по физике Тема: Четырехтактные двигатели внутреннего сгорания (стр. 1 из 4)

Реферат

по физике

Тема:

Четырехтактные двигатели

внутреннего сгорания.

Выполнил:

Ученик 9 «а» класса

Давыдов Святослав

Руководитель:

Учитель физики

Липчанская Екатерина Игоревна

г. Москва

2005 год

План:

1) Вступление.

2) Прогресс ДВС.

3) Разнообразие применения ДВС.

4) Классификация.

5) Принцип действия поршневого ДВС.

6) Внутреннее и внешнее смесеобразование.

7) Рабочий цикл четырехтактного ДВС.

8) Определение основных размеров двигателей.

9) Вывод.

Вступление

Я выбрал этот проект, потому что я с детства интересуюсь автомобилями, и эта тема для меня актуальна. При помощи этого проекта, я смогу больше узнать об автомобильных двигателях.

Прогресс ДВС

Область применения двигателей обширна. Большие объёмы применения приходятся на тракторостроение, ежегодно возрастает применение двигателей в автомобилестроении. В России около 50% локомотивов ж.-д. транспорта составляют тепловозы, т. е. локомотивы с двигателями, в США большинство локомотивов - тепловозы. В речном флоте теплоходы с двигателями и дизельэлектроходы практически вытеснили пароходы. Двигателями оборудуют самоходную военную технику (танки и ракетные установки). Широко применяют двигатели в качестве передвижных и стационарных энергетических установок в районах, удалённых от линий электропередач.

Совершенствование двигателей осуществляется путём повышения удельной мощности, частоты вращения, надёжности и долговечности, расширения ассортимента применяемых топлив (многотопливные двигатели).

Конструкции двигателей многообразны. Так, в России на маневровых тепловозах и судах применяют V-образные 12-цилиндровые двигатели с водяным охлаждением и газотурбинным наддувом. В качестве основных тепловозных двигателей используются вертикальные рядные 2-тактные двигатели с прямоточной продувкой. Наибольших размеров достигают судовые тихоходные двигатели: например, 2-тактный рядный с клапанно-щелевой продувкой фирмы "Бурмейстер ог Вайн" (Дания) имеет диаметр цилиндра 840 мм, ход поршня 1800 мм, массу 885 т, высоту 12,1 м. Судовые двигатели часто делают крейцкопфного типа. Двигатели иногда выполняют без коленчатых валов (свободнопоршневой генератор газа). Реже применяют W-образные и Х-образные двигатели, т. е. вместо 2 блоков цилиндров, как у V-образного, эти двигатели имеют 3 или 4 блока, а также двигатели звёздообразные с расположением цилиндров лучами и даже многозвёздные (блоки звёзд) до 42 цилиндров и более.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) представляет собой тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу.

Первый практически пригодный газовый ДВС был сконструирован французским механиком Этьенна Ленуаром (1860г). В 1876 году немецкий изобретатель Н. Отто построил более совершенный 4-тактный газовый ДВС. По сравнению с паромашинной установкой ДВС принципиально более прост, т. к. устранено одно звено энергетического преобразования - парокотельный агрегат. Это усовершенствование обусловило большую компактность ДВС, меньшую массу на единицу мощности, более высокую экономичность, но для него потребовалось топливо лучшего качества (газ, нефть).

Вокруг вопроса о том, кому принадлежит приоритет создания первого теплового двигателя, долго кипели страстные споры. Эти споры продолжаются и сейчас. Каждое изобретение имеет своих авторов, но включает опыт целого ряда предшествующих открытий и разработок. В этом деле были и фундаментальные изобретения. Но, как не известно, кто придумал колесо, так и неизвестно кто придумал поршень.

Если вода в котле паровой машины подогревалась извне, а получавшийся пар толкал поршень, то в двигателе французского изобретателя Ленуара поршень двигала энергия, выделявшаяся непосредственно при сгорании топлива. Это была революционная новинка - двигатель внутреннего сгорания, которому в будущем суждено было вытеснить громоздкие и куда менее эффективные паровые машины. Правда, одноцилиндровый, работавший на смеси светильного газа с воздухом, двигатель Ленуара был еще слабоват. Для его доработки и приведения к современному виду понадобилось еще примерно четверть века. Особая заслуга в этом принадлежит Отто и французу А. Бо де Роша.

В 1880-х гг. О. С. Костович в России построил первый бензиновый карбюраторный двигатель. В 1897 нем. инженер Р. Дизель, работая над повышением эффективности ДВС, предложил двигатель с воспламенением от сжатия. Усовершенствование этого ДВС на заводе Л. Нобеля в Петербурге ("Русский дизель") в 1898-99 позволило применить в качестве топлива нефть. В результате этого ДВС становится наиболее экономичным стационарным тепловым двигателем. В 1901 в США был разработан первый трактор с ДВС. Дальнейшее развитие автомобильных ДВС позволило братьям О. и У. Райт построить первый самолёт с ДВС, начавший свои полёты в 1903. В том же 1903 русские инженеры установили ДВС на судне "Вандал", создав первый теплоход. В 1924 году по проекту Я. М. Гаккеля в Ленинграде был создан первый удовлетворяющий практическим требованиям поездной тепловоз.

Разнообразие применения ДВС:

1. Отбойный молоток, механический ручной инструмент ударного действия для отделения от массива некрепких горных пород, разрыхления мёрзлых грунтов, разборки бетонных фундаментов, асфальтовых и бетонных покрытий и т.п.

Исполнительный орган отбойного молотка - пика, долото или лопата в зависимости от вида выполняемых работ и характеристики разрушаемого массива. Боёк, перемещающийся в корпусе отбойного молотка с частотой 1000-1500 ударов в 1 мин, наносит удары по хвостовой части инструмента, энергия этих ударов используется для полезной работы. Отбойные молотки бывают пневматическими, электрическими и бензиновыми (с приводом от бензинового двигатель внутреннего сгорания). Двигатель внутреннего сгорания и топливные баки обычно встроены в корпус молотка. В связи с малыми габаритами и массой при значительной мощности, простоте конструкции и высокой надёжности распространение получили пневматические отбойные молотки. Электрические и бензиновые отбойные молотки отбойные молотки почти не применяются из-за большой массы и малой надёжности.

2. Подъёмный кран, грузоподъёмная машина циклического действия с возвратно-поступательным движением грузозахватного органа; служит для подъёма и перемещения грузов. Цикл работы подъёмного крана состоит из захвата груза, рабочего хода для перемещения груза и разгрузки, холостого хода для возврата порожнего грузозахватного устройства к месту приёма груза. Движения подъёмного крана могут быть как рабочими, так и установочными для периодического изменения положения крана, стрелы и т.п. Основная характеристика подъёмного крана - грузоподъёмность, под которой понимают наибольшую массу поднимаемого груза, причём в случае сменных грузозахватных устройств их масса включается в общую грузоподъёмность.

Историческая справка. Простейшие подъёмный краны, как и большинство грузоподъёмных машин, до конца 18 в. изготовлялись из деревянных деталей и имели ручной привод. К началу 19 в. ответственные, быстро изнашивающиеся детали (оси, колёса, захваты) стали делать металлическими. В 20-х гг. 19 в. появились первые цельнометаллические подъёмные краны сначала с ручным, а в 30-е гг. - с механическим приводом.

Первый паровой подъёмный кран создан в Великобритании в 1830, гидравлический - там же в 1847. Двигатель внутреннего сгорания был использован в 1895, а электрический двигатель в 1880-85 почти одновременно в США и Германии. Это были мостовые краны с одномоторным приводом. В 1890 созданы подъёмные краны с многомоторным индивидуальным приводом в США и Германии.

Изготовление подъёмного крана современного типа в России началось в конце 19 в. (Путиловский, Брянский, Краматорский, Николаевский и др. заводы). После Октябрьской революции 1917 г в СССР краностроение превратилось в крупную отрасль тяжёлого машиностроения со специализированными заводами.

3. Автомобильный двигатель. Для автомобилей могут быть применены тепловые (внутреннего сгорания и паровые) и электрические двигатели. Подавляющее большинство Автомобильных двигателей являются поршневыми двигателями внутреннего сгорания (ПДВС). По рабочему процессу автомобильные ПДВС делятся на четырёх- и двухтактные, а по способу воспламенения горючего - на двигатели с искровым воспламенением (называемые также карбюраторными или бензиновыми) и с самовоспламенением в воздухе высокой температуры, сжимаемом в цилиндрах двигателя (дизели). В цилиндры карбюраторных ПДВС поступает горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, приготовляемая в карбюраторе. Существуют также ПДВС, которые не имеют карбюратора и снабжены устройством для непосредственного впрыскивания топлива во впускной трубопровод или в цилиндр двигателя. По характеру протекания рабочего цикла эти двигатели не отличаются от карбюраторных. У дизелей топливо с воздухом смешивается внутри цилиндров, в которые дизельное топливо впрыскивается в распылённом виде через форсунки насосом высокого давления. Автомобильные двигатели различаются по числу и расположению цилиндров (рядные, V-образные и др.), расположению клапанов (верхнее и нижнее), рабочему объёму (литражу) цилиндров, типу охлаждения (жидкостное и воздушное), по назначению и т. п. Для современных легковых, а также малых и средних грузовых автомобилей применяются преимущественно четырёхтактные верхнеклапанные карбюраторные ПДВС с жидкостным охлаждением. Дизели, работающие на более дешёвом, чем бензин, топливе и превосходящие карбюраторные двигатели по топливной экономичности и долговечности (но уступающие им по простоте конструкции и первоначальной стоимости, литровой мощности, пусковым качествам, бездымности работы), используются преимущественно для тяжёлых грузовых автомобилей и многоместных автобусов. Однако по таким важным параметрам, как удельная масса (кг/кВт или кг/л∙с), компактность, бесшумность, современные быстроходные дизели вплотную приблизились к карбюраторным двигателям. В связи с этим благодаря повышению литровой мощности, дизели в последнем десятилетии стали применяться также на лёгких грузовых автомобилях и даже на легковых автомобилях.