Съдържание:Съдържание:

• Въведение

• История на ДВГ

• Устройство на ДВГ

• Принцип на действие на ДВГ

• Видове ДВГ• Съвременни тенденции – хибридни двигатели

ВъведениеВъведение

Всяка машина, която преобразува определен вид енергия в механична работа, се нарича двигател.

Двигател с вътрешно горене (ДВГ) е вид топлинен двигател, при който горивото се възпламенява и

изгаря вътре в самия двигател.

Получената от разширяването на горещите газове

енергия се преобразува в механична, и

използва за задвижване.

въведение

история

устройство

принцип

видове

тенденции

тест

ИсторияИстория• 1824г. – Никола Карно

поставя основите на термодинамиката

•1860г. – Етиен Леноар създава първия двигател с вътрешно горене.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Горенето става в самия цилиндър, но горивната

смес постъпва в цилиндъра с атмосферно налягане.

Нисък к.п.д. – 2-4%.

ИсторияИстория

• 1876г. – Николаус Отто и Ойген Ланген показват на изложение в Париж 4-тактов двигател с вътрешно горене с к.п.д. – 8-10%, малко тегло и размери.

• 1879г. – Дугал Клерк създава работоспособен 2-тактов двигател.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

• 1886г. – Карл Бенц създава триколка, задвижвана с 2-тактов ДВГ.

•1886г. – Готлиб Даймлер създава лек автомобил,

задвижван с 4-тактов ДВГ.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

• 1892г. – Рудолф Дизел получава патент № 67207

за “Нов рационален

топлинен двигател”

• 1897г. – започва редовно производство на първите дизелови двигатели.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

УстройствоУстройство

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

УстройствоУстройство

ЦилиндърТова е един от главните детайли на

буталния двигател. Вътрешната кухина на цилиндъра представлява част от основното пространство, в

което се извършват всички топлинни процеси, свързани с преобразуването на топлинната енергия на горивото в

механична работа.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

УстройствоУстройство

БуталоПриема енергията от изгорелите

газове и я превръща във възвратно-постъпателно

движение.

МотовилкаСлужи за да свърже буталото с коляновия вал и да превърне

възвратно-постъпателното движение на буталото във въртеливо движение

на коляновия вал. въведение история устройство принцип видове тенденции тест

УстройствоУстройствоКолянов вал

Възприема усилията от страна на мотовилката, като ги преобразува във въртящ

момент.

МаховикТой е предназначен да акумулира

енергия за извършване на спомагателните тактове, да намали неравномерността на въртенето на

коляновия вал, да спомогне за първоначалното пускане на двигателя и

за плавно потегляне на автомобила. въведение история устройство принцип видове тенденции тест

УстройствоУстройствоКлапани

Те затварят цилиндъра херметически от горната страна.

Разпределителен валУправлява движението на клапаните. В карбураторните двигатели често се

използва и за задвижване на бензиновата помпа, прекьсвач-

токоразпределителя и др. агрегати.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Принцип на действие на Принцип на действие на четиритактов бензиновчетиритактов бензинов двигателдвигател

Четиритактов двигател се нарича този, в който работния цикъл се

извършва за четири хода на буталото. В цилиндровата глава на всеки цилиндър има разположени

най-малко два клапана (един изпускателен и един всмукателен).

Там се намира и свещта, която възпламенява горивната смес.

След всеки четири такта на буталото термодинамичните

процеси в двигателя се повтарят.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Цикъл на КарноЦикъл на Карно В начално състояние V1 газът е в контакт с нагревателя и има

неговата температура Т1. Той получава от нагревателя количество топлина Q1, разширява се изотермно, при което извършва работа, и достига до състояние V2 със същата температура Т1. Тогава контактът с нагревателя се прекъсва. Газът топлинно се изолира.

Продължавайки да се разширява вече адиабатно, той извършва работа, като понижава температурата си до Т2 - температурата на охладителя. Достигнал тази температура в състояние V3, газът се поставя в контакт с охладителя, на който отдава количество топлина Q2. Докато се намира в контакт с охладителя, газът изотермно се свива, върху него се извършва работа и той достига до състояние V4. Сега контактът с охладителя се прекъсва и газът отново се изолира топлинно. Върху газа се извършва работа и той повишава температурата си до Т1, като достига началното си състояние. Цикълът се затваря.

Принцип на действие на Принцип на действие на четиритактов бензинов двигателчетиритактов бензинов двигател

Първи такт - процес всмукване или пълнене. Този процес протича при движение на буталото от ГМТ (горна мъртва точка) до ДМТ (долна мъртва точка). Всмукателния клапан е отворен, изпускателния затворен. Освободеният от буталото обем създава подналягане (вакуум) в цилиндъра в следствие на което през смукателния тръбопровод навлиза горивна смес (въздух + гориво). В ДМТ всмукателният клапан се затваря. В края на първи такт цилиндровият обем придобива максималната си стойност и е запълнен с горивна смес.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Принцип на действие на Принцип на действие на четиритактов бензинов двигателчетиритактов бензинов двигател

Втори такт - процес сгъстяване. Буталото се движи от долна към горна мъртва точка, а двата клапана са затворени. При това движение цилиндровия обем намалява и сместа се сгъстява, при което налягането и температурата й се увеличават. В горна мъртва точка сместа е сгъстена до обем равен на обема на горивната камера. Колкото по-голяма е степента на сгъстяване на двигателя, толкова по-силно ще се сгъсти работната смес и при запалването й ще се получи по-голямо налягане на изгорелите газове върху челото на буталото. Високото налягане определя възможността за извършване на по-голяма механична работа (по-голяма мощност на двигателя). Изхождайки от това съображение, възпламеняването на сместа под електрическата искра на запалителната свещ се извършва в горна мъртва точка (в действителност малко по-рано) така, че горенето да протече при приблизително постоянен обем.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Принцип на действие на Принцип на действие на четиритактов бензинов двигателчетиритактов бензинов двигател

Трети такт - процес горене и разширение (работен ход). Двата клапана са затворени, сгъстената работна смес е възпламенена. Топлината, която се отделя при изгаряне на сместа, повишава температурата, а от там налягането на получените в цилиндъра газове. Под действие на налягането на газовете, буталото с голяма сила се придвижва от ГМТ към ДМТ и чрез мотовилката привежда във въртене коляновия вал.Този ход се нарича работен, защото газовете извършват полезна работа.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Принцип на действие на Принцип на действие на четиритактов бензинов двигателчетиритактов бензинов двигател

Четвърти такт - изпускане. Буталото се движи от долна мъртва точка към ГМТ, изпускателния клапан е отворен, а всмукателният е затворен. В началото на такта отработилите газове самостоятелно изтичат навън от цилиндъра до момента, когато налягането спадне до атмосферното. По-нататък буталото принудително ги изтласква до положението си в горна мъртва точка. Четирите такта на цикъла са завършени. Работният цикъл започва отново да се повтаря в същата последователност.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Принцип на действие на Принцип на действие на четиритактов дизелов двигателчетиритактов дизелов двигател

Дизеловият двигател е конструиран 25 години след този на Ото от неговия

сънародник Дизел. Основното функционално различие между двата типа

двигатели е в начина, по който става запалването на горивото. Докато при

бензиновия двигател запалването става посредством свещ даваща искра, при

дизеловият двигател запалването става чрез сгъстен въздух, на който се впръсква дизелово гориво и се възпламенява.

Повечето от недостатъците на бензиновите двигатели са преодолени в дизеловите. Дизеловите двигатели са по-прости от

бензиновите, имат по-висок КПД (до 40%) и са по-мощни.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Принцип на действие на Принцип на действие на двутактов двигателдвутактов двигател

В двутактовите двигатели работният цикъл се извършва за два такта или за два хода на буталото.

Първи такт. Този такт се осъществява при движение на буталото от ГМТ (горна мъртва точка) до ДМТ (долна мъртва точка). През това време в цилиндъра се извършва изгаряне на горивото и разширение, т.е. осъществява се работният ход на буталото. В края на разширението се отварят изпускателните отвори и започва свободно изтичане на газове от цилиндъра. Тогава, когато налягането в цилиндъра стане приблизително равно на налягането на горивна смес, всмукателните отвори се отварят. Горивната смес изтласква изгорелите газове през изпускателните органи и запълва цилиндъра.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Принцип на действие на Принцип на действие на двутактов двигателдвутактов двигател

Втори такт. Този такт се осъществява при движение на буталото от ДМТ до ГМТ. През това време продължава процесът на очистване на цилиндъра от изгорели газове и запълването му с горивна смес. След затваряне на газообменните отвори протича процесът на сгъстяване на горивната смес. В края на сгъстяването преди ГМТ в цилиндъра се подава гориво (в дизеловите двигатели) или искра (в карбураторните двигатели).

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Видове двигатели с вътрешно Видове двигатели с вътрешно горенегорене

Според вида на горивото: с течни горива с газообразни горива

Според принципа на действие: четиритактови двутактови

въведение

история

устройство

принцип

видове

тенденции

тест

Видове двигатели с вътрешно Видове двигатели с вътрешно горене според конструкциятагорене според конструкцията

бутален

роторен /Ванкелов/

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Видове двигатели с вътрешно Видове двигатели с вътрешно горене според конструкциятагорене според конструкцията

газотурбинен

реактивен

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Видове двигатели с вътрешно Видове двигатели с вътрешно горене според вида на горене според вида на

смесообразуванетосмесообразуването

с външно смесообразуване (карбураторни двигатели и двигател с впръскване на бензин във всмукателния колектор). Нуждаят се от запалителна система за принудително възпламеняване на горивната смес.

с вътрешно смесообразуване дизеловите двигатели, където горивото се вкарва под налягане директно в работния цилиндър с предварително загрят въздух. Извършва се самовъзпламеняване на горивната смес и не се нуждаят от запалителна система.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Видове двигатели с вътрешно Видове двигатели с вътрешно горене според начина на пълненегорене според начина на пълнене

• атмосферни - с естествено засмукване на работното вещество под действие на разреждането и атмосферното налягане

• с принудително пълнене (компресори) – работното вещество запълва цилиндъра след предварително сгъстяване от специален компресор, до налягане, по-високо от атмосферното

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Видове двигатели с вътрешно Видове двигатели с вътрешно горене според място на горене според място на

извършване на горенетоизвършване на горенето

• прости - горене винаги се извършва от едната страна на буталото

• двойни - горенето се извършва и от двете страни

въведение

история

устройство

принцип

видове

тенденции

тест

Хибриди

Целта на новите разработки е да се повиши коефициента на полезно действие на двигателя,

да се намали разхода на гориво и вредните емисии на изгорели газове в атмосферата.  

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Хибриди

Едно от успешните начинания е хибридния двигател използващ и два типа енергия - електрическата (от

акумулаторите) и механичната (от малък двигател с вътрешно горене). Предимства - изключително ниски

нива на вредни емисии, много голяма икономия на гориво, мощност, по нищо неотстъпваща или дори по-

голяма от тази на стандартния автомобил, при тях отпада необходимостта от честото зареждане на

акумулаторите и то на специални терминали, както е при електромобилите, липсват огромните акумулатори

и т.н.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Основният компонент в микрохибридната система е специалният стартерен електромотор. Системата

разполага със старт/стоп функция, която изключва двигателя при спрял автомобил и го стартира почти

незабележимо при нужда.

Микро хибрид

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Мек хибрид

При мекия хибрид двигателят с вътрешно горене се „подкрепя” от електрически мотор с голяма мощност. Той дава възможност за увеличаване

на мощността на силовия тракт и позволява по-динамично потегляне и ускоряване. При

спиране част от спирачната енергия се трансформира в електрическа и се връща

обратно в батерията – процес известен като рекуперация.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Пълен хибрид

Работата на системата наподобява тази на вариаторна трансмисия. Първият оперативен режим се използва при ниски скорости (като напр. потегляне и паркиране), като е възможно движение само с електричество. Вторият режим дава възможност за чисто дизелово задвижване. При двурежимния хибрид част от спирачната енергия също се рекуперира.

Пълният хибрид дава възможност за движение само с електрическа енергия. В момента специалистите разработват т. нар. „двурежимна хибридна система” – комбинация от двигател, автоматична трансмисия, интелигентна контролна електроника и батерия с голям капацитет.

въведение история устройство принцип видове тенденции тест

Т Е С Твъведение

история

устройство

принцип

видове

тенденции

тест

ТЕСТ

УСПЕХ!