«Поршневые двигатели внутреннего сгорания»
— проектирования и конструирования, исследований, монтажа и эксплуатации поршневых двигателей внутреннего сгорания, а также вспомогательного оборудования, обеспечивающего функционирование двигателей внутреннего сгорания.
Объектами профессиональной деятельности выпускников являются:
— двигатели внутреннего сгорания средств наземного, водного и воздушного транспорта;
— двигатели внутреннего сгорания для малой энергетики;
— комбинированные энергоустановки с двигателями внутреннего сгорания;
— средства автоматики, исполнительные устройства, системы и устройства управления работой установок с поршневыми двигателями внутреннего сгорания;
— вспомогательное оборудование, обеспечивающее работу двигателей внутреннего сгорания.
ДВС нашли широкое применение в самых разнообразных отраслях народного хозяйства: почти весь наземный транспорт, морской и речной флот, легкомоторная авиация, строительно-дорожные и сельскохозяйственные машины, лесное хозяйство, мелиорация, электростанции малой мощности и, наконец, разнообразная техника вооруженных сил. Это объясняется, прежде всего, тем, что поршневые двигатели являются самыми экономичными из всех других типов тепловых машин.
Выбор образовательной траектории по двигателям внутреннего сгорания открывают молодым специалистам широкие возможности для творческой работы в области двигателестроения:
— в конструкторских и технологических бюро на производстве;
— в экспериментальных лабораториях и научно-исследовательских центрах;
— на предприятиях, эксплуатирующих всевозможную технику, оснащенную двигателями внутреннего сгорания.
Основной потребитель выпускников это – ООО «Уральский дизель-моторный завод» (УДМЗ), входящий в группу «Синара-транспортные машины». Более 50% выпускников устраивается на работу именно на этот завод. Выпускники работают инженерами-конструкторами, инженерами-технологами, на сборке и испытаниях двигателей, а также в сервисных центрах. При непосредственном участии выпускников на УДМЗ разработано и налажено производство нового семейства дизельных двигателей Д-185.
Обучение по двигателям внутреннего сгорания не означает, что они в состоянии работать только на крупных заводах. Общая подготовка такова, что полученных знаний достаточно для работы в сфере обслуживания, проектирования и производства любых тепловых машин. Например, большую часть вопросов по эксплуатации современного автомобиля представляет его двигатель. Зная по-настоящему принципы и процессы, которые положены в основу конструкции двигателя, выпускник может разобраться в принципах действия и конструкции любого автомобиля, мотоцикла, тепловоза и других энергетических машин.
Таким образом, выпускник может работать на промышленных предприятиях, в научных, конструкторских, проектных и эксплуатирующих ДВС предприятиях.
Производственной базой являются практически все ведущие предприятия Урало-Сибирского энергетического и энергомашиностроительного региона: ЗАО «Уральский турбинный завод», ООО «Уральский дизель-моторный завод», ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург», ООО «Газпром трансгаз Югорск», ООО «Газпром трансгаз Ухта», ООО «Газпром трансгаз Надым», ОАО «Теплоэнергосервис», ТГК-9, ОГК-1, ОГК-2, ОГК-4, ОГК-5 (Enel) и другие.
Учебно-лабораторная база включает в себя ряд уникальных лабораторий, в том числе полномасштабный тренажер газокомпрессорной станции с газоперекачивающими агрегатами, лабораторию динамики и прочности, специализированные аудитории и компьютерные классы с мультимедийным оборудованием, а также оборудованием для проведения дистанционных занятий.
Поддерживаются творческие контакты с учебными заведениями и учеными зарубежных стран: Чехии, Словакии, КНР, Монголии, Израиля, Англии, Германии, Италии.
Создано / Изменено: 6 ноября 2016 / 6 ноября 2016
Двигатель внутреннего сгорания
В древности люди приводили в действие простейшие механизмы руками или с помощью животных. Затем они научились использовать силу ветра, плавая на парусных кораблях. Они научились так же использовать ветер для вращения ветряных мельниц, перемалывающих зерно в муку. Позже они стали применять энергию течения воды в реках для вращения водяных колес. Эти колеса перекачивали и поднимали воду или приводили в действие различные механизмы.
История появления тепловых двигателей уходит в далекое прошлое. Хотя и двигатель внутреннего сгорания – очень сложный механизм. И функция, выполняемая тепловым расширением в двигателях внутреннего сгорания не так проста, как это кажется на первый взгляд. Да и не существовало бы двигателей внутреннего сгорания без использования теплового расширения газов.
Цель работы:
Рассмотреть двигатель внутреннего сгорания.
Задачи:
1. Изучить теорию двигателей внешнего и внутреннего сгорания.
2. Сконструировать модель на основе теории ДВС.
3. Рассмотреть влияние ДВС на окружающую среду.
4. Создать буклет на тему: “Двигатель внутреннего сгорания ”.
Гипотеза:
В качестве энергетических установок автомобилей наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания, в которых процесс сгорания топлива с выделением теплоты и превращением ее в механическую работу происходит непосредственно в цилиндрах. На большинстве современных автомобилей установлены двигатели внутреннего сгорания.
Актуальность:
Физика и физические законы являются неотъемлемой частью нашей жизни.
Техника, здания, различные процессы, протекающие в нашем мире – все это физика. Мы не можем жить и не знать, хотя бы элементарных законов этой науки. А, следовательно, физика – это актуальная, не стареющая наука.
Тема нашей работы поможет ученикам понять и усвоить на первый взгляд самые обычные процессы в окружающем нас мире, но сложные по своему устройству.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Двигатель внутреннего сгорания
Значительный рост всех отраслей народного хозяйства требует перемещения большого количества грузов и пассажиров. Высокая маневренность, проходимость и приспособленность для работы в различных условиях делает автомобиль одним из основных средств перевозки грузов и пассажиров. На долю автомобильного транспорта приходится свыше 80% грузов, перевозимых всеми видами транспорта вместе взятыми, и более 70% пассажирских перевозок. За последние годы заводами автомобильной промышленности освоены многие образцы модернизированной и новой автомобильной техники, в том числе для сельского хозяйства, строительства, торговли, нефтегазовой и лесной промышленности. В настоящее время существует большое количество устройств, использующих тепловое расширение газов. К таким устройствам относится карбюраторный двигатель, дизели, турбореактивные двигатели и т. д.
Тепловые двигатели могут быть разделены на две основные группы:
1. Двигатели с внешним сгоранием.
2. Двигатели внутреннего сгорания.
Изучая тему урока “Двигатели внутреннего сгорания” в 8 классе мы заинтересовались этой темой. Мы живем в современном мире, в котором техника играет важную роль. Не только та техника, которую мы используем у себя дома, но и на которой ездим – автомобиль. Рассматривая машину, я убедился, что двигатели это необходимая часть автомобиля. Неважно будь это старая или новая машина. Поэтому мы решили затронуть тему двигателя внутреннего сгорания, который использовали и раньше и сейчас.
Для того, чтобы понять устройство ДВС, мы решили создать его сами и вот, что у нас получилось.
Изготовление ДВС
Материал: картон, клей, проволока, моторчик, шестерни, батарейка 9V.
Ход изготовления
1. Изготовили из картона коленвал (вырезали круг)
2. Изготовили шатун (сложили прямоугольный лист картона 15*8 пополам и ещё на 90градусов), на концах которого сделали отверстия
3. Из картона изготовили поршень, в котором сделали отверстия (под поршневые пальцы)
4. Поршневые пальцы сделали по размеру отверстия в поршне, свернув небольшой лист картона
5. С помощью поршневого пальца закрепили поршень на шатуне, а с помощью проволоки шатун прикрепили к коленвалу
6. По размеру поршня свернули цилиндр, а по размеру коленвала картер (Картер – коробочка под коленвал)
7. Собрали механизм вращения коленвала (с помощью шестерёнок и моторчика), так чтобы при больших оборотах моторчика вращающий механизм развивал меньшие обороты (чтобы он мог провернуть коленвал с шатуном и поршнем)
8. К коленвалу прикрепили вращающийся механизм и поместили его в картер (закрепив вр. механизм к стенке картера)
9. Поршень поместили в цилиндр и склеили цилиндр с картером.
10. Идущие два провода + и – от моторчика присоединяем к батарейке и наблюдаем движение поршня.
Вид модели снаружи
Вид модели внутри
Применение ДВС
Тепловое расширение нашло свое применение в различных современных технологиях. В частности можно сказать о применении теплового расширения газа в теплотехники. Так, например, это явление применяется в различных тепловых двигателях, т. е. в двигателях внутреннего и внешнего сгорания:
* Роторных двигателях;
* Реактивных двигателях;
* Турбореактивных двигателях;
* Газотурбинные установки;
* Двигателях Ванкеля;
* Двигателях Стирлинга;
* Ядерные силовые установки.
Тепловое расширение воды используется в паровых турбинах и т. д. Все это в свою очередь нашло широкое распространение в различных отраслях народного хозяйства. Например, двигатели внутреннего сгорания наиболее широко используются:
* Транспортные установки;
* Сельскохозяйственные машины.
В стационарной энергетике двигатели внутреннего сгорания широко используются:
* На небольших электростанциях;
* Энергопоезда;
* Аварийные энергоустановки.
ДВС получили большое распространение также в качестве привода компрессоров и насосов для подачи газа, нефти, жидкого топлива и т. п. по трубопроводам, при производстве разведочных работ, для привода бурильных установок при бурении скважин на газовых и нефтяных промыслах.
Турбореактивные двигатели широко распространены в авиации. Паровые турбины – основной двигатель для привода электрогенераторов на ТЭС. Применяют паровые турбины также для привода центробежных воздуходувок, компрессоров и насосов.
Существуют даже паровые автомобили, но они не получили распространения из–за конструктивной сложности.
Тепловое расширение применяется также в различных тепловых реле, принцип действия, которых основан на линейном расширении трубки и стержня, изготовленных из материалов с различным температурным коэффициентом линейного расширения.
Воздействие тепловых двигателей на окружающую среду
Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связано с действием различных факторов.
Во–первых, при сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается.
Во–вторых, сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа.
В–третьих, при сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека. А автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу 2–3 тонны свинца.
Выбросы вредных веществ в атмосферу – не единственная сторона воздействия тепловых двигателей на природу. Согласно законам термодинамики производство электрической и механической энергии в принципе не может быть осуществлено без отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты. Это не может не приводить к постепенному повышению средней температуры на Земле.
Методы борьбы с вредными воздействиями тепловых двигателей на окружающую среду
Один из способов уменьшения путей загрязнения окружающей среды связан с использованием в автомобилях вместо карбюраторных бензиновых двигателей дизелей, в топливо которых не добавляют соединения свинца.
Перспективными являются разработки автомобилей, в которых вместо бензиновых двигателей применяются электродвигатели или двигатели, использующие в качестве топлива водород.
Другой способ заключается в увеличении КПД тепловых двигателей. В Институте нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН разработаны новейшие технологии превращения углекислого газа в метанол (метиловый спирт) и диметиловый эфир, увеличивающие в 2–3 раза производительность аппаратов при значительном уменьшении электроэнергии. Здесь был создан реактор нового типа, в котором производительность увеличена в 2–3 раза.
Введение этих технологий снизит накопление углекислого газа в атмосфере и поможет не только создать альтернативное сырьё для синтеза многих органических соединений, основой для которых сегодня служит нефть, но и решить упомянутые выше экологические проблемы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Благодаря нашей работе можно сделать следующие выводы:
Не существовало бы двигателей внутреннего сгорания без использования теплового расширения газов. И в этом мы легко убеждаемся, рассмотрев подробно принцип работы ДВС, их рабочие циклы – вся их работа основана на использовании теплового расширении газов. Но ДВС – это только одно из конкретных применений теплового расширения. И судя по тому, какую пользу приносит тепловое расширение людям через двигатель внутреннего сгорания, можно судить о пользе данного явления в других областях человеческой деятельности.
И пускай проходит эра двигателя внутреннего сгорания, пусть у них есть много недостатков, пусть появляются новые двигатели, не загрязняющие внутреннюю среду и не использующие функцию теплового расширения, но первые еще долго будут приносить пользу людям, и люди через многие сотни лет будут по доброму отзываться о них, ибо они вывели человечество на новый уровень развития, а пройдя его, человечество поднялось еще выше.
Литература
1. Хрестоматия по физике: А. С. Енохович – М.: Просвещение, 1999
2. Детлаф А. А., Яворский Б. М. Курс физики: – М., Высшая школа., 1989.
3. Кабардин О. Ф. Физика: Справочные материалы: Просвещение 1991.
4. Интернет–ресурсы.
Авторы работы:
Кайгородов Илья,
Филипчук Евгений,
ученики 10 класса
Руководители работы:
Шаврова Т. Г. учитель физики,
Бачурин Д. Н. учитель информатики.
Муниципальное общеобразовательное учреждение
“Первомайская средняя общеобразовательная школа №2”
Бийского района Алтайского края
Принцип и устройство двигателя внутреннего сгорания, классификация
Двигатель ДВС используется для современных автомобилей чаще всего, несмотря на активное развитие более современных технологий. Его работа основана на довольно простом принципе воспламенения и сгорания топлива внутри рабочей камеры, а не снаружи. При этом происходит расширение нагретого газа, что и становится основой работы основных узлов.
Классификация и устройство ДВС
Современные двигатели этого типа классифицируются на следующие виды:
1.Поршневые с рабочей камерой внутри цилиндров. Образующаяся тепловая энергия переходит в механическое действие на вал посредством специального механизма. Такие моторы дополнительно разделяются на карбюраторные, инжекторные и дизельные. Для карбюраторных моделей воспламенение смеси осуществляется в том же цилиндре, где и происходит ее смешивание. Для инжекторных предусмотрена система непосредственного впрыска смеси в коллектор. Для дизельных двигателей не применяются свечи, так как воспламенение происходит при помощи тепла от трения (топливо впрыскивается через форсунки).
2.Роторно-поршневые моторы оснащаются роторами, которые двигаются по планетарной траектории внутри камеры. Они одновременно выполняют несколько функций – поршня, ГРМ, коленчатого вала.
3.Газотурбинные двигатели оснащаются роторами с клиновидными лопатками. Именно они и приводят вал в движение.
Для автомобилей используются ДВС первого типа. Такие конструкции отличаются надежностью, простотой эксплуатации, оптимальной стоимостью.
Корпус этого типа двигателя включает в себя следующие узлы:
- блок рабочих цилиндров, где происходит сжигание топлива;
- механизм передачи энергии движения на вал;
- газораспределение для обеспечения работы цилиндров;
- системы подачи и воспламенения топлива;
- удаление продуктов сгорания.
Принцип работы ДВС
Двигатель, в зависимости от конструктивного исполнения, может быть 2-хтактным и 4-хтактным, что оказывает влияние на принцип работы. В первом случае при запуске поршни под воздействием вала быстро начинают свое движение, в камеру начинает подаваться нагнетаемая топливная смесь. При движении смесь сжимается, ее давление повышается, искра от свечи становится катализатором воспламенения. Пары расширяются, толкают поршень вниз, цикл повторяется. Система предельно простая, но имеющая некоторые минусы. В частности, выбросы отработанного газа достаточно большие, а расход топлива неэффективный.
Рабочий цикл для 4-хтактного двигателя предусматривает такие шаги:
- впуск, при котором в камере образуется разреженная атмосфера;
- рабочий ход, формирование искры;
- удаление отработанного газа;
- расширение, то есть повторение рабочего хода.
Вспомогательные системы
Работу ДВС обеспечивает также ряд вспомогательных систем, одной из которых является система зажигания. Именно она обеспечивает воспламенение топливной смеси. В состав системы входят:
- аккумулятор и генератор в качестве источника питания;
- замок зажигания, который в современных моделях представляет собой контактное электрическое устройство;
- катушка в качестве накопителя энергии для свечей зажигания;
- трамблер для распределения импульса при срабатывании свечей.
Впускная система используется для подачи атмосферного воздуха и его смешивания с топливом. В состав такой системы входят:
- воздухозаборник;
- воздушный фильтр для защиты двигателя от твердых частиц и пыли;
- заслонка дросселя для регулировки потока;
- впускной коллектор, распределяющий воздушные массы.
Топливная система необходима для правильного распределения и бесперебойной подачи топлива в двигатель. Конструкция узла включает в себя:
- бак для дизельного топлива или бензина;
- шланги для подачи смеси;
- инжектор или карбюратор (зависит от конструктивного исполнения);
- электронный блок, используемый для управления подачи, формирования смеси;
- насос (применяется для нагнетания);
- фильтр, очищающий топливную смесь.
Назначение системы смазки заключается в защите мотора от повреждений, отвода тепла, снижения трения на движущиеся узлы.
Конструкция включает в себя:
- поддон, используемый для хранения технической жидкости, для контроля уровня используется датчик и щупы;
- насос, качающий смазку из поддона;
- фильтр для очистки поступающей смеси от возможных включений и частиц грязи;
- радиатор – используется для охлаждения смазки.
Выхлопная система предназначена для вывода наружу газа. Конструкция включает в себя:
- коллектор для выпуска, для изготовления которого используется чугун, устойчивый к высоким температурам;
- газоотвод из особой огнестойкой стали;
- резонатор для разделения отработанной смеси, снижения скорости выброса;
- катализатор, применяемый для нейтрализации, а также очистки отработанной смеси;
- глушитель с внутренними перегородками для изменения направления потока, снижения уровня шума.
Охладительная система может быть воздушной или жидкостной. Первая используется сегодня достаточно редко, обычно для недорогих авто. Жидкостная обладает большей эффективностью, она снижает тепловые нагрузки и продлевает сроки эксплуатации мотора.
В состав системы включены:
- радиатор для отвода тепла;
- вентилятор, усиливающий эффект охлаждения;
- помпа для прогона охлаждающей жидкости;
- термостат, контролирующий температуру.
Сегодня двигатель ДВС остается основной разновидностью моторов, не имеющих реальной альтернативы для всеобщей замены. Несмотря на то, что объем электромобилей постепенно увеличивается, говорит о всеобщем их распространении пока рано. ДВС на данный момент является основным видом двигателя, который еще длительное время будет использоваться в автопромышленности.
ДВИ́ГАТЕЛЬ ВНУ́ТРЕННЕГО СГОРА́НИЯ
ДВИ́ГАТЕЛЬ ВНУ́ТРЕННЕГО СГОРА́НИЯ (ДВС), тепловой двигатель , в котором химическая энергия топлива, сгорающего в его рабочей полости (камере сгорания), преобразуется в механическую работу. Различают ДВС: поршневы е, в которых работа расширения газообразных продуктов сгорания производится в цилиндре (воспринимается поршнем, возвратно-поступательное движение которого преобразуется во вращательное движение коленчатого вала) или используется непосредственно в машине, приводимой в действие; газотурбинны е, в которых работа расширения продуктов сгорания воспринимается рабочими лопатками ротора; реактивны е, в которых используется реактивное давление, возникающее при истечении продуктов сгорания из сопла . Термин «ДВС» применяют преимущественно к поршневым двигателям.
