Motorul cu combustie internă

MOTOR DE COMBUSTIE INTERNĂ

Unul dintre cele mai comune motoare termice este un motor cu combustie internă (ICE), disponibil în două versiuni: sub forma unui motor pe benzină și a unui motor diesel.







Motorul pe benzină funcționează pe combustibil lichid (benzină, kerosen etc.) sau în gaze combustibile (depozitate în formă de must de la butelii din oțel). Astăzi, DWS este proiectat în care hidrogenul va fi utilizat drept combustibil.

Partea principală a motorului cu combustie internă este unul sau mai mulți cilindri în interiorul căruia are loc arderea combustibilului. Prin urmare, apropo, numele motorului.

Deplasarea pistonului în interiorul cilindrului - un metal Itakan belted șaibe elastice care nu transmite gazele generate în timpul arderii, dpromezhutki între piston și cilindru pereți. Parohia este echipată cu o tijă metalică - un deget care leagă pistonul cu tija. Acesta din urmă transferă mișcarea pistonului la arborele cotit. Partea superioară a cilindrului comunică cu cele două supape. Prin una dintre supape - intrarea - este furnizat un amestec inflamabil, după celălalt - evacuarea - produsele de ardere sunt îndepărtate. Și aici este amplasată o lumânare - un aparat pentru aprinderea unui amestec combustibil prin intermediul unei scântei electrice.

Cea mai mare răspândire în domeniul ingineriei a fost un ICE în patru timpi.

Prima lovitură - admisie (aspirație). se deschide

supapa de admisie. Pistonul, care se mișcă în jos, suge

cilindru combustibil.

A doua măsură este compresia. Supapa de admisie se închide. Pistonul, deplasându-se în sus, comprimă amestecul combustibil, care, atunci când este comprimat, se încălzește.

Al treilea curs este cursa de lucru. Amestecul este aprins de o scânteie electrică a unei lumânări. Presiunea gazelor (produse de combustie fierbinte) împinge pistonul în jos. Mișcarea pistonului este transferată în arborele cotit, arborele se rotește și astfel se efectuează o muncă utilă. Prin producerea și extinderea produselor de ardere se răcește, presiunea din cilindru scade aproape la presiunea atmosferică.

Al patrulea ritm de eliberare (evacuare). Supapa de evacuare este deschisă, produsele de ardere epuizate sunt descărcate prin amortizor în atmosferă.

Dintre cele patru bare, doar unul - al treilea - funcționează. Prin urmare, motorul este prevăzut cu un volant (motor inerție pentru a stoca energie), prin care arborele cotit se rotește în timpul ciclurilor rămase.

Diesel - un alt tip de ICE. Inflamatia apare în cilindrul său prin injectarea combustibilului în aer, pistonul precomprimat și, astfel, se încălzește la o temperatură ridicată. Aceasta este principala diferență dintre un motor diesel și un motor convențional cu combustie internă pe benzină. Primul motor diesel a fost construit în 1897 de către omul de știință german Rudolf Diesel (1858-1913), al cărui nume este numit.

Folosirea energiei interne înseamnă realizarea unei lucrări utile pe seama ei, adică transformarea energiei interne într-una mecanică. In cea mai simpla experienta, care este ca tubul de test este turnat puțină apă și se aduce la fierbere (în care tubul este inițial închis cu un dop) format tub sub presiune de vapori se ridică în sus și sare. Cu alte cuvinte, energia combustibilului intră în energia internă a aburului, iar aburul se extinde, realizează lucrarea, scuturând plută. Deci, energia internă a aburului se transformă în energia cinetică a fișei.

Dacă tubul este înlocuit cu un cilindru metalic puternic, iar dopul este un piston care se lipeste de pereții cilindrului și se poate mișca liber de-a lungul acestora, se obține un motor termic simplu.

Motoarele termice sunt mașini în care energia internă a combustibilului este transformată în energie mecanică.

Istoria motoarelor termice merge în trecutul îndepărtat a spus în urmă cu mai mult de două mii de ani, în secolul III DS AD, marele inginer grec și matematician Arhimede a construit un tun care a tras cu abur. Figura arme Arhimede și descrierea au fost găsite după 18 secole în manuscrise ale marelui om de știință italian, inginerul și artistul Leonardo da Vinci.

Cum a tras acest pistol? Un capăt al trunchiului a fost puternic încălzit în foc. Apoi apa a fost turnată în partea încălzită a cilindrului. Apa se evaporă instantaneu și se transformă în abur. Aburul, care se extinde, cu forța și cu tunul, a scos miezul. Pentru noi este interesant că tunul pistolului era un cilindru pe care un piston a alunecat miezul.

Aproximativ trei secole mai târziu, în Alexandria, un oraș cultural și bogat de pe coasta Africii mediteraneene, a trăit și a lucrat un om de știință deosebit Geron, pe care istoricii i-au numit Geron de Alexandria. Geron a lăsat mai multe lucrări care au coborât la noi, în care a descris diverse mașini, dispozitive, mecanisme cunoscute în acele zile.

În lucrările lui Heron există o descriere a unui dispozitiv interesant, care se numește acum mingea Geron. Este o bilă de fier, fixată astfel încât să se poată roti în jurul axei orizontale. De la cazanul închis cu apă clocotită, aburul intră în bilă prin tub, de la bilele pe care le scapă în afară prin tuburile curbate, iar mingea intră în rotație. Energia internă a aburului este transformată în energia mecanică a rotației mingii. Balonul Gerons este prototipul motoarelor cu jet de aer modern.







În acel moment, invenția lui Heron nu a fost folosită și a rămas doar distractivă. Au trecut 15 secole. În timpul noului stagiu de știință și tehnologie, care a venit după Evul Mediu, Leonardo da Vinci se gândește să folosească energia internă a aburului. În manuscrisele sale există mai multe desene cu o imagine a unui cilindru și a unui piston. Sub pistonul din cilindru este apă și cilindrul este încălzit. Leonardo da Vinci a presupus că aburul format ca urmare a încălzirii apei, extinderea și creșterea în volum, ar căuta și împinge pistonul în sus. În timpul mișcării sale în sus, pistonul ar putea face o treabă utilă

Oarecum altfel imaginat un motor care utilizează energia cu aburi, Giovanni Branca, care a trăit pentru secolul marelui Leonardo. Era o roată cu lame, în cea de-a doua cu o forță lovită cu un jet de abur, astfel încât roata începu să se rotească. De fapt, a fost prima turbină cu abur.

În secolele XVII-XVIII vapori peste invenție mashitrudilis britanic Thomas Savery (1650-1715) și Thomas Newcomen (1663-1729), un francez Denis Papin (1647-1714), om de știință rus Ivan Polzunov (1728-1766) și alte Drogo.

Papen a construit un cilindru în care un piston sa mișcat liber în sus și în jos. Pistonul a fost conectat printr-un cablu, aruncat peste bloc, cu o sarcină care, de asemenea, a urmat pistonul și a urcat și coborât. Potrivit lui Papen, pistonul ar putea fi conectat la orice mașină, de exemplu, o pompă de apă care ar pompa apa. Porura a fost turnată în partea inferioară a cilindrului, care a fost apoi aprinsă. Gazele formate, încercând să se extindă, împinse pistonul în sus. După aceea, cilindrul și pistonul au fost turnate cu apă diodă din exterior. Gazele din cilindru au fost răcite și presiunea lor asupra pistonului a scăzut. Pistonul, sub acțiunea propriei greutăți și a presiunii atmosferice externe, se opusuvalsya în jos, în timp ce ridică sarcina. Motorul a făcut o treabă utilă. Din punct de vedere practic, a fost indignat: ciclul tehnologic al muncii sale a fost prea complicat (umplerea și aprinderea prafului de pușcă, învelișul cu apă, și asta pentru întreaga durată a funcționării motorului!). În plus, utilizarea unui astfel de motor a fost departe de a fi sigură.

Cu toate acestea, nu se poate întâmpla să observați caracteristicile unui motor modern cu ardere internă în prima mașină Palena.

În noul său motor, Papen a folosit apă în loc de praf de pușcă. Ea a fost turnată într-un cilindru sub piston, iar cilindrul a fost încălzit de jos. Aburul rezultat a ridicat pistonul. Apoi cilindrul a fost răcit și vaporii au condensat - din nou, s-au transformat în apă. Pistonul, ca și în cazul unui motor cu pulbere, a căzut sub greutatea sa și presiunea atmosferică. Acest motor a funcționat mai bine decât pulberea, dar pentru o utilizare practică serioasă a fost de asemenea puțin utilă: a fost necesară aducerea și decuplarea focului, furnizarea apei răcite, așteptarea condensului de abur, blocarea apei etc.

Toate aceste dezavantaje s-au datorat faptului că prepararea aburului necesar pentru funcționarea motorului a avut loc în cilindrul propriu-zis.

Și dacă lăsați aburul deja în abur, obținut, de exemplu, într-un cazan separat? Apoi, ar fi suficient ca alternativ să lăsați aburul în cilindru, apoi apa răcită, iar motorul să funcționeze cu o viteză mai mare și cu un consum mai mic de combustibil.

Acest lucru a fost surprins de un contemporan al lui Denis Palen, englezul Thomas Severi, care a construit o pompă de abur pentru a pompa apa din mină. În mașina lui, aburul a fost produs în afara cilindrului - în cazan.

În urma lui Severi, un motor cu aburi (adaptat și pentru pomparea apei dintr-o mină) a fost proiectat de Thomas Smith. El a folosit cu mare folos ceea ce a fost inventat înaintea lui. Newcomen a luat un cilindru cu un piston Papen, dar aburul pentru ridicarea pistonului era, ca și Severi, într-un cazan separat.

Mașina Newcomenia, la fel ca toți predecesorii săi, a funcționat intermitent - între cele două curse de lucru ale pistonului a fost o pauză. Înălțimea a fost o casă cu patru paturi și, prin urmare, exclusiv <прожорлива>: cincizeci de cai aveau abia timp să-și aducă combustibilul. Însoțitorii erau alcătuit din doi oameni: pompierul a aruncat în mod constant cărbuni <ненасытную пасть> cuptorul și mecanicul acționau macaralele, lăsând aburul și apa rece în cilindru.

A durat încă 50 de ani înainte de a fi construit un motor cu abur universal. Sa întâmplat în Rusia, la unul dintre periferiile sale îndepărtate - Altai, unde în acel moment a inventat ingenioasele ruși, fiul soldatului Ivan Polzunov a lucrat.

În primăvara anului 1766, studenții de la Polzunov, la o săptămână după moartea sa (a murit la vârsta de 38 de ani), au experimentat o mașină. A lucrat timp de 43 de zile și a pus în mișcare burdufurile a trei cuptoare de topire. Apoi cazanul a suflat; Pielea cu care au fost montate pistoanele (pentru a reduce decalajul dintre peretele cilindrului și piston) a fost uzată și mașina a fost oprită pentru totdeauna. Nimeni nu a făcut-o.

Creatorul unui alt motor universal cu abur, folosit pe scară largă, a fost mecanicul englez James Watt (1736-1819). Lucrand pe masina de imbunatatire Newcomen, in 1784 a construit un motor care sa potriveasca nevoilor. Invenția lui Watt a fost acceptată cu un bang. În cele mai dezvoltate țări din Europa, munca manuală în fabrici și fabrici a fost din ce în ce mai mult înlocuită de munca mașinilor. Un motor universal a devenit necesar pentru producție și a fost creat.

În motorul Watt se folosește așa-numitul mecanism de pârghie, care transformă mișcarea cu piston reciproc într-o mișcare de rotație a roții.

Apoi a fost inventat <двойное действие> mașini: direcționând alternativ perechi care sunt sub piston, apoi pe partea superioară a pistonului, Watt și-a întors ambele mișcări (în sus și în jos) în muncitori. Masina a devenit mai puternică. Aburul în părțile superioare și inferioare ale cilindrului a fost condus de un mecanism special de distribuție a aburului, care a fost ulterior îmbunătățit și numit <золотником>.

Apoi Watt a ajuns la concluzia că nu este necesar în orice moment, atâta timp cât pistonul se mișcă, să furnizeze abur cilindrului. Este suficient să lăsați într-un cilindru o porțiune de abur și să informați despre mișcarea pistonului și apoi acest abur va începe să se extindă și să deplaseze pistonul în poziția extremă. Acest lucru a făcut ca mașina să fie mai economică: mai puțină abur a fost necesară, mai puțin carburant a fost consumat.

Astăzi, unul dintre cele mai comune motoare termice este un motor cu combustie internă (ICE). Este instalat pe autoturisme, nave, tractoare, bărci cu motor, etc. există sute de milioane de astfel de motoare în întreaga lume. Există două tipuri de motoare cu ardere internă - motor pe benzină și motor diesel (a se vedea motorul cu combustie internă).

Pentru a estima motorul termic este important să știți ce parte din energia eliberată de combustibil se transformă într-o muncă utilă. Cu cât este mai mare această parte a energiei, cu atât motorul este mai economic.

Pentru a caracteriza economia, se introduce conceptul de eficiență.

Eficiența unui motor termic este raportul dintre acea parte a energiei care a ajuns în a face munca utilă a motorului, la toată energia eliberată de arderea combustibilului.

Primul motor diesel (1897) a avut o eficiență de 22%. Motor cu abur Watt (1768) - 3-4%, motorul diesel staționar modern are o eficiență de 34-44%.







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: