Какой механизм своевременно впускает в цилиндры двигателя горючую смесь и выпускает газы
6. КОЛИЧЕСТВО ПОДАВАЕМОЙ ИЗ КАРБЮРАТОРА ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ ЗАВИСИТ ОТ ПОЛОЖЕНИЯ:
1) воздушной заслонки;
2) дроссельной заслонки;
3) клапана экономайзера;
4) поршня ускорительного насоса;
5) уровня топлива в поплавковой камере.
7. КОЭФФИЦИЕНТОМ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА НАЗЫВАЕТСЯ ОТНОШЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА_____ПОСТУПИВШЕГО В ЦИЛИНДР, К ЕГО НЕОБХОДИМОМУ КОЛИЧЕСТВУ ДЛЯ ПОЛНОГО СГОРАНИЯ ПОСТУПИВШЕГО В ЦИЛИНДР ТОПЛИВА.
8. ГОРЮЧАЯ СМЕСЬ КОЭФФИЦИЕНТ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА:
1) бедная; А. а = 0,4—0,7;
2) богатая; В. а = 1,0;
3) обедненная; С. а = 1,05. 1,15;
4) нормальная; D. а = 1,2. 1,25;
5) обогащенная. Е. а = 0,8. 0,95.
9. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ
2) средние нагрузки;
3) пуска холодного двигателя;
4) ускорение и полная мощность.
КОЭФФИЦИЕНТ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА:
10. ПОВЫШЕННЫЙ УРОВЕНЬ ТОПЛИВА В ПОПЛАВКОВОЙ КАМЕРЕ КАРБЮРАТОРА ВЫЗОВЕТ:
1) хлопки в глушителе;
2) увеличение мощности;
3) хлопки в карбюраторе;
4) уменьшение мощности;
5) переобеднение горючей смеси;
6) переобогащение горючей смеси.
11. ПОДДЕРЖАНИЕ УРОВНЯ БЕНЗИНА В ПОПЛАВКОВОЙ КАМЕРЕ ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ:
1) положением поплавка;
2) работой экономайзера;
3) работой ускорительного насоса;
4) положением воздушной заслонки;
5) положением дроссельной заслонки.
12. ПЕРЕОБЕДНЕНИЕ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ МОЖЕТ БЫТЬ ВЫЗВАНО:
1) засорением воздушного фильтра;
2) засорением топливного жиклера;
3) засорением воздушного жиклера;
4) низким уровнем топлива в поплавковой камере;
5) высоким уровнем топлива в поплавковой камере;
6) подсасыванием воздуха через неплотности впускной системы.
13. ПОЗИЦИЯ 10 НА РИС. 6.1 ОЗНАЧАЕТ КЛАПАН:
4) поплавковой камеры;
5) обратный ускорительного насоса.
Рис. 6.1. Карбюратор K-88AM
14. ПОЗИЦИЯ 6 НА РИС. 6.1 ОЗНАЧАЕТ ОН СЛУЖИТ ДЛЯ:
1) ускорения потока воздуха;
2) обогащения состава смеси;
3) увеличения разряжения перед распылителем;
4) поддержания уровня топлива в поплавковой камере.
15. В СИСТЕМУ ХОЛОСТОГО ХОДА ВХОДЯТ ПОЗИЦИИ НА РИС. 6.1:
16. СИСТЕМА ПУСКА ХОЛОДНОГО ДВИГАТЕЛЯ:
1) обедняет смесь;
2) обогащает смесь;
3) прикрывает воздушную заслонку;
4) открывает воздушную заслонку;
5) закрывает дроссельную заслонку;
6) приоткрывает дроссельную заслонку.
17. НА РИС. 6.2 ПОКАЗАН:
2) ускорительный насос;
3) система холостого хода карбюратора;
4) ограничитель максимальной частоты вращения.
С ПРАВОЙ СТОРОНЫ ПОКАЗАН:
5) топливный насос;
6) топливный фильтр;
7) датчик частоты вращения;
8) исполнительный механизм.
9) на карбюраторе;
10) на носке коленвала;
11) на носке распредвала.
18. ЭКОНОМАЙЗЕР КАРБЮРАТОРА ГОРЮЧУЮ СМЕСЬ:
7) холостого хода;
19. ДВУХКАМЕРНЫЕ КАРБЮРАТОРЫ ИМЕЮТ:
1) два экономайзера;
2) две поплавковые камеры;
3) две смесительные камеры;
4) две дроссельные заслонки;
5) два ускорительных насоса.
20. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ БЕНЗОНАСОСА:
1) соответствует потребности двигателя;
2) превышает потребность двигателя в 3—5 раз;
3) превышает потребность двигателя в 2—3 раз;
4) превышает потребность двигателя в 2 раза.
21. НОМЕР ПОЗИЦИИ (РИС. 6.3) КЛАПАНА ЭКОНОМАЙЗЕРА ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ХОЛОСТОГО ХОДА:
22. ДЕТАЛИ УСКОРИТЕЛЬНОГО НАСОСА НА РИС. 6.3:
1) 5 и 6; 3) 13 и 15;
2) 9 и 10, 4) 30 и 31.
23. ТИПЫ ВОЗДУШНЫХ ФИЛЬТРОВ:
1) сухой; 5) двухступенчатый;
2) мокрый; 6) трехступенчатый.
24. НАДДУВ ДВИГАТЕЛЯ МОЖЕТ БЫТЬ:
ОН ПРОИЗВОДИТСЯ ДЛЯ:
5) увеличении массы свежего заряда;
6) увеличения объема свежего заряда;
7) увеличения мощности двигателя;
8) охлаждения двигателя.
25. РАБОТА ФОРСУНКИ ИНЖЕКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ УПРАВЛЯЕТСЯ:
1) топливной рампой;
2) регулятором давления;
3) электронным блоком управления;
4) датчиком массового расхода воздуха;
5) датчиком скорости движения.
26. ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ТИПА MOTRONIC:
1) управляет работой форсунок;
2) управляет работой бензонасоса;
3) управляет работой системы зажигания;
4) контролирует состояние топливного фильтра;
5) анализирует сигналы, полученные с датчиков;
6) информирует водителя об исправности системы;
7) получает сигналы с датчиков состояния двигателя.
27. РАЗМЕЩЕНИЕ ТОПЛИВНОГО НАСОСА СИТСЕМЫ ПИТАНИЯ ТИПА MOTRONIC:
2) в топливном баке;
3) на топливном баке;
4) в топливном фильтре.
6) механический от коленчатого вала;
7) механический от распределительного вала.
28. КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ:
1) ускоряет процесс выпуска ОГ;
2) изменяет химический состав газов;
3) переводит вредные компоненты газов в безвредные.
5) только после прогрева до 300 "С;
6) только на холодном двигателе.
29. ДЕТАЛЬ 5 НА РИС. 6.4 ОЗНАЧАЕТ_ДАВЛЕНИЯ ТОПЛИВА.
ОН ПОДДЕРЖИВАЕТ ДАВЛЕНИЕ В РАМПЕ, МПа:
1) 0,13-0,18; 3) 0,33-0,38;
2) 0,23-0,28; 4) 0,53-0,58.
Рис. 6.4. Рампа форсунок впрыскового двигателя
30. ПОД ПОЗИЦИЕЙ 2 НА РИС. 6.4 УКАЗАНА ______________
3) электронным блоком управления.
ОТВЕТЫ
Система рециркуляции отработавших газов (EGR – Exhaust Gas Recirculation) предназначена для снижения в выхлопных газах оксидов азота за счет возврата части отработавших газов во впускной коллектор и далее в цилиндры двигателя.
Отработавшие газы, образующиеся при сгорании топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания, содержат загрязняющие вещества, такие как оксид углерода (CO), оксиды азота (NOx), углеводороды (HC) и твердые частицы (PM), которые очень вредны для человека и окружающей среды.
Особо токсичны оксиды азота, которые образуются при высокой температуре и избытке кислорода. Оба эти условия присутствуют в процессе сгорания топлива в любом двигателе, но особенно много их образуется в высокофорсированном дизеле, поскольку воздух, поступающий в его цилиндры, не дросселируются и всегда имеется его избыток. Кроме того, в камерах сгорания возникает высокая температура, а чем она выше, тем больше образуется оксидов азота. По этим причинам дизельный двигатель выбрасывает намного больше оксидов азота в выхлопных газах по сравнению с бензиновым.
Возврат части отработавших газов (ОГ) во впускной коллектор позволяет снизить температуру сгорания топливовоздушной смеси и тем самым уменьшить образование оксидов азота. При этом соотношение компонентов в смеси остается прежними и мощностные характеристики двигателя изменяются незначительно.
Система рециркуляции отработавших газов (EGR) применяется в основном на дизельных двигателях, реже - на бензиновых.
В зависимости от требований стандарта токсичности ОГ, на дизельных двигателях применяются различные схемы системы рециркуляции ОГ: высокого давления, низкого давления и гибридная (комбинированная) система рециркуляции.
EGR высокого давления наиболее распространена и применяется на дизельных двигателях, соответствующих требованиям Евро 4 (содержание оксида азота в отработавших газах не более 0,25 г/км). Система обеспечивает отвод части ОГ из выпускного коллектора перед турбокомпрессором и подачу их в канал перед впускным коллектором. (Bosch).
Данная система имеет высокие показатели быстродействия газового контура рециркуляции. Кроме того, поскольку выхлопной газ смешивается с всасываемым воздухом после турбокомпрессора, твердые частицы не попадают на колесо компрессора и не разрушают его. Однако охладитель EGR при этом должен выдерживать разрушительное воздействие высокого давления и высокой температуры выхлопных газов.
В такой системе для осуществления процесса перепуска имеется специальный клапан рециркуляции, который оснащен пневматическим или электрическим приводом.
Количество перепускаемых газов регулируется с помощью системы управления двигателем, которая одновременно управляет дроссельной заслонкой и клапаном рециркуляции. EGR не работает на холостом ходу, при холодном двигателе, а также при полностью открытой дроссельной заслонке.
На отдельных двигателях в EGR применяется охлаждение ОГ путем прохождения их через специальный радиатор. Вследствие этого дополнительно снижается температура сгорания в цилиндрах и, тем самым, уменьшается образование оксидов азота.
Стандарт Euro 6 повысил требования, снизив лимит выбросов NOx до 0,08 г/км по сравнению со 0,18 г/км для Euro 5. Реализация более жестких условий потребовала создания системы рециркуляции низкого давления.
В системе рециркуляции низкого давления отработавшие газы отводятся после сажевого фильтра, охлаждаются в специальном радиаторе, проходят через клапан рециркуляции и подаются во впускную систему перед турбокомпрессором. (Bosch).
Такая система обеспечивает меньшую температуру ОГ, отсутствие частиц сажи и, в конечном счете, меньшее содержание оксидов азота в выхлопе. Помимо этого, все отработавшие газы проходят через турбину компрессора, поэтому давление наддува не снижается ни на каком режиме.
Из-за более низких температур EGR низкого давления более эффективна в снижении выбросов NOx по сравнению с системой высокого давления. Но у нее есть и недостаток - более высокая инерционность выхлопных газов, поскольку все воздуховоды и компоненты расположены относительно далеко от двигателя и не могут быстро реагировать на изменение скорости рециркуляции ОГ.
Гибридная (комбинированная) EGR объединяет в одном двигателе систему рециркуляции ОГ высокого и низкого давления. Иногда такой тип называют двухконтурной системой EGR.
Гибридная EGR сочетает в себе преимущества обоих систем, переключаясь между ними в зависимости от частоты вращения и крутящего момента, а также позволяет турбонагнетателю работать с высоким КПД на любом режиме.
Недостаток двухконтурной EGR - большая стоимость, сложность и для нее требуется большее пространство для размещения (обусловленные большим количеством компонентов), а также потенциальными проблемами с управлением скоростью рециркуляции ОГ в зависимости от режима работы двигателя. Алгоритм управления становится довольно сложным, поскольку необходимо управлять несколькими исполнительными механизмами (клапаном рециркуляции ОГ высокого/низкого давления, дроссельной заслонкой на впуске/выпуске и лопатками турбины/перепускным клапаном) для подачи необходимого количества воздуха и ОГ в цилиндры на различных режимах.
Тепловым двигателем называют машину, в ходе работы которой внутренняя энергия переходит в механическую. Самую простую модель такой машины можно представить в виде металлического цилиндра и плотно пригнанного поршня, который может двигаться вдоль цилиндра.
Одним из самых распространённых видов теплового двигателя, который мы встречаем в жизни, является двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Топливо в нем сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Легко догадаться, что отсюда и пошло его название.
В данном уроке мы рассмотрим устройство двигателя внутреннего сгорания и схему его работы.
Устройство двигателя внутреннего сгорания
Тепловые двигатели такого типа работают на жидком и газообразном топливе. Этим топливом могут быть нефть, бензин, керосин, различные горючие газы.
На рисунке 1 изображена схема простейшего двигателя внутреннего сгорания в разрезе.
Двигатель представляет собой прочный металлический цилиндр. Внутри этого цилиндра имеется подвижный поршень 3. Поршень соединения шатуном 4 с коленчатым валом 5.
В верхней части двигателя расположены два клапана 1 и 2. Когда двигатель работает, они автоматически открываются и закрываются в определенные нужные моменты.
Через клапан 1 в цилиндр двигателя поступает горючая смесь. Она воспламеняется с помощью свечи 6.
Горючая смесь — это смесь горючих газов, частиц жидкого топлива и паров топлива с воздухом (кислородом).
Отработавшие газы выпускаются через клапан 2.
Периодически в цилиндре происходит сгорание горючей смеси. Например, сгорает смесь паров бензина и воздуха. Образуются газообразные продукты сгорания. Их температура при этом достигает высоких значений — $1600-1800 \degree C$. В результате этого резко увеличивается давление на поршень.
Эти газы (продукты сгорания) толкают поршень. При движении поршня двигается и коленчатый вал. Таким образом газы совершают механическую работу. Т. е., часть внутренней энергии газов перешла в механическую энергию. Следовательно, внутренняя энергия газов уменьшилась — они начинают охлаждаться.
Мертвые точки, ход поршня и такты двигателя
Для того чтобы более подробно рассмотреть схему работы данного двигателя, нам понадобятся новые определения.
Поршень может двигаться внутри цилиндра. В устройстве самого простого вида, который мы рассматриваем, он может двигаться вверх и вниз.
Мёртвые точки — это крайние точки положения поршня в цилиндре.
Ход поршня — это расстояние, которое проходит поршень от одной мертвой точки до другой.
Рассматриваемые нами двигатели внутреннего сгорания называют четырехтактными.
Четырехтактный двигатель — это двигатель, в котором один рабочий цикл происходит за четыре хода поршня (за четыре такта).
Один такой такт двигателя или ход поршня происходит за половину оборота коленчатого вала.
Схема работы двигателя внутреннего сгорания: четыре такта
Теперь давайте подробно рассмотрим все четыре такта работы двигателя (рисунок 2).
Рисунок 2. Схематическое изображение работы двигателя внутреннего сгорания
Первый такт (рисунок 2, а):
- При повороте коленчатого вала в самом начале такта поршень начинает двигаться вниз
- Объем над поршнем увеличивается
- В цилиндре образуется разрежение
- Открывается клапан 1. В цилиндр поступает горючая смесь
- Цилиндр заполняется горючей смесью. Клапан 1 закрывается
Второй такт (рисунок 2, б):
- Вал продолжает поворачиваться, поршень теперь двигается вверх
- Таким образом поршень сжимает горючую смесь
- Поршень доходит до верхней мертвой точки
- Сжатая горючая смесь воспламеняется от электрической искры (свеча 6) и сгорает
Третий такт (рисунок 2, в):
- При сгорания смеси образуются газы. Они давят на поршень — толкают его вниз
- Под действием этих расширяющихся нагретых газов двигатель совершает работу. Поэтому,
Третий такт двигателя — это рабочий ход.
- Поршень двигается вниз. Его движение передается шатуну и коленчатому валу
- Получив сильный толчок, коленчатый вал с маховиком продолжают вращение по инерции. При этом они приводят в движение поршень при последующих тактах
Заметьте, что на втором и третьем тактах двигателя клапаны закрыты.
- В конце такта открывается клапан 2. Продукты сгорания начинают выходить из цилиндра в окружающую среду
Четвертый такт (рисунок 2, г):
- Идет выход продуктов сгорания из цилиндра (клапан 2 открыт)
- Поршень движется вверх
- В конце этого такта клапан 2 закрывается
Цикл двигателя состоит из четырех тактов:
впуск
сжатие
рабочий ход
выпуск
Создание и применение двигателя внутреннего сгорания
Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания рассмотренного нами вида изобрел немецкий инженер Рудольф Дизель (рисунок 3).
Рисунок 3. Рудольф Кристиан Карл Дизель (1858 — 1913)
Двигатели внутреннего сгорания имеют очень широкое применение. В ходе их усовершенствования, в мире появлялись новые средства передвижения. Например, автомобили, мотоциклы, самолеты, вертолеты, космические корабли, ракеты, суда на воздушной подушке.
В автомобилях чаще всего стоят четырехцилиндровые двигатели внутреннего сгорания. В каждом цилиндре по очереди происходит рабочий ход. Поэтому коленчатый вал постоянно получает энергию от одного из поршней.
Существуют и двигатели с другим количеством цилиндров. Многоцилиндровые двигатели лучше обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность.
Огнестрельное оружие является простейшим примером ДВС. Цилиндром является ствол оружия, а поршнем — выбрасываемые из оружия пули или снаряды.
Использование ДВС обеспечило быстрый прогресс в военной индустрии: были разработаны танки, истребители, подводные лодки.
В настоящее время двигатели внутреннего сгорания установлены практически на каждом виде транспорта, которым мы пользуемся. Они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских судах.
Ве́рхняя мёртвая то́чка (ВМТ) — положение поршня в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, соответствующее максимальному расстоянию между любой точкой поршня и осью вращения коленчатого вала (условно начальное положение коленчатого вала, ноль градусов поворота кривошипа).
Нижняя мёртвая то́чка — положение поршня в цилиндре, соответствующее минимальному расстоянию между любой точкой поршня и осью вращения коленчатого вала.
Ход поршня, при котором газ не совершает работы, называется холостым ходом.
Рабочий ход – ход поршня под давлением газов, образующихся при сгорании рабочей смеси, движущийся от В.М.Т. (верхней мертвой точки) к Н.М.Т. (нижней мертвой точке).
Поступление горючей смеси в цилиндр, ее сжатие, расширение при сгорании и выпуск отработавших газов из цилиндра, т. е. совокупность всех процессов, происходящих в цилиндре при работе двигателя, называется рабочим циклом.
Шату́н (иногда ещё называют тяговое дышло) — деталь, соединяющая поршень и шатунную шейку коленчатого вала или движущих колёс паровоза. Служит для передачи возвратно-поступательных движений поршня к коленчатому валу или к колёсам для преобразования во вращательное движение.
Коленчатый вал — деталь (или узел деталей в случае составного вала) сложной формы, имеющая шейки для крепления шатунов, от которых вал воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент.
Маховик (маховое колесо) — массивное вращающееся колесо, использующееся в качестве накопителя (инерционный аккумулятор) кинетической энергии.
Свеча зажигания — устройство для воспламенения топливо-воздушной смеси в самых разнообразных тепловых двигателях. Бывают искровые, дуговые, накаливания, каталитические, полупроводниковые поверхностного разряда, плазменные воспламенители и др.
Система зажигания - это совокупность всех приборов и устройств, обеспечивающих появление электрической искры, воспламеняющей топливовоздушную смесь в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания в нужный момент.
Если двигатель совершает два такта: первый такт – рабочий ход, второй такт – холостой ход (процесс сжатия горючей смеси), то его называют двухтактным.
В четырехтактном двигателе между тактом – рабочим ходом и тактом – сжатием горючей смеси добавляется еще два такта: выпуск отработанных газов и впуск горючей смеси.
Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):
Обязательная литература:
- Ефимов С.И., Алексеев В.П. Двигатели внутреннего сгорания. М., 2003
- Перельман Я.А. Занимательная физика. Книга 2. М.:Наука, 1982г.
- Энергетические установки: Системы поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для вузов по специальности "Двигатели внутреннего сгорания"/ С. И. Ефимов, Н. А. Иващенко, В. И. Ивин и др.; Под. общ. ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1986 г. – 352 с.: ил.
Дополнительные источники:
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Во всех тепловых двигателях происходит преобразование тепловой энергии, связанной с движением микрочастиц, составляющих вещество в механическую энергию. Устройства тепловых двигателей непрерывно совершенствуются.
Каковы особенности тепловых двигателей разных типов, которые необходимо учитывать для оценки возможности их применения?
Все тепловые двигатели можно разделить на два класса – турбинные и поршневые. В турбинных двигателях тепловая энергия вначале преобразуется в кинетическую энергию газовой струи, для чего используются сопла, через которые расширяется горячий газ. Этот горячий газ может образовываться в результате кипения воды – паровые турбины, или в результате сгорания топлива – газовые турбины. Поток газа, имеющий большую скорость, направляется на лопасти турбины и, отдавая им энергию, раскручивает вал турбины.
Вал турбины может непосредственно приводить в движение какие-либо механизмы, например, колеса транспорта или винт самолета, или при помощи генератора вырабатывать электрическую энергию, что происходит на теплоэлектростанциях.
Значительно сложнее устройство поршневых двигателей, с которых начался технический прогресс в теплоэнергетике. Основу таких двигателей составляют цилиндр и поршень. Подробное описание дано в уроке 7. Но нагревать и охлаждать газ через стенки цилиндра, не эффективно. Вместо этого используется один из двух способов:
1) газ нагревается в отдельном устройстве, после чего подается в цилиндр. Такой способ реализован в паровом двигателе.
2) топливо в виде смеси газов, или пузырьков жидкости, смешанных с воздухом, (горючая смесь) вводится внутрь цилиндра, и далее процесс сгорания также происходит внутри цилиндра. Образовавшийся в результате сгорания горячий газ, расширяясь, приводит в движение поршень. Такие двигатели называются двигателями внутреннего сгорания. Первый ДВС являлся силовым агрегатом Де Риваза, по имени его создателя Франсуа де Риваза, родом из Франции, который сконструировал его в 1807 году.
Чтобы результат работы двигателя сводился к вращению какого-либо вала, что чаще всего требуется от двигателя, используется механизм, состоящий из шатуна и коленчатого вала. Эти элементы изображены на рисунках. Действие шатуна и коленчатого вала подобно действию ног велосипедиста и педалей. Для замыкания цикла необходим обратный ход поршня. Такой ход поршня, при котором газ не совершает работы, называется холостым ходом. Механическая энергия запасается в виде кинетической энергии вращения массивного колеса – маховика, связанного с валом двигателя. При такой работе возникают пульсации, для уменьшения которых вводят несколько цилиндров с одним коленчатым валом.
В двигателях внутреннего сгорания горючая смесь перед воспламенением сжимается, что происходит во время обратного хода поршня.
Это обеспечивает более эффективную работу двигателя. После сжатия горючая смесь воспламеняется, и начинается рабочий ход поршня. По способу воспламенения двигатели внутреннего сгорания делятся на два типа. В двигателях, включающих в себя систему зажигания, воспламенение горючей смеси происходит под воздействием искры, возникающей вследствие электрического разряда в запальной свече.
В таких двигателях используется топливо из легких фракций нефти (бензин) или природный газ, а степень сжатия поршнем невелика (6 – 8 раз). В двигателях другого типа – дизельных двигателях (или просто дизелях) используется горючее из более тяжелых фракций нефти (дизельное топливо), а степень сжатия существенно выше (15 – 20 раз). Воспламенение топливной смеси в дизельных двигателях происходит вследствие того, что при сжатии газ нагревается, соответствующий процесс близок к адиабатному процессу.
Двигатели внутреннего сгорания в зависимости от способа вывода отработанных газов и ввода горючей смеси делятся на два типа: двухтактные и четырехтактные. Каждый такт соответствует половине оборота коленчетого вала.
Двухтактные: первый такт – рабочий ход, второй такт – холостой ход (процесс сжатия горючей смеси)
В четырехтактном двигателе между тактом – рабочим ходом и тактом – сжатием горючей смеси добавляется еще два такта. Выпуск отработанных газов осуществляется при движении поршня с уменьшением рабочего объема цилиндра (такт аналогичный такту, в котором происходит сжатие смеси). Впуск горючей смеси осуществляется при движении поршня с увеличением рабочего объема (такт, аналогичный такту рабочего хода).
Зачем нужно столько типов двигателей? Оказывается, что универсального наилучшего двигателя нет, каждый тип обладает определенными достоинствами и недостатками. Каковы же эти критерии оценки?
- Экономичность. Наиболее экономичными являются дизельные двигатели. Четырехтактные двигатели более экономичны, чем двухтактные.
- Максимально достижимая мощность. По этому показателю выделяются турбинные двигатели.
- Мощность на единицу веса (особенно для совместно движущихся). Для большегрузов – дизельные; для легкого транспорта – бензиновые, двухтактные и четырехтактные (в зависимости от веса).
- Универсальность топлива. По этому показателю выгодно отличаются двигатели, где используется водяной пар – паровые турбины (т.к. запасы нефти истощаются).
- Износ механизмов. Выигрывают турбинные по сравнению с поршневыми.
• Тепловые двигатели подразделяются на турбинные и поршневые.
• Поршневые двигатели подразделяются на паровые двигатели и двигатели внутреннего сгорания.
• Двигатели внутреннего сгорания подразделяются на двигатели с системой зажигания и дизельные двигатели.
• Кроме того, двигатели внутреннего сгорания подразделяются на двухтактные двигатели и четырехтактные двигатели.
• Каждый тип двигателя обладает своими достоинствами и недостатками, определяющими целесообразность его использования для тех или иных целей.
• Критериями оценки эффективности применения разных видов двигателей являются: экономичность, максимально достижимая мощность, мощность на единицу веса, универсальность топлива и износ механизмов.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:
Правильный вариант: Во всех тепловых двигателях происходит преобразование тепловой энергии, связанной с движением микрочастиц, составляющих вещество в механическую энергию.
Задание 2. Один моль одноатомного идеального газа участвует в циклическом процессе, график которого изображён на TV−диаграмме.
Выберите два верных утверждения на основании анализа представленного графика.
1) Давление газа в состоянии 2 меньше давления газа в состоянии 4.
2) Работа газа на участке 2–3 отрицательна.
3) На участке 1–2 давление газа уменьшается.
4) На участке 4–1 работа газа отрицательна.
5) Работа, совершенная газом на участке 1−2 больше работы, совершаемой внешними силами над газом на участке 4−1.
Правильный вариант: 4); 5).
Подсказка: Перерисуйте график цикла в осях p,V. Вспомните, что на графиках процессов в осях p,V работа вычисляется как площадь под графиком процесса.
Читайте также: