нам это надо знать(10 мин.).
3. Объяснение темы, занятия (30 мин.).
4. Рефлексия. Перерыв (10 мин.).
5. Объяснение темы, занятия (30 мин)
6. Подведение итогов (5 мин)

• Приветствие (Здравствуйте, ребята).
• Общение с детьми на тему «Как у них дела,что нового,интересного» — настрой на позитивное восприятие новой темы и всего занятия
• Отметка присутствующих в журнале
• Тема и цель занятия (Объявить).

2. Мотивационный момент. Введение в тему занятия

На этом занятии мы с вами познакомимся с устройством и работой двигателя внутреннего сгорания, узнаем из чего состоит, как работает, за счет чего работает. Спортсмену картингисту необходимо знать устройство досконально для того, чтобы самому услышать или увидеть неисправность, а в некоторых случаях и самостоятельно устранить. Прежде всего пилот сам себе механик или настройщик гоночного болида. Так же эти знания пригодятся и в дальнейшей жизни если столкнетесь с поломкой двигателя на любом автотранспортном средстве передвижения. Углубленное изучение этих процессов работы влечет за собой изучение таких точных наук, как физики , химии, математики, сопромата и геометрии

3. Объяснение темы занятия .

Лекция с наглядной демонстрацией работы.

В качестве силовой установки на картах используют карбюраторные бензиновые двигатели внутреннего сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания делятся на два типа :

2-х тактные 4-х тактные

1.Отличаются количеством рабочих тактов

2. Подачей топлива :

Самотеком принудительный забор топливо за счет бензонасоса

3. Наличие клапанов :

С клапанами без, их роль выполняет поршень

4. Рабочим объемом, выраженным в см.куб.

5. По типу охлаждения :

Системы, относящиеся к двигателю :

— система выпуска отработанных газов

Итак, цилиндр двигателя.

Состоит из рубашки, отлитой из алюминиевого сплава, в которую запрессована чугунная гильза. В цилиндре расположены впускной. Выпускной и перепускной каналы. Рубашка цилиндра и головка имеет оребрение для наилучшего принудительного воздушного охлаждения. Цилиндры и головки двигателя с водяным охлаждением не имеют ребер, а внутри рубашки и головки расположены каналы для протока охлаждающей воды.

Отлита полностью из алюминиевого сплава. Верхняя часть головки называется камерой сгорания.

Состоит из поршня, колец, шатуна, пальца кривошипа, щек коленвала, полуосей, подшипников и сальников

Поршень изготовлен методом литья под давлением из алюминиевого сплава с высоким содержанием кремния. В верхней части поршня установлено 1 стальное хромированное поршневое кольцо. Внутри поршень имеет 2 бобышки с отверстиями для поршневого пальца, с помощью которого поршень соединяется с шатуном. В нижней части поршня (юбка) сделаны вырезы для пропуска горючей смеси в перепускные каналы. При нагреве двигателя поршень расширяется

-Раздаем раздаточный материал схема — «устройство ДВС»

4. Рефлексия. Перерыв

Физкультминутка. Отдыхаем. Делаем разминочные упражнения.

5. Объяснение темы занятия .

Лекция с наглядной демонстрацией работы.

«Принцип работы двигателя внутреннего сгорания»

Рассмотрим 2-х тактный двигатель.

В 2х тактных двигателях все рабочие циклы происходят втечении одного оборота коленвала за 2 оси такта. У Двигателя этого типа отсутствуют клапана – их роль выполняет поршень.

Весь рабочий цикл в двигателе осуществляется за 2 такта. 1й такт сжатия, 2й такт рабочего хода. Далее цикл повторяется.

В отличие от 4-х тактного двигателя в 2-х тактном двигателе все процессы, составляющие рабочий цикл (наполнение, сжатие, сгорание, расширение и выпуск) происходят за 2 такта, т.е. когда поршень совершает движение от ВМТ к НМТ и от НМТ к ВМТ, — всего за 1 оборот коленчатого вала (360° его поворота).

При движении поршня от ВМТ к НМТ объем между поршнем и головкой цилиндра увеличивается, а объем, состоящий из объема кривошипной камеры и объема под поршнем уменьшается. При движении поршня от НМТ к ВМТ объем в кривошипной камере увеличивается, а объем над поршнем уменьшается.

Рассмотрим 1-й такт двигателя

Поршень движется от ВМТ к НМТ.

• сначала нижняя кромка поршня перекрывает впускное окно, соединяющее источник свежей бензо-воздушной смеси (карбюратор) с кривошипной камерой;
• затем верхняя кромка поршня открывает выпускное окно;
• затем верхняя кромка поршня открывает перепускной канал.

При этом происходит следующее:

• сжатие свежей смеси в кривошипной камере (после закрытия впускного окна);
• догорание смеси и расширение газов (до открытия выпускного окна);
• выпуск отработавших газов (после открытия выпускного окна до открытия перепускного канала);
• выпуск отработавших газов и наполнение цилиндра сжатой свежей смесью из кривошипной камеры через перепускной канал (после открытия этого канала).

2-й такт. Поршень движется от НМТ к ВМТ . При этом газораспределение происходит в обратном порядке: закрывается перепускной канал, закрывается выпускной канал и, наконец, открывается впускной канал.

Происходят следующие процессы:

• до закрытия перепускного канала продолжается наполнение цилиндра;
• до закрытия выпускного канала происходит частичный выброс свежего заряда из цилиндра;
• после закрытия выпускного канала свежая смесь в цилиндре сжимается и при нахождении поршня вблизи ВМТ поджигается свечей зажигания;
• после открытия впускного канала свежая смесь по ступает в кривошипную камеру под действием разре жения, образовавшегося там при движении поршня к ВМТ.

Примечание
Процессы, происходящие в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, совершаются в следующей последовательности: наполнение, сжатие, сгорание, расширение и выпуск.

Такт сжатия . Такт сжатия. Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень находится на рис. 2, далее это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня (положение поршня на рис.3, далее ВМТ), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.

Такт рабочего хода

2. Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ , при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.

Когда поршень дойдет до выпускного окна (1 на рис. 4), оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно (1 на рис. 5) и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.

— Просмотр видеоролика «Работа ДВС»

— Заводка двигателя на карте, слушаем работу

— Анализ проделанной работы и изученного материала.

— Затем ребята отвечают на наводящие вопросы для закрепления темы

РАЗДАТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ К ЗАНЯТИЮ

Раздел «Карт. Общее устройство»

Тема : «Устройство и работа двигателя внутреннего сгорания ».