Việc phát minh ra động cơ đốt trong đã cho phép nhân loại có những bước phát triển vượt bậc. Giờ đây, động cơ, sử dụng năng lượng giải phóng trong quá trình đốt cháy nhiên liệu để thực hiện công việc hữu ích, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực hoạt động của con người. Nhưng những động cơ này được sử dụng rộng rãi nhất trong vận tải.
Tất cả các nhà máy điện đều bao gồm các cơ cấu, cụm và hệ thống tương tác với nhau để chuyển năng lượng giải phóng trong quá trình đốt cháy các sản phẩm dễ cháy thành chuyển động quay của trục khuỷu. Chính phong trào này là công việc hữu ích của anh.
Để rõ hơn bạn nên hiểu nguyên lý hoạt động của nhà máy điện đốt trong.
Nguyên lý hoạt động
Khi một hỗn hợp dễ cháy bao gồm các sản phẩm cháy và không khí được đốt cháy, năng lượng được giải phóng nhiều hơn. Hơn nữa, tại thời điểm bắt lửa hỗn hợp tăng đáng kể thể tích, áp suất trong tâm bắt lửa tăng lên, trên thực tế, một vụ nổ nhỏ xảy ra cùng với sự giải phóng năng lượng. Quá trình này được lấy làm cơ sở.
Nếu quá trình đốt cháy được thực hiện trong một không gian kín, áp suất phát sinh trong quá trình đốt cháy sẽ đè lên các bức tường của không gian này. Nếu một trong những bức tường được làm có thể di chuyển được, thì áp lực, cố gắng tăng thể tích của không gian kín, sẽ di chuyển bức tường này. Nếu bạn gắn bất kỳ thanh nào vào tường này, thì nó sẽ thực hiện công cơ học - di chuyển ra xa, nó sẽ đẩy thanh này. Bằng cách nối thanh truyền với tay quay, khi chuyển động sẽ làm tay quay quay quanh trục của nó.
Đây là nguyên lý hoạt động của bộ nguồn đốt trong - có một không gian kín (ống lót xi lanh) với một vách di động (piston). Vách được liên kết với tay quay (trục khuỷu) bằng thanh truyền (thanh truyền). Sau đó, hành động ngược lại được thực hiện - tay quay, thực hiện một vòng quay hoàn toàn quanh trục, đẩy tường bằng thanh và do đó nó quay trở lại.
Nhưng đây chỉ là nguyên lý hoạt động với phần giải thích các thành phần đơn giản. Trên thực tế, quá trình này có vẻ phức tạp hơn, vì trước tiên bạn phải đảm bảo dòng chảy của hỗn hợp vào xi lanh, nén nó để đánh lửa tốt hơn và cũng loại bỏ các sản phẩm cháy. Những hành động này được gọi là thanh.
Tổng số chu kỳ đồng hồ 4:
- đầu vào (hỗn hợp đi vào xi lanh);
- nén (hỗn hợp được nén bằng cách giảm thể tích bên trong ống lót bởi piston);
- hành trình làm việc (sau khi đánh lửa, hỗn hợp do nở ra đẩy pittông xuống);
- đầu ra (loại bỏ các sản phẩm cháy khỏi lớp lót để cung cấp phần tiếp theo của hỗn hợp);
Động cơ pittông
Do đó, chỉ có đột quỵ làm việc có tác dụng có lợi, ba đột quỵ còn lại là chuẩn bị. Mỗi hành trình đều kèm theo một chuyển động nhất định của piston. Nó di chuyển xuống trong quá trình nạp và hành trình, và đi lên trong quá trình nén và xả. Và do piston được nối với trục khuỷu nên mỗi hành trình tương ứng với một góc quay nhất định của trục quanh trục.
Việc thực hiện các nét trong động cơ được thực hiện theo hai cách. Đầu tiên là với các biện pháp chồng chéo. Trong một động cơ như vậy, tất cả các hành trình đều được thực hiện trong một lần quay hoàn toàn trục khuỷu. Tức là khuỵu nửa vòng. trục, trong đó chuyển động của piston lên hoặc xuống kèm theo hai hành trình. Những động cơ này được gọi là động cơ 2 kỳ.
Cách thứ hai là các biện pháp riêng biệt. Một chuyển động của piston chỉ kèm theo một hành trình. Kết quả là, để một chu kỳ làm việc diễn ra đầy đủ, đầu gối phải thực hiện 2 lần. trục quanh trục. Động cơ như vậy nhận được chỉ định là 4 thì.
Khối xi lanh
Bây giờ chính là cấu trúc của động cơ đốt trong. Cơ sở của bất kỳ cài đặt nào là khối xi lanh. Tất cả các thành phần đều nằm trong đó và trên đó.
Các tính năng thiết kế của khối phụ thuộc vào các điều kiện nhất định - số lượng xi lanh, vị trí của chúng, phương pháp làm mát. Số lượng xi lanh được kết hợp trong một khối có thể thay đổi từ 1 đến 16. Hơn nữa, các khối có số xi lanh lẻ rất hiếm, từ các động cơ được sản xuất hiện tại, bạn chỉ có thể tìm thấy các đơn vị một và ba xi lanh. Hầu hết các đơn vị đi kèm với một số lượng xi lanh được ghép nối - 2, 4, 6, 8 và ít hơn thường là 12 và 16.
Khối bốn xi lanh
Các nhà máy điện có từ 1 đến 4 xi lanh thường có các xi lanh thẳng hàng. Nếu số lượng xi lanh nhiều hơn, chúng được xếp thành hai hàng, với một góc nhất định về vị trí của hàng này so với hàng kia, người ta gọi là nhà máy điện có vị trí hình chữ V của các trụ. Sự sắp xếp này có thể làm giảm kích thước của khối, nhưng đồng thời việc chế tạo chúng khó hơn so với sắp xếp theo dòng.
Khối tám xi lanh
Có một loại khối khác, trong đó các khối trụ được xếp thành hai hàng và với góc giữa chúng là 180 độ. Các động cơ này được đặt tên. Chúng được tìm thấy chủ yếu trên xe máy, mặc dù có những chiếc ô tô có loại đơn vị điện này.
Nhưng điều kiện về số lượng xi lanh và vị trí của chúng là tùy chọn. Có các loại động cơ 2 xi-lanh và 4 xi-lanh với hình chữ V hoặc xi-lanh đối diện, cũng như động cơ 6 xi-lanh thẳng hàng.
Có hai loại làm mát được sử dụng trong các nhà máy điện - không khí và chất lỏng. Tính năng thiết kế của khối phụ thuộc vào điều này. Bộ làm mát bằng không khí nhỏ hơn và được thiết kế đơn giản hơn, vì các xi-lanh không phải là một phần trong thiết kế của nó.
Khối làm mát bằng chất lỏng phức tạp hơn, thiết kế của nó bao gồm các xi lanh, và một áo làm mát nằm trên cùng của khối với các xi lanh. Chất lỏng lưu thông bên trong nó, loại bỏ nhiệt từ các xi lanh. Trong trường hợp này, khối cùng với áo làm mát đại diện cho một tổng thể.
Từ trên cao, khối được bao phủ bởi một tấm đặc biệt - đầu xi lanh (đầu trụ). Nó là một trong những thành phần cung cấp một không gian khép kín, trong đó quá trình đốt cháy diễn ra. Thiết kế của nó có thể đơn giản, không bao gồm các cơ chế bổ sung hoặc phức tạp.
cơ chế tay quay
Một phần của thiết kế của động cơ, nó chuyển đổi chuyển động tịnh tiến của piston trong ống bọc thành chuyển động quay của trục khuỷu. Phần tử chính của cơ cấu này là trục khuỷu. Nó có một kết nối di động với khối xi lanh. Kết nối như vậy đảm bảo rằng trục này quay quanh một trục.
Một bánh đà được gắn vào một đầu của trục. Nhiệm vụ của bánh đà là truyền mômen xoắn từ trục ra xa hơn. Vì động cơ 4 kỳ chỉ có một nửa vòng quay với một hành động hữu ích - một hành trình làm việc cho hai vòng quay của trục khuỷu, phần còn lại yêu cầu hành động ngược lại, được thực hiện bởi bánh đà. Có một khối lượng đáng kể và quay, do động năng của nó, nó làm cho đầu gối co lại. trục trong các biện pháp chuẩn bị.
Chu vi bánh đà có một bánh răng, với sự trợ giúp của nó là khởi động nhà máy điện.
Ở phía bên kia của trục là bánh răng dẫn động của bơm dầu và cơ cấu phân phối khí, cũng như một mặt bích để gắn ròng rọc.
Cơ cấu này cũng bao gồm các thanh kết nối truyền lực từ pít-tông đến trục khuỷu và ngược lại. Việc lắp vào trục thanh kết nối cũng có thể di chuyển được.
Các bề mặt khối xi lanh, đầu gối. trục và các thanh nối tại các điểm nối không tiếp xúc trực tiếp với nhau, giữa chúng có các ổ đỡ ống bọc - ống lót.
Nhóm xi lanh-piston
Nhóm này bao gồm ống lót xi lanh, piston, vòng piston và ngón tay. Trong nhóm này diễn ra quá trình đốt cháy và chuyển năng lượng được giải phóng để chuyển hóa. Quá trình đốt cháy xảy ra bên trong tấm lót, được đóng ở một bên bởi đầu khối và mặt khác - bởi piston. Bản thân piston có thể di chuyển bên trong ống lót.
Để đảm bảo độ kín tối đa bên trong ống lót, các vòng piston được sử dụng để ngăn hỗn hợp và sản phẩm cháy rò rỉ giữa thành ống lót và piston.
Piston được kết nối di động với thanh kết nối bằng chốt.
Cơ chế phân phối khí
Nhiệm vụ của cơ cấu này là cung cấp kịp thời hỗn hợp dễ cháy hoặc các thành phần của nó vào xi lanh, cũng như loại bỏ các sản phẩm cháy.
Động cơ hai thì không có cơ chế như vậy. Trong đó, việc cung cấp hỗn hợp và loại bỏ các sản phẩm cháy được thực hiện bằng các cửa sổ công nghệ, được thực hiện trong các bức tường của ống bọc. Có ba cửa sổ như vậy - cửa vào, đường vòng và cửa sổ ra.
Pít-tông, trong khi chuyển động, đóng mở một hoặc một cửa sổ khác, đây là cách ống lót chứa đầy nhiên liệu và loại bỏ khí thải. Việc sử dụng bộ phân phối khí như vậy không cần thêm các bộ phận khác, do đó, đầu xylanh của động cơ như vậy đơn giản và nhiệm vụ của nó chỉ là đảm bảo độ kín của xylanh.
Động cơ 4 thì có cơ cấu định thời gian. Nhiên liệu cho một động cơ như vậy được cung cấp thông qua các lỗ đặc biệt trên đầu. Các lỗ mở này được đóng bằng van. Nếu cần cung cấp nhiên liệu hoặc khí thải từ xi lanh, van tương ứng được mở. Việc mở các van được cung cấp bởi trục cam, trục cam của nó, vào đúng thời điểm sẽ ấn vào van cần thiết và sẽ mở ra lỗ. Trục cam được dẫn động bằng trục khuỷu.
Định giờ bằng truyền động dây đai và xích
Thời gian có thể thay đổi. Động cơ có sẵn với trục cam dưới (nằm trong khối xi lanh) và các van trên cao (trong đầu xi lanh). Việc truyền lực từ trục đến các van được thực hiện nhờ thanh truyền và cánh tay đòn.
Động cơ phổ biến hơn khi cả trục và van ở trên cao. Với cách bố trí này, trục cũng nằm trong đầu xi lanh và tác động trực tiếp lên van, không cần các phần tử trung gian.
Hệ thống cung cấp
Hệ thống này cung cấp sự chuẩn bị nhiên liệu để cung cấp thêm cho các xi lanh. Thiết kế của hệ thống này phụ thuộc vào nhiên liệu được sử dụng bởi động cơ. Loại chính hiện nay là nhiên liệu được tách ra từ dầu, với các phân số khác nhau - xăng và dầu diesel.
Động cơ xăng có hai loại hệ thống nhiên liệu - bộ chế hòa khí và phun. Trong hệ thống đầu tiên, hỗn hợp được tạo ra trong bộ chế hòa khí. Nó định lượng và cung cấp nhiên liệu cho dòng không khí đi qua nó, sau đó hỗn hợp này được đưa vào các xi lanh. Một hệ thống như vậy bao gồm một thùng nhiên liệu, các đường dẫn nhiên liệu, một bơm nhiên liệu chân không và một bộ chế hòa khí.
Hệ thống chế hòa khí
Điều tương tự cũng được thực hiện trong ô tô tiêm, nhưng liều lượng của chúng chính xác hơn. Ngoài ra, nhiên liệu trong các kim phun được thêm vào dòng không khí đã có trong ống nạp qua vòi phun. Vòi phun này nguyên tử hóa nhiên liệu, đảm bảo sự hình thành hỗn hợp tốt hơn. Hệ thống phun bao gồm một bình chứa, một máy bơm nằm trong đó, các bộ lọc, đường dẫn nhiên liệu và đường dẫn nhiên liệu với các kim phun được lắp trên đường ống nạp.
Trong động cơ diesel, các thành phần hỗn hợp nhiên liệu được cung cấp riêng biệt. Cơ cấu phân phối khí chỉ cung cấp không khí cho các xi lanh qua các van. Nhiên liệu được cung cấp cho các xi lanh riêng biệt, bằng vòi phun và dưới áp suất cao. Hệ thống này bao gồm một bình chứa, các bộ lọc, một bơm nhiên liệu cao áp (bơm nhiên liệu áp suất cao) và các vòi phun.
Gần đây đã xuất hiện các hệ thống phun hoạt động dựa trên nguyên lý của hệ thống nhiên liệu diesel - kim phun phun trực tiếp.
Hệ thống khử khí thải đảm bảo loại bỏ các sản phẩm cháy ra khỏi xi lanh, trung hòa một phần các chất độc hại, giảm âm thanh khi xả khí thải ra ngoài. Bao gồm một ống xả, bộ cộng hưởng, chất xúc tác (không phải luôn luôn) và một bộ giảm thanh.
Hệ thống bôi trơn
Hệ thống bôi trơn làm giảm ma sát giữa các bề mặt tương tác của động cơ bằng cách tạo ra một lớp màng đặc biệt ngăn tiếp xúc trực tiếp giữa các bề mặt. Ngoài ra, nó loại bỏ nhiệt, bảo vệ các bộ phận của động cơ khỏi bị ăn mòn.
Hệ thống bôi trơn bao gồm một máy bơm dầu, một thùng chứa dầu - chảo, một ống hút dầu, một bộ lọc dầu, các kênh dẫn dầu di chuyển đến các bề mặt cọ xát.
Hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát duy trì nhiệt độ hoạt động tối ưu trong khi động cơ đang hoạt động. Hai loại hệ thống được sử dụng - không khí và chất lỏng.
Hệ thống không khí tạo ra làm mát bằng cách thổi không khí qua các xi lanh. Để làm mát tốt hơn, các cánh tản nhiệt được thực hiện trên các xi lanh.
Trong hệ thống chất lỏng, quá trình làm mát được thực hiện bởi chất lỏng lưu thông trong áo làm mát tiếp xúc trực tiếp với thành ngoài của ống lót. Một hệ thống như vậy bao gồm áo khoác làm mát, máy bơm nước, bộ điều nhiệt, các đường ống và bộ tản nhiệt.
Hệ thống đánh lửa
Hệ thống đánh lửa chỉ được sử dụng trên động cơ xăng. Trên động cơ diesel, hỗn hợp được đốt cháy bằng cách nén, vì vậy anh ta không cần một hệ thống như vậy.
Trong ô tô chạy xăng, quá trình đánh lửa được thực hiện từ một tia lửa điện vụt qua tại một thời điểm nhất định giữa các điện cực của phích cắm phát sáng được lắp trong đầu khối sao cho vỏ của nó nằm trong buồng đốt của xi lanh.
Hệ thống đánh lửa bao gồm cuộn đánh lửa, bộ phân phối (phân phối), hệ thống dây điện và các bugi.
Thiết bị điện
Thiết bị này cung cấp điện cho mạng trên xe, bao gồm cả hệ thống đánh lửa. Thiết bị này cũng khởi động động cơ. Nó bao gồm pin, máy phát điện, bộ khởi động, hệ thống dây điện, tất cả các loại cảm biến theo dõi hoạt động và tình trạng của động cơ.
Đây là toàn bộ thiết bị của động cơ đốt trong. Mặc dù nó liên tục được cải tiến nhưng nguyên lý hoạt động của nó không thay đổi, chỉ có các đơn vị và cơ chế riêng lẻ đang được cải tiến.
Phát triển hiện đại
Nhiệm vụ chính mà các nhà sản xuất ô tô đang đấu tranh là giảm tiêu thụ nhiên liệu và thải các chất độc hại vào khí quyển. Do đó, họ không ngừng cải tiến hệ thống điện, kết quả là sự ra đời của hệ thống phun trực tiếp gần đây.
Nhiên liệu thay thế đang được tìm kiếm, sự phát triển mới nhất theo hướng này là việc sử dụng cồn và dầu thực vật làm nhiên liệu.
Ngoài ra, các nhà khoa học đang cố gắng sản xuất động cơ có nguyên lý hoạt động hoàn toàn khác. Chẳng hạn như động cơ Wankel, nhưng cho đến nay vẫn chưa có thành công nào đặc biệt.
AutoleekPhần lớn ô tô sử dụng các dẫn xuất dầu mỏ làm nhiên liệu động cơ. Khi đốt cháy các chất này đều có khí thoát ra. Trong một không gian hạn chế, chúng tạo ra áp lực. Một cơ chế phức tạp nhận biết những tải trọng này và chuyển chúng trước tiên thành chuyển động tịnh tiến, sau đó thành chuyển động quay. Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong dựa trên điều này. Hơn nữa, chuyển động quay đã được truyền tới các bánh xe.
Động cơ piston
Ưu điểm của cơ chế như vậy là gì? Nguyên lý hoạt động mới của động cơ đốt trong đã đưa ra điều gì? Hiện nay, không chỉ ô tô mới được trang bị mà còn có các loại xe công nông, đầu máy tàu hỏa, mô tô, xe gắn máy, xe tay ga. Động cơ loại này được lắp trên các thiết bị quân sự: xe tăng, thiết giáp chở quân, trực thăng, thuyền. Bạn cũng có thể nhớ về máy cưa, máy cắt cỏ, máy bơm động cơ, trạm biến áp máy phát điện và các thiết bị di động khác, sử dụng nhiên liệu diesel, xăng hoặc hỗn hợp khí để vận hành.
Trước khi phát minh ra nguyên tắc đốt trong, nhiên liệu, thường là chất rắn (than, gỗ), được đốt trong một buồng riêng biệt. Đối với điều này, một nồi hơi đã được sử dụng, làm nóng nước. Hơi nước được sử dụng làm nguồn động lực chính. Các cơ chế như vậy rất lớn và nhiều chiều. Chúng được sử dụng để trang bị cho đầu máy của đầu máy hơi nước và động cơ tàu thủy. Việc phát minh ra động cơ đốt trong giúp giảm đáng kể kích thước của các cơ cấu.
Hệ thống
Khi động cơ hoạt động, một số quá trình tuần hoàn liên tục xảy ra. Chúng phải ổn định và diễn ra trong một khoảng thời gian xác định nghiêm ngặt. Điều kiện này đảm bảo hoạt động trơn tru của tất cả các hệ thống.
Đối với động cơ diesel, nhiên liệu không được điều hòa trước. Hệ thống cung cấp nhiên liệu đưa nó từ bình chứa và được đưa vào các xi lanh dưới áp suất cao. Xăng được trộn sẵn với không khí trên đường đi.
Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong là hệ thống đánh lửa đốt cháy hỗn hợp này, đồng thời cơ cấu tay quay nhận, biến đổi và truyền năng lượng của các chất khí cho các bộ truyền động. Hệ thống phân phối khí thải các sản phẩm cháy ra khỏi xi lanh và loại bỏ chúng ra bên ngoài xe. Trên đường đi, âm thanh ống xả được giảm bớt.
Hệ thống bôi trơn cung cấp khả năng quay các bộ phận chuyển động. Tuy nhiên, các bề mặt cọ xát nóng lên. Hệ thống làm mát đảm bảo nhiệt độ không vượt quá giá trị cho phép. Mặc dù tất cả các quy trình đều tự động nhưng chúng vẫn cần được theo dõi. Điều này được cung cấp bởi hệ thống điều khiển. Nó truyền dữ liệu đến điều khiển từ xa trong cabin của người lái.
Một cơ chế đủ phức tạp phải có một cơ thể. Các thành phần và cụm chính được lắp trong đó. Thiết bị bổ sung cho hệ thống đảm bảo hoạt động bình thường của nó được đặt gần đó và được gắn trên các giá đỡ có thể tháo rời.
Cơ cấu tay quay nằm trong khối xi lanh. Tải trọng chính từ các khí nhiên liệu đã cháy được chuyển đến piston. Nó được nối bằng một thanh nối với trục khuỷu, có tác dụng biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay.
Khối cũng chứa một hình trụ. Piston chuyển động dọc theo mặt phẳng bên trong của nó. Nó có các rãnh được cắt trong đó các vòng chữ O được đặt. Điều này nhằm giảm thiểu khoảng cách giữa các mặt phẳng và tạo ra lực nén.
Đầu xi lanh được gắn vào đầu của cơ thể. Cơ cấu phân phối khí được gắn trong đó. Nó bao gồm một trục với lệch tâm, cánh tay đòn và van. Việc đóng mở luân phiên của chúng cung cấp nhiên liệu đưa vào xi lanh và sau đó giải phóng các sản phẩm đốt cháy đã sử dụng.
Chảo khối hình trụ được lắp vào đáy của thân máy. Dầu sẽ chảy ở đó sau khi bôi trơn các khớp cọ xát của các bộ phận của cụm và cơ cấu. Ngoài ra còn có các kênh bên trong động cơ để chất làm mát lưu thông qua đó.
Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong
Bản chất của quá trình là biến đổi một dạng năng lượng này thành một dạng năng lượng khác. Điều này xảy ra khi nhiên liệu được đốt cháy trong không gian hạn chế của xi lanh động cơ. Các khí thoát ra trong quá trình này giãn nở và áp suất quá mức được tạo ra bên trong không gian làm việc. Nó được cảm nhận bởi piston. Nó có thể di chuyển lên và xuống. Piston được nối với trục khuỷu bằng thanh truyền. Thực chất đây là những bộ phận chính của cơ cấu tay quay - bộ phận chính có nhiệm vụ chuyển hóa năng lượng của nhiên liệu thành chuyển động quay của trục.
Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong dựa trên chu trình luân phiên. Khi piston chuyển động xuống dưới, công - trục khuỷu quay theo một góc nhất định. Một bánh đà lớn được gắn vào một đầu. Sau khi nhận được gia tốc, nó tiếp tục chuyển động theo quán tính, và điều này cũng làm quay trục khuỷu. Lúc này thanh truyền sẽ đẩy piston lên. Nó có một vị trí làm việc và một lần nữa sẵn sàng tiếp nhận năng lượng của nhiên liệu đốt cháy.
Đặc trưng:
Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong ô tô hầu hết dựa trên sự chuyển hóa cơ năng của quá trình đốt cháy xăng. Xe tải, máy kéo và xe chuyên dụng chủ yếu được trang bị động cơ diesel. Khí đốt hóa lỏng cũng có thể được sử dụng làm nhiên liệu. Động cơ diesel không có hệ thống đánh lửa. Nhiên liệu được đốt cháy nhờ áp suất sinh ra trong buồng làm việc của xi lanh.
Chu trình làm việc có thể thực hiện theo một hoặc hai vòng quay của trục khuỷu. Trong trường hợp thứ nhất, có bốn hành trình: hành trình nạp và đánh lửa nhiên liệu, hành trình làm việc, nén, xả khí. Động cơ đốt trong hai kỳ thực hiện toàn bộ chu trình trong một vòng quay của trục khuỷu. Trong trường hợp này, trong một lần, nhiên liệu được bơm vào và nén, và trong lần thứ hai, quá trình đánh lửa, hành trình làm việc và khí thải được giải phóng. Vai trò của cơ cấu phân phối khí trong động cơ loại này do piston đảm nhận. Di chuyển lên và xuống, nó luân phiên mở các cổng nạp và xả nhiên liệu.
Ngoài động cơ đốt trong piston còn có động cơ tuabin, phản lực và động cơ đốt trong kết hợp. Sự biến đổi năng lượng nhiên liệu trong chúng thành chuyển động tịnh tiến của xe được thực hiện theo các nguyên tắc khác. Thiết kế của động cơ và các hệ thống phụ trợ cũng khác nhau đáng kể.
Lỗ vốn
Mặc dù thực tế là động cơ đốt trong được phân biệt bởi độ tin cậy và tính ổn định của hoạt động, nhưng hiệu suất của nó không đủ cao, thoạt nhìn có vẻ như. Trong phép đo toán học, hiệu suất của động cơ đốt trong trung bình từ 30-45%. Điều này cho thấy rằng hầu hết năng lượng của nhiên liệu đốt cháy bị lãng phí.
Động cơ xăng tốt nhất chỉ có thể đạt hiệu suất 30%. Và chỉ những động cơ diesel tiết kiệm lớn, có nhiều cơ chế và hệ thống bổ sung, mới có thể chuyển đổi hiệu quả đến 45% năng lượng nhiên liệu về công suất và công việc hữu ích.
Thiết kế của động cơ đốt trong không thể loại bỏ tổn thất. Một phần nhiên liệu không có thời gian cháy và thoát ra ngoài cùng với khí thải. Một mặt khác của tổn thất là tiêu thụ năng lượng để vượt qua các loại lực cản khác nhau trong quá trình ma sát của bề mặt giao phối của các bộ phận của cụm và cơ cấu. Và một số chi phí khác được chi vào việc kích hoạt hệ thống động cơ đảm bảo hoạt động bình thường và không bị gián đoạn.
GIỚI THIỆU
Vào thời cổ đại, con người thiết lập chuyển động những cơ chế đơn giản nhất bằng tay hoặc với sự trợ giúp của động vật. Sau đó, họ học cách sử dụng sức mạnh của gió khi chèo thuyền. Họ cũng học cách sử dụng gió để quay cối xay gió, xay ngũ cốc thành bột. Sau đó, họ bắt đầu sử dụng năng lượng của dòng nước trong các con sông để quay bánh xe nước. Các bánh xe này bơm và nâng nước hoặc vận hành các cơ chế khác nhau.
Lịch sử xuất hiện của động cơ nhiệt đã lùi về quá khứ xa xôi. Mặc dù động cơ đốt trong là một cơ chế rất phức tạp. Và chức năng được thực hiện bởi sự giãn nở nhiệt trong động cơ đốt trong không đơn giản như thoạt nhìn. Và sẽ không có động cơ đốt trong nếu không sử dụng sự giãn nở vì nhiệt của các chất khí.
Mục tiêu:
Hãy xem xét một động cơ đốt trong.
Nhiệm vụ:
1. Nghiên cứu lý thuyết về động cơ đốt ngoài và động cơ đốt trong.
2. Xây dựng mô hình dựa trên lý thuyết ICE.
3. Xem xét ảnh hưởng của động cơ đốt trong đến môi trường.
4. Tạo một tập tài liệu về chủ đề: “Động cơ đốt trong”.
Giả thuyết:
Động cơ đốt trong, trong đó quá trình đốt cháy nhiên liệu với việc giải phóng nhiệt và biến nó thành công cơ học, xảy ra trực tiếp trong xi lanh, phổ biến nhất là nhà máy điện cho ô tô. Hầu hết các ô tô hiện đại đều có động cơ đốt trong.
Mức độ liên quan:
Vật lý và các định luật vật lý là một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta.
Công nghệ, các tòa nhà, các quá trình khác nhau đang diễn ra trong thế giới của chúng ta - tất cả những điều này là vật lý. Chúng ta không thể sống và không biết ngay cả những định luật cơ bản của khoa học này. Và do đó, vật lý là một khoa học thực tế, không già cỗi.
Chủ đề nghiên cứu của chúng tôi sẽ giúp học sinh hiểu và đồng hóa ngay từ cái nhìn đầu tiên về các quá trình phổ biến nhất trong thế giới xung quanh chúng ta, nhưng phức tạp về cấu trúc của chúng.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Động cơ đốt trong
Sự tăng trưởng đáng kể của tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân đòi hỏi sự di chuyển của một lượng lớn hàng hóa và hành khách. Khả năng cơ động cao, khả năng xuyên quốc gia và khả năng thích ứng làm việc trong nhiều điều kiện khác nhau khiến chiếc xe trở thành một trong những phương tiện vận chuyển hàng hóa và hành khách chính. Tỷ trọng vận tải đường bộ chiếm trên 80% lượng hàng hóa vận chuyển bằng tất cả các phương thức vận tải kết hợp và trên 70% lượng hành khách. Trong những năm gần đây, các nhà máy công nghiệp ô tô đã làm chủ được nhiều mẫu thiết bị ô tô mới và hiện đại, bao gồm các thiết bị phục vụ nông nghiệp, xây dựng, thương mại, dầu khí và lâm nghiệp. Hiện nay, có một số lượng lớn các thiết bị sử dụng sự nở vì nhiệt của chất khí. Các thiết bị này bao gồm động cơ bộ chế hòa khí, động cơ diesel, động cơ tuốc bin phản lực, v.v.
Động cơ nhiệt có thể được chia thành hai nhóm chính:
1. Động cơ đốt ngoài.
2. Động cơ đốt trong.
Nghiên cứu chủ đề bài “Động cơ đốt trong” lớp 8, chúng tôi thấy hứng thú với chủ đề này. Chúng ta đang sống trong một thế giới hiện đại, trong đó công nghệ đóng một vai trò quan trọng. Không chỉ kỹ thuật mà chúng tôi sử dụng ở nhà, mà cả kỹ thuật chúng tôi lái xe - ô tô. Nhìn vào chiếc xe, tôi tin chắc rằng động cơ là một phần cần thiết của chiếc xe. Không quan trọng là xe cũ hay xe mới. Vì vậy, chúng tôi quyết định đề cập đến chủ đề động cơ đốt trong, loại động cơ đã được sử dụng cả trước đây và bây giờ.
Để hiểu về động cơ đốt trong, chúng tôi quyết định tự tạo ra nó và đây là những gì chúng tôi có được.
Sản xuất ICE
Vật chất: bìa cứng, keo dán, dây điện, động cơ, bánh răng, pin 9V.
Tiến độ sản xuất
1. Làm một trục khuỷu từ bìa cứng (cắt một hình tròn)
2. Tạo một thanh kết nối (gấp một nửa tấm bìa cứng hình chữ nhật 15 * 8 và 90 độ khác), ở các đầu của chúng tạo lỗ
3. Một pít-tông được làm bằng bìa cứng, trong đó có các lỗ (đối với chốt pít-tông)
4. Chốt piston được chế tạo để vừa với lỗ trên piston bằng cách cuộn một miếng bìa cứng nhỏ
5. Sử dụng chốt pít-tông, pít-tông được cố định vào thanh truyền và thanh kết nối được gắn vào trục khuỷu bằng một sợi dây
6. Theo kích thước của piston, xylanh đã được cuộn, và theo kích thước của trục khuỷu, cacte (Carter là một hộp cho trục khuỷu)
7. Lắp ráp cơ cấu quay trục khuỷu (sử dụng bánh răng và động cơ), do đó ở tốc độ động cơ cao, cơ cấu quay phát triển các vòng quay thấp hơn (để nó có thể quay trục khuỷu với thanh nối và piston)
8. Một cơ cấu quay được gắn vào trục khuỷu và đặt trong cacte (cố định cơ cấu tạm thời vào thành cacte)
9. Pít tông được đặt trong xilanh và xilanh được dán vào cacte.
10. Ta nối hai dây + và - từ động cơ vào ắc quy và quan sát chuyển động của pít-tông.
Mô hình bên ngoài xem
Xem mô hình bên trong
Đơn ICE
Sự giãn nở nhiệt đã được tìm thấy trong các công nghệ hiện đại khác nhau. Đặc biệt có thể nói đến việc sử dụng sự nở vì nhiệt của chất khí trong công nghệ gia nhiệt. Vì vậy, ví dụ, hiện tượng này được sử dụng trong các động cơ nhiệt khác nhau, tức là trong động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài:
* Động cơ quay;
* Động cơ phản lực;
* Động cơ tuốc bin phản lực;
* Lắp đặt tuabin khí;
* Động cơ Wankel;
* Động cơ Stirling;
* Nhà máy điện hạt nhân.
Sự giãn nở nhiệt của nước được sử dụng trong các tuabin hơi nước, vv Tất cả những điều này, đến lượt nó, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân. Ví dụ, động cơ đốt trong được sử dụng rộng rãi nhất:
* Vận chuyển lắp đặt;
* Máy móc thiết bị văn hóa nông nghiệp.
Trong kỹ thuật điện tĩnh, động cơ đốt trong được sử dụng rộng rãi:
* Tại các nhà máy điện nhỏ;
* Tàu năng lượng;
* Các nhà máy điện khẩn cấp.
ICE cũng được sử dụng rộng rãi như một bộ truyền động cho máy nén và máy bơm để cung cấp khí, dầu, nhiên liệu lỏng, ... qua đường ống, trong quá trình thăm dò, dẫn động giàn khoan khi khoan giếng ở các mỏ khí và dầu.
Động cơ tuốc bin phản lực được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không. Tua bin hơi nước là động cơ chính để dẫn động máy phát điện ở các nhà máy nhiệt điện. Tua bin hơi cũng được sử dụng để dẫn động máy thổi ly tâm, máy nén và máy bơm.
Thậm chí còn có những chiếc xe hơi, nhưng chúng chưa trở nên phổ biến do cấu trúc phức tạp.
Sự giãn nở nhiệt cũng được sử dụng trong các rơ le nhiệt khác nhau, nguyên tắc hoạt động của nó dựa trên sự giãn nở tuyến tính của một ống và thanh làm bằng vật liệu có hệ số giãn nở tuyến tính theo nhiệt độ khác nhau.
Tác động môi trường của động cơ nhiệt
Tác động tiêu cực của động cơ nhiệt đến môi trường gắn liền với tác động của nhiều yếu tố khác nhau.
Đầu tiên, khi đốt cháy nhiên liệu, oxy từ khí quyển sẽ được sử dụng, kết quả là hàm lượng oxy trong không khí giảm dần.
Thứ hai, quá trình đốt cháy nhiên liệu đi kèm với việc thải carbon dioxide vào khí quyển.
Thứ ba, khi đốt than và dầu, bầu không khí bị ô nhiễm các hợp chất nitơ và lưu huỳnh có hại cho sức khỏe con người. Và các động cơ ô tô thải ra môi trường 2-3 tấn chì hàng năm.
Việc phát thải các chất độc hại vào khí quyển không phải là mặt duy nhất của tác động của động cơ nhiệt lên thiên nhiên. Theo định luật nhiệt động lực học, về nguyên tắc, việc sản xuất năng lượng điện và cơ học không thể thực hiện được nếu không loại bỏ một lượng nhiệt đáng kể vào môi trường. Điều này không thể dẫn đến nhiệt độ trung bình trên Trái đất tăng dần.
Phương pháp xử lý tác hại của động cơ nhiệt đối với môi trường
Một trong những cách giảm thiểu con đường ô nhiễm môi trường là sử dụng động cơ diesel trên ô tô thay cho động cơ xăng chế hòa khí, loại nhiên liệu không pha thêm hợp chất chì.
Sự phát triển của ô tô trong đó thay vì động cơ xăng được sử dụng động cơ điện hoặc động cơ sử dụng hydro làm nhiên liệu là đầy hứa hẹn.
Một cách khác là tăng hiệu suất của động cơ nhiệt. Tại Viện Tổng hợp Hóa dầu. AV Topchiev của Viện Hàn lâm Khoa học Nga đã phát triển các công nghệ mới nhất để chuyển đổi carbon dioxide thành methanol (rượu metylic) và dimethyl ete, giúp tăng năng suất gấp 2-3 lần so với các thiết bị có điện năng giảm đáng kể. Một loại lò phản ứng mới đã được tạo ra ở đây, trong đó năng suất được tăng lên gấp 2-3 lần.
Sự ra đời của các công nghệ này sẽ làm giảm sự tích tụ carbon dioxide trong khí quyển và không chỉ giúp tạo ra một nguyên liệu thay thế cho quá trình tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ, cơ sở cho ngày nay là dầu mỏ, mà còn giải quyết các vấn đề môi trường nói trên.
PHẦN KẾT LUẬN
Nhờ công việc của chúng tôi, có thể rút ra các kết luận sau:
Sẽ không có động cơ đốt trong nếu không sử dụng sự giãn nở vì nhiệt của các chất khí. Và chúng ta có thể dễ dàng bị thuyết phục về điều này, khi đã xem xét chi tiết nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong, chu trình làm việc của chúng - tất cả công việc của chúng đều dựa trên việc sử dụng sự giãn nở nhiệt của các chất khí. Nhưng động cơ đốt trong chỉ là một trong những công dụng cụ thể của sự giãn nở vì nhiệt. Và đánh giá lợi ích của sự nở vì nhiệt đối với con người thông qua động cơ đốt trong, người ta có thể đánh giá lợi ích của hiện tượng này trong các lĩnh vực hoạt động khác của con người.
Và hãy để thời đại của động cơ đốt trong qua đi, dù chúng còn nhiều khuyết điểm, dù động cơ mới xuất hiện không gây ô nhiễm môi trường bên trong, không sử dụng chức năng giãn nở vì nhiệt, nhưng cái cũ sẽ có lợi cho con người lâu dài và mọi người sẽ vui lòng phản hồi sau nhiều trăm năm. về họ, vì họ đã đưa nhân loại lên một tầm phát triển mới, và qua đó, nhân loại còn vươn cao hơn nữa.
Văn chương
1. Độc giả về vật lý: A. S. Enokhovich - M .: Giáo dục, 1999
2. Detlaf AA, Yavorskiy BM Vật lý khóa học: - M., Cao học., 1989.
3. Kabardin O. F. Vật lý: Tài liệu tham khảo: Giáo dục 1991.
4. Tài nguyên Internet.
Người quản lý công việc:
Shavrova T. G. giáo viên vật lý,
Bachurin D.N., giáo viên dạy tin học.
Cơ sở giáo dục thành phố
"Tháng Năm Trường THCS số 2"
Quận Biysk của Lãnh thổ Altai
Mỗi người trong chúng ta đều có một chiếc xe cụ thể, nhưng chỉ có một số người lái xe nghĩ về cách động cơ xe hoạt động. Cũng cần hiểu rằng chỉ những chuyên viên làm việc tại trạm dịch vụ mới cần biết đầy đủ về thiết bị của động cơ ô tô. Ví dụ, nhiều người trong chúng ta có nhiều thiết bị điện tử khác nhau, nhưng điều này không có nghĩa là chúng ta phải hiểu cách chúng hoạt động. Chúng tôi chỉ sử dụng chúng cho mục đích dự định của họ. Tuy nhiên, tình hình với chiếc xe hơi khác một chút.
Chúng tôi đều hiểu rằng sự xuất hiện của những trục trặc trong động cơ ô tô ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe và cuộc sống của chúng ta. Chất lượng của chuyến đi, cũng như sự an toàn của những người trên xe, thường phụ thuộc vào hoạt động chính xác của bộ nguồn. Vì lý do này, chúng tôi khuyên bạn nên chú ý nghiên cứu bài viết này về cách thức hoạt động của động cơ ô tô và nó bao gồm những gì.
Lịch sử phát triển động cơ ô tô
Được dịch từ nguyên bản tiếng Latinh, động cơ hay động cơ có nghĩa là "lái xe". Ngày nay, động cơ là một thiết bị cụ thể được thiết kế để chuyển đổi một trong những dạng năng lượng thành cơ năng. Phổ biến nhất hiện nay là động cơ đốt trong, chủng loại khác nhau. Động cơ đầu tiên như vậy xuất hiện vào năm 1801, khi Philippe Le Bon của Pháp được cấp bằng sáng chế cho động cơ hoạt động bằng khí đèn. Sau đó, August Otto và Jean Etienne Lenoir đã trình làng thiết kế của họ. Được biết, August Otto là người đầu tiên được cấp bằng sáng chế cho động cơ 4 thì. Cho đến nay, kết cấu của động cơ thực tế không có gì thay đổi.
Năm 1872, động cơ của Mỹ lần đầu tiên ra mắt, chạy bằng dầu hỏa. Tuy nhiên, nỗ lực này khó có thể được gọi là thành công, vì bình thường dầu hỏa không thể nổ trong các xi lanh. Sau 10 năm, Gottlieb Daimler đã trình làng phiên bản động cơ của mình, chạy bằng xăng và hoạt động khá tốt.
Xem xét các loại động cơ ô tô hiện đại và tìm ra chiếc xe của bạn thuộc loại nào.
Các loại động cơ ô tô
Vì động cơ đốt trong được coi là phổ biến nhất trong thời đại của chúng ta, hãy xem xét các loại động cơ mà hầu hết tất cả các ô tô được trang bị ngày nay. Động cơ đốt trong không phải là loại động cơ tốt nhất, nhưng chúng được sử dụng trong nhiều loại xe.
Phân loại động cơ ô tô:
- Động cơ diesel. Nhiên liệu điêzen được cung cấp cho các xi lanh bằng các vòi phun đặc biệt. Các động cơ này không cần năng lượng điện để hoạt động. Họ chỉ cần nó để khởi động bộ nguồn.
- Động cơ xăng. Họ cũng đang tiêm. Ngày nay, một số loại hệ thống phun được sử dụng và. Động cơ như vậy chạy bằng xăng.
- Động cơ xăng. Các động cơ này có thể sử dụng khí nén hoặc khí hóa lỏng. Các loại khí này được tạo ra bằng cách chuyển đổi gỗ, than hoặc than bùn thành nhiên liệu khí.
Hoạt động và thiết kế động cơ đốt trong
Nguyên lý của động cơ ô tô - đây là câu hỏi được hầu hết mọi chủ xe quan tâm. Trong lần đầu tiên làm quen với cấu tạo của động cơ, mọi thứ trông rất phức tạp. Tuy nhiên, trong thực tế, với sự giúp đỡ của nghiên cứu kỹ lưỡng, thiết kế động cơ trở nên khá rõ ràng. Những kiến \u200b\u200bthức về nguyên lý hoạt động của động cơ nếu cần thiết có thể vận dụng vào cuộc sống.
1. Khối xi lanh là một loại nhà ở động cơ. Bên trong nó là một hệ thống kênh được sử dụng để làm mát và bôi trơn bộ nguồn. Nó được sử dụng làm cơ sở cho các thiết bị bổ sung như cacte, v.v.
2. Pít tông, là một loại thủy tinh kim loại rỗng. Ở phần trên của nó có "rãnh" cho các vòng piston.
3. Các vòng piston. Các vòng nằm ở phía dưới được gọi là vòng gạt dầu, và các vòng ở phía trên được gọi là vòng nén. Các vòng trên cùng cung cấp độ nén hoặc độ nén cao của hỗn hợp nhiên liệu / không khí. Các vòng đệm được sử dụng để đảm bảo độ kín của buồng đốt và cũng là các vòng đệm ngăn dầu vào buồng đốt.
4. Cơ cấu tay quay. Có nhiệm vụ truyền năng lượng tịnh tiến của piston chuyển động tới trục khuỷu động cơ.
Nhiều người lái xe không biết rằng, thực chất nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong khá đơn giản. Đầu tiên nó đi vào buồng đốt từ các vòi phun, nơi nó trộn với không khí. Sau đó, nó phát ra một tia lửa đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu không khí, khiến nó phát nổ. Các khí sinh ra sẽ chuyển động piston đi xuống, trong quá trình đó nó truyền chuyển động tương ứng đến trục khuỷu. Trục khuỷu bắt đầu quay bộ truyền lực. Sau đó, một bộ bánh răng đặc biệt truyền chuyển động đến các bánh của trục trước hoặc trục sau (tùy thuộc vào hệ dẫn động, có thể cho cả bốn).
Đây là cách động cơ ô tô hoạt động. Bây giờ bạn không thể bị lừa bởi các chuyên gia vô lương tâm, những người sẽ đảm nhận việc sửa chữa bộ phận nguồn của xe ô tô của bạn.
Đây là phần giới thiệu trong loạt bài viết dành riêng cho Động cơ đốt trong, đó là một chuyến du ngoạn ngắn vào lịch sử phát triển của động cơ đốt trong. Ngoài ra, bài viết sẽ đề cập đến những chiếc xe đầu tiên.
Các phần sau sẽ trình bày chi tiết về các ICE khác nhau:
Kết nối thanh piston
Quay
Turbojet
Phản ứng
Động cơ được lắp trên một chiếc thuyền có thể leo lên sông Sona. Một năm sau, sau khi thử nghiệm, hai anh em đã nhận được bằng sáng chế cho phát minh của họ, do Napoléon Bonopart ký, có thời hạn 10 năm.
Sẽ đúng hơn nếu gọi động cơ này là động cơ phản lực, vì công việc của nó bao gồm đẩy nước ra khỏi đường ống nằm dưới đáy thuyền ...
Động cơ bao gồm một buồng đánh lửa và một buồng đốt, một ống thổi để phun khí, một bộ phân phối nhiên liệu và một thiết bị đánh lửa. Bụi than làm nhiên liệu cho động cơ.
Các ống thổi phun một luồng không khí trộn với bụi than vào buồng đánh lửa, nơi một ngọn bấc âm ỉ đốt cháy hỗn hợp. Sau đó, hỗn hợp bốc cháy một phần (than cám cháy tương đối chậm) đi vào buồng đốt, tại đây nó cháy hoàn toàn và nở ra.
Hơn nữa, áp suất của các chất khí đã đẩy nước ra khỏi ống xả, buộc thuyền phải chuyển động, sau đó chu trình này được lặp lại.
Động cơ làm việc ở chế độ xung với tần số ~ 12 và / phút.
Sau một thời gian, hai anh em cải tiến nhiên liệu bằng cách thêm nhựa thông, sau đó thay bằng dầu và thiết kế hệ thống phun đơn giản.
Trong mười năm sau đó, dự án không nhận được bất kỳ sự phát triển nào. Claude đến Anh để quảng bá ý tưởng về động cơ, nhưng lãng phí hết tiền mà chẳng đạt được gì, còn Joseph thì bắt tay vào nhiếp ảnh và trở thành tác giả của bức ảnh đầu tiên trên thế giới "View from the window".
Ở Pháp, trong bảo tàng tư gia của Niepses, có một bản sao "Pyreolophore" được trưng bày.
Một lúc sau, de Riva cho động cơ của mình lên một cỗ xe bốn bánh, mà theo các nhà sử học, đây là chiếc xe đầu tiên có động cơ đốt trong.
Về Alessandro Volta
Volta là người đầu tiên cho các tấm kẽm và đồng vào axit để tạo ra dòng điện liên tục, tạo ra nguồn dòng điện hóa học đầu tiên trên thế giới ("Trụ núi lửa").
Năm 1776, Volta đã phát minh ra một khẩu súng lục gas, "Volta pistol", trong đó khí nổ từ tia lửa điện.
Năm 1800, ông đã chế tạo một loại pin hóa học, có thể thu được điện thông qua các phản ứng hóa học.
Đơn vị đo hiệu điện thế được đặt tên là Volta - Volt.
A - hình trụ, B - "bugi, C - pít tông, D - "khinh khí cầu" bằng hydro, E - bánh cóc, F - van xả khí thải, G - tay cầm điều khiển van.
Hydro được lưu trữ trong một "quả bóng" được nối bằng một đường ống với một hình trụ. Việc cung cấp nhiên liệu và không khí, cũng như quá trình đốt cháy hỗn hợp và thải khí thải, được thực hiện thủ công bằng cần gạt.
Nguyên lý hoạt động:
Không khí vào buồng đốt qua van xả khí thải.
Van đã đóng.
Van cung cấp hydro từ quả bóng đã được mở.
Vòi đang đóng.
Bằng cách nhấn nút, một sự phóng điện đã được áp dụng cho "ngọn nến".
Hỗn hợp lóe lên và nâng piston lên.
Van xả khí xả đã mở.
Piston rơi xuống dưới trọng lượng của chính nó (nó nặng) và kéo sợi dây, làm quay các bánh xe qua khối.
Sau đó, chu kỳ được lặp lại.
Năm 1813, de Riva chế tạo một chiếc xe hơi khác. Đó là một toa xe dài khoảng sáu mét, với bánh xe đường kính hai mét và nặng gần một tấn.
Chiếc xe có thể lái được 26 mét với một khối lượng đá (khoảng 700 lbs) và bốn người đàn ông, với tốc độ 3 km / h.
Với mỗi chu kỳ, xe di chuyển được 4 - 6 mét.
Rất ít người cùng thời với ông coi trọng phát minh này, và Viện Hàn lâm Khoa học Pháp cho rằng động cơ đốt trong sẽ không bao giờ cạnh tranh về hiệu suất với động cơ hơi nước.
Năm 1833, Nhà phát minh người Mỹ Lemuel Wellman Wright, đã đăng ký bằng sáng chế cho động cơ đốt trong khí hai kỳ làm mát bằng nước.
(xem bên dưới) trong cuốn sách Động cơ khí và dầu của mình đã viết như sau về động cơ Wright:
“Bản vẽ động cơ rất chức năng và các chi tiết rất tỉ mỉ. Sự nổ của hỗn hợp tác dụng trực tiếp lên piston làm quay trục khuỷu thông qua thanh truyền. Về ngoại hình, động cơ này giống động cơ hơi nước áp suất cao, trong đó khí và không khí được bơm từ các thùng riêng biệt. Hỗn hợp trong các thùng chứa hình cầu được đốt cháy trong quá trình pit-tông tăng lên tại TDC (tâm trên cùng) và đẩy nó xuống / lên. Khi kết thúc hành trình, van sẽ mở và xả khí thải vào bầu khí quyển. "
Không biết liệu động cơ này đã từng được chế tạo hay chưa, nhưng có một bản thiết kế cho nó:
Năm 1838, Kỹ sư người Anh William Barnett đã nhận được bằng sáng chế cho ba động cơ đốt trong.
Động cơ đầu tiên là loại hai kỳ tác động đơn (nhiên liệu chỉ được đốt cháy ở một bên của piston) với các máy bơm riêng biệt cho khí và không khí. Hỗn hợp được đốt cháy trong một xi lanh riêng biệt, và sau đó hỗn hợp cháy chảy vào xi lanh làm việc. Đầu vào và đầu ra được thực hiện thông qua các van cơ khí.
Động cơ thứ hai lặp lại động cơ đầu tiên, nhưng hoạt động kép, tức là quá trình đốt cháy xảy ra luân phiên ở cả hai phía của piston.
Động cơ thứ ba cũng hoạt động kép, nhưng có các cổng vào và ra trong thành xi-lanh mở ra khi pít-tông đạt đến điểm cực hạn (như ở động cơ hai thì hiện đại). Điều này làm cho nó có thể tự động giải phóng khí thải và kết nạp một điện tích mới của hỗn hợp.
Một đặc điểm nổi bật của động cơ Barnett là hỗn hợp tươi được nén bởi piston trước khi được đánh lửa.
Bản thiết kế cho một trong những động cơ của Barnett:
Trong những năm 1853-57, Các nhà phát minh người Ý Eugenio Barzanti và Felice Matteucci đã phát triển và cấp bằng sáng chế cho động cơ đốt trong hai xi-lanh có công suất 5 l / s.
Bằng sáng chế được cấp bởi Văn phòng Luân Đôn vì luật pháp Ý không thể đảm bảo đủ sự bảo vệ.
Việc chế tạo nguyên mẫu được giao cho Bauer & Co. của Milan " (Helvetica), và hoàn thành vào đầu năm 1863. Thành công của động cơ hiệu quả hơn nhiều so với động cơ hơi nước lớn đến mức công ty bắt đầu nhận được đơn đặt hàng từ khắp nơi trên thế giới.
Động cơ Barzanti-Matteucci xi-lanh đơn đời đầu:
Mô hình động cơ hai xi-lanh của Barzanti-Matteucci:
Matteucci và Barzanti đã ký thỏa thuận sản xuất động cơ với một công ty của Bỉ. Barzanti đến Bỉ để đích thân giám sát công việc và đột ngột qua đời vì bệnh sốt phát ban. Với cái chết của Barzanti, tất cả các công việc trên động cơ bị ngừng, và Matteucci trở lại công việc cũ của mình là một kỹ sư thủy lực.
Năm 1877, Matteucci tuyên bố rằng ông và Barzanti là những người sáng tạo chính của động cơ đốt trong, và động cơ do August Otto chế tạo rất giống với động cơ Barzanti-Matteucci.
Các tài liệu liên quan đến bằng sáng chế của Barzanti và Matteucci được lưu giữ trong kho lưu trữ của thư viện Museo Galileo ở Florence.
Phát minh quan trọng nhất của Nikolaus Otto là động cơ với chu kỳ bốn kỳ - chu trình Otto. Chu kỳ này là trọng tâm của hầu hết các động cơ xăng và xăng cho đến ngày nay.
Chu kỳ bốn kỳ là thành tựu kỹ thuật lớn nhất của Otto, nhưng người ta sớm phát hiện ra rằng một vài năm trước khi phát minh của ông, nguyên lý động cơ chính xác đã được mô tả bởi kỹ sư người Pháp Beau de Roche. (xem ở trên)... Một nhóm các nhà công nghiệp người Pháp đã phản đối bằng sáng chế của Otto trước tòa, tòa án nhận thấy lập luận của họ thuyết phục. Quyền của Otto theo bằng sáng chế của ông đã bị cắt giảm đáng kể, bao gồm cả việc thu hồi độc quyền của ông đối với chu trình bốn kỳ.
Bất chấp việc các đối thủ cạnh tranh đã tung ra sản xuất động cơ 4 thì, mẫu xe Otto được đúc kết bởi nhiều năm kinh nghiệm vẫn là mẫu xe tốt nhất và nhu cầu về loại động cơ này vẫn không dừng lại. Đến năm 1897, khoảng 42 nghìn động cơ với nhiều công suất khác nhau đã được sản xuất. Tuy nhiên, thực tế là khí phát sáng được sử dụng làm nhiên liệu đã thu hẹp đáng kể phạm vi ứng dụng của chúng.
Số lượng các nhà máy chiếu sáng và khí đốt không đáng kể ngay cả ở châu Âu, trong khi ở Nga chỉ có hai trong số đó - ở Moscow và St.
Năm 1865, Nhà phát minh người Pháp Pierre Hugo đã nhận được bằng sáng chế cho một chiếc máy là động cơ hai xi lanh thẳng đứng, trong đó hai máy bơm cao su chạy bằng trục khuỷu được sử dụng để cung cấp hỗn hợp.
Hugo sau này đã thiết kế một động cơ nằm ngang tương tự như động cơ Lenoir.
Bảo tàng Khoa học, London.
Năm 1870, Nhà phát minh người Áo-Hung, Samuel Marcus Siegfried, đã thiết kế một động cơ đốt trong chạy bằng nhiên liệu lỏng và lắp nó vào một chiếc xe đẩy bốn bánh.
Ngày nay chiếc xe này được nhiều người biết đến với cái tên "Chiếc xe Marcus đầu tiên".
Năm 1887, hợp tác với Bromovsky & Schulz, Markus đã chế tạo chiếc xe thứ hai, Xe Marcus thứ hai.
Năm 1872, một nhà phát minh người Mỹ đã được cấp bằng sáng chế cho động cơ đốt trong áp suất không đổi hai xi-lanh chạy bằng dầu hỏa.
Brighton đặt tên cho động cơ của mình là "Ready Motor".
Xi lanh đầu tiên hoạt động như một máy nén ép không khí vào buồng đốt, trong đó dầu hỏa được cung cấp liên tục. Trong buồng đốt, hỗn hợp được đốt cháy và thông qua cơ cấu ống đệm đi vào ống thứ hai - xi lanh làm việc. Một sự khác biệt đáng kể so với các động cơ khác là hỗn hợp nhiên liệu không khí được đốt cháy dần dần và ở áp suất không đổi.
Những người quan tâm đến các khía cạnh nhiệt động lực học của động cơ có thể đọc về Chu kỳ Brighton.
Năm 1878, Kỹ sư người Scotland Sir (phong tước hiệp sĩ năm 1917) đã phát triển động cơ hai kỳ đầu tiên đánh lửa bằng khí nén. Ông được cấp bằng sáng chế cho nó ở Anh vào năm 1881.
Động cơ hoạt động theo cách kỳ lạ: không khí và nhiên liệu được cung cấp đến xi lanh bên phải, nơi nó được trộn lẫn và hỗn hợp này được đẩy vào xi lanh bên trái, nơi hỗn hợp từ ngọn nến được đốt cháy. Quá trình mở rộng diễn ra, cả hai piston đều đi xuống, từ hình trụ bên trái (qua đường ống nhánh bên trái) khí thải được thải ra, và một phần không khí và nhiên liệu mới được hút vào xi lanh bên phải. Theo quán tính, các piston được nâng lên và chu trình được lặp lại.
Năm 1879, được chế tạo một loại xăng hoàn toàn đáng tin cậy hai nét và đã nhận được bằng sáng chế cho nó.
Tuy nhiên, thiên tài thực sự của Benz thể hiện ở chỗ trong các dự án tiếp theo, anh ấy có thể kết hợp nhiều thiết bị khác nhau (bướm ga, bộ đánh lửa bằng pin, bugi, bộ chế hòa khí, ly hợp, hộp số và bộ tản nhiệt) trên các sản phẩm của họ, từ đó trở thành tiêu chuẩn cho tất cả các ngành cơ khí.
Năm 1883, Benz thành lập công ty Benz & Cie để sản xuất động cơ khí và năm 1886 được cấp bằng sáng chế bốn thì động cơ mà anh ấy đã sử dụng trên ô tô của mình.
Nhờ sự thành công của Benz & Cie, Benz đã có thể bắt đầu thiết kế toa không ngựa. Kết hợp kinh nghiệm chế tạo động cơ và sở thích thiết kế xe đạp lâu đời của mình, đến năm 1886, ông đã chế tạo chiếc ô tô đầu tiên của mình và đặt tên là "Benz Patent Motorwagen".
Thiết kế rất giống một chiếc xe ba bánh.
Động cơ đốt trong xi-lanh đơn, bốn kỳ có thể tích làm việc là 954 cm3., Được lắp đặt trên " Benz Patent Motorwagen".
Động cơ được trang bị một bánh đà lớn (không chỉ dùng để quay đều mà còn để khởi động), một bình xăng 4,5 lít, một bộ chế hòa khí kiểu bay hơi và một van trượt để nhiên liệu đi vào buồng đốt. Việc đánh lửa được thực hiện bằng một bugi thiết kế riêng của Benz, điện áp được cung cấp từ cuộn dây Rumkorf.
Làm mát là nước, nhưng không phải là một chu trình khép kín, mà là bay hơi. Hơi nước thoát ra ngoài bầu khí quyển, vì vậy xe không chỉ được nạp xăng mà còn phải tiếp nhiên liệu bằng nước.
Động cơ phát triển 0,9 mã lực. ở tốc độ 400 vòng / phút và cho xe tăng tốc lên 16 km / h.
Karl Benz đang lái xe của mình.
Ít lâu sau, vào năm 1896, Karl Benz phát minh ra động cơ boxer (hoặc động cơ phẳng) trong đó các piston đạt đến tâm điểm chết trên cùng một lúc, do đó cân bằng lẫn nhau.
Bảo tàng Mercedes-Benz ở Stuttgart.
Năm 1882, Kỹ sư người Anh James Atkinson đã phát minh ra chu trình Atkinson và động cơ Atkinson.
Động cơ Atkinson về cơ bản là động cơ bốn kỳ chu kỳ Otto, nhưng với một cơ chế tay quay được sửa đổi. Sự khác biệt là trong động cơ Atkinson, tất cả bốn hành trình xảy ra trong một vòng quay của trục khuỷu.
Việc sử dụng chu trình Atkinson trong động cơ cho phép giảm tiêu hao nhiên liệu và tiếng ồn trong quá trình vận hành do áp suất khí thải thấp hơn. Ngoài ra, động cơ này không yêu cầu hộp số để dẫn động cơ cấu phân phối khí, vì việc mở van dẫn động trục khuỷu.
Mặc dù có một số lợi thế (bao gồm cả việc phá vỡ bằng sáng chế của Otto) động cơ không được sử dụng rộng rãi do chế tạo phức tạp và một số nhược điểm khác.
Chu trình Atkinson mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường tốt hơn, nhưng yêu cầu vòng tua máy cao. Ở số vòng quay thấp, nó tạo ra một mô-men xoắn tương đối nhỏ và có thể dừng lại.
Bây giờ động cơ Atkinson được sử dụng trong xe hybrid Toyota Prius và Lexus HS 250h.
Năm 1884, Kỹ sư người Anh Edward Butler, tại triển lãm xe đạp London "Stanley Cycle Show" đã cho thấy bản vẽ của một chiếc xe ba bánh với động cơ đốt trong xăng, và vào năm 1885, ông đã chế tạo nó và trưng bày nó tại cùng một cuộc triển lãm, gọi nó là "Velocycle". Ngoài ra, Butler là người đầu tiên sử dụng từ xăng dầu.
Velocycle được cấp bằng sáng chế vào năm 1887.
Velocycle được trang bị động cơ xăng 4 thì xi-lanh đơn được trang bị cuộn đánh lửa, bộ chế hòa khí, bộ giảm tốc và làm mát bằng chất lỏng. Động cơ phát triển công suất khoảng 5 mã lực. có thể tích 600 cm3 và cho ô tô tăng tốc với vận tốc 16 km / h.
Qua nhiều năm, Butler đã cải thiện hiệu suất của chiếc xe của mình, nhưng bị ngăn cản việc thử nghiệm nó do "Luật Cờ đỏ" (xuất bản năm 1865) , theo đó các phương tiện không được vượt quá tốc độ 3 km / h. Ngoài ra, ba người phải có mặt trên xe, trong đó có một người đi phía trước đầu xe mang cờ đỏ. (đó là các biện pháp an ninh) .
Trong tạp chí Cơ khí tiếng Anh năm 1890, Butler đã viết - "Chính quyền cấm sử dụng xe trên đường, do đó tôi từ chối phát triển thêm."
Do không được công chúng quan tâm đến chiếc xe, Butler đã đem nó đi làm phế liệu và bán bản quyền sáng chế cho Harry J. Lawson. (nhà sản xuất xe đạp) , tiếp tục sản xuất động cơ để sử dụng trên tàu thuyền.
Butler tự mình tiếp tục tạo ra động cơ tĩnh và động cơ thủy.
Năm 1891, Herbert Aykroyd Stewart, cộng tác với Richard Hornsby và Sons, đã chế tạo động cơ Hornsby-Akroyd, trong đó nhiên liệu (dầu hỏa) được phun dưới áp suất vào máy ảnh bổ sung (vì hình dạng của nó mà nó được gọi là "quả bóng nóng")lắp trên đầu xi lanh và nối với buồng đốt bằng một lối đi hẹp. Nhiên liệu được đốt cháy từ các bức tường nóng của buồng bổ sung và tràn vào buồng đốt.
1. Máy ảnh bổ sung (bóng nóng).
2. Xylanh.
3. Pít tông.
4. Carter.
Để khởi động động cơ, người ta đã sử dụng một đèn hàn, trong đó có một buồng bổ sung được đốt nóng. (sau khi bắt đầu nó được đốt nóng bằng khí thải)... Do đó, động cơ Hornsby-Akroyd là tiền thân của động cơ diesel do Rudolf Diesel thiết kếthường được gọi là "bán diesel". Tuy nhiên, một năm sau, Aykroyd đã cải tiến động cơ của mình bằng cách lắp thêm "áo nước" (bằng sáng chế năm 1892), giúp tăng nhiệt độ trong buồng đốt bằng cách tăng tỷ số nén, và giờ đây không cần thêm nguồn gia nhiệt nữa.
Năm 1893, Rudolph Diesel đã nhận được bằng sáng chế cho động cơ nhiệt và một "chu trình Carnot" được sửa đổi có tên là "Phương pháp và thiết bị để chuyển nhiệt thành công."
Năm 1897, tại "Nhà máy chế tạo máy Augsburg" (kể từ năm 1904 MAN), với sự tham gia tài chính của các công ty của Friedrich Krupp và anh em nhà Sulzer, động cơ diesel hoạt động đầu tiên của Rudolf Diesel đã được tạo ra
Công suất của động cơ là 20 mã lực tại 172 vòng / phút, hiệu suất 26,2% với khối lượng năm tấn.
Điều này đã vượt xa các động cơ Otto hiện có với hiệu suất 20% và tuabin hơi nước biển với hiệu suất 12%, điều này đã khơi dậy sự quan tâm sâu sắc trong ngành công nghiệp ở các quốc gia khác nhau.
Động cơ Diesel là loại bốn thì. Nhà phát minh đã phát hiện ra rằng hiệu suất của động cơ đốt trong được tăng lên bằng cách tăng tỷ số nén của hỗn hợp dễ cháy. Nhưng không thể nén mạnh hỗn hợp dễ cháy vì khi đó áp suất và nhiệt độ tăng lên và nó tự bốc cháy trước thời hạn. Do đó, Diesel quyết định nén không phải hỗn hợp dễ cháy mà là không khí sạch và cuối quá trình nén sẽ phun nhiên liệu vào xi lanh dưới áp suất mạnh.
Vì nhiệt độ của khí nén đạt 600-650 ° C, nhiên liệu tự bốc cháy, và các chất khí nở ra, di chuyển piston. Do đó, Diesel đã tăng đáng kể hiệu suất của động cơ, loại bỏ hệ thống đánh lửa và sử dụng bơm nhiên liệu áp suất cao thay cho bộ chế hòa khí.
Năm 1933, Elling đã viết một cách tiên tri: “Khi tôi bắt đầu làm việc với tuabin khí vào năm 1882, tôi tin chắc rằng phát minh của mình sẽ được yêu cầu trong ngành công nghiệp máy bay”.
Thật không may, Elling qua đời vào năm 1949, chưa từng có trước kỷ nguyên của ngành hàng không phản lực.
Bức ảnh duy nhất chúng tôi có thể tìm thấy.
Có lẽ ai đó sẽ tìm thấy điều gì đó về người này trong "Bảo tàng Công nghệ Na Uy".
Năm 1903, Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky, trên tạp chí "Scientific Review" đã đăng một bài báo "Điều tra không gian thế giới với thiết bị phản lực", nơi lần đầu tiên ông chứng minh rằng thiết bị có khả năng thực hiện một chuyến bay vũ trụ là tên lửa. Bài báo cũng đề xuất dự án tên lửa tầm xa đầu tiên. Cơ thể của nó là một buồng kim loại thuôn dài, được trang bị động cơ phản lực lỏng (cũng là động cơ đốt trong) ... Ông đề xuất sử dụng hydro lỏng và oxy tương ứng làm nhiên liệu và chất oxy hóa.
Có lẽ trên lưu ý về tên lửa-không gian này, đáng để kết thúc phần lịch sử, vì thế kỷ 20 đã đến và Động cơ đốt trong đã bắt đầu được sản xuất ở khắp mọi nơi.
Lời bạt triết học ...
K.E. Tsiolkovsky tin rằng trong tương lai gần, con người sẽ học cách sống, nếu không phải là mãi mãi, thì ít nhất là trong một thời gian rất dài. Về vấn đề này, sẽ có rất ít không gian (tài nguyên) trên Trái đất và các con tàu sẽ được yêu cầu di chuyển đến các hành tinh khác. Thật không may, trên thế giới này đã xảy ra sự cố, và với sự trợ giúp của những quả tên lửa đầu tiên, con người quyết định tiêu diệt đồng loại của chính mình một cách đơn giản ...
Cảm ơn tất cả mọi người đã đọc nó.
Tất cả các quyền © 2016
Mọi việc sử dụng tài liệu chỉ được phép khi có liên kết hoạt động tới nguồn.
