поршневий двигун

Визначення.

Поршневий двигун - один з варіантів двигуна внутрішнього згоряння, що працює за рахунок перетворення внутрішньої енергії палива, що згорає в механічну роботу поступального руху поршня. Поршень починає рухатися при розширенні робочого тіла в циліндрі.

Кривошипно-шатунний механізм перетворює поступальний рух поршня в обертальний рух колінчастого вала.

Робочий цикл двигуна складається з послідовності тактів односторонніх поступальних ходів поршня. Підрозділяють двигуни з двома і чотирма тактами роботи.

Принцип роботи двотактного і чотиритактного поршневих двигунів.

4-х тактний цикл роботи поршневого ДВС:

1. Всмоктування горючої суміші.
2. Стиснення.
3. Робочий хід.
4. Вихлоп.

2-х тактний цикл роботи поршневого ДВС:

1. Поршень рухається вгору і відбувається стиснення паливної суміші в поточному циклі і всмоктування суміші для наступного циклу в порожнину під поршнем.

2. Поршень опускається назад - робочий хід, вихлоп і витіснення паливної суміші з-під поршня в робочу порожнину циліндра.

Кількість циліндрів в поршневих двигунах може варіюватися в залежності від конструкції (від 1-го до 24-х). Об'єм двигуна прийнято вважати рівним сумі обсягів усіх циліндрів, місткість яких знаходять за твором поперечного перерізу на хід поршня.

У поршневих двигунах різних конструкцій по-різному відбувається процес запалення палива:

• електроіскрову розрядом. який утворюється на свічках запалювання. Такі двигуни можуть працювати як на бензині, так і на інших видах палива (природний газ).

Стисненням робочого тіла:

• У дизельних двигунах. працюють на дизельному паливі або газі (з 5% додаванням дизпалива), стискається повітря, і при досягненні поршнем точки максимального стиснення, відбувається вприскування палива, яке запалюється від контакту з нагрітим повітрям.

• Двигуни компресійної моделі. Подача палива в них точно така ж, як і в бензинових двигунах. Тому, для їх роботи, необхідні особливий склад палива (з домішками повітря і діетилового ефіру), а також точне регулювання ступеня стиснення. Компресорні двигуни знайшли своє поширення в авіабудуванні і автомобілебудуванні.

• калильним двигуни. Принцип їх дії багато в чому схожий з двигунами компресійної моделі, однак не обійшлося без конструкційної особливості. Роль запалювання в них виконує - гартівна свічка, загострення якої підтримується енергією згорає на попередньому такті палива. Склад палива також особливий, за основу беруть метанол, нитрометан і касторове масло. Застосовуються такі двигуни, як на автомобілях, так і на літаках.

Види палива, що застосовуються в поршневих двигунах:

• Рідке паливо - дизпаливо, бензин, спирти, біодизель;

• Гази - природні та біологічні гази, зріджені гази, водень, газоподібні продукти крекінгу нафти;

• Що виробляється в газогенераторе з вугілля, торфу та деревини, монооксид вуглецю також використовується в якості палива.

Робота поршневих двигунів.

Цикли роботи двигунів детально розписані в технічній термодинаміці. Різні циклограми описуються різними термодинамічними циклами: Отто, Дизеля, Аткінсона або Міллера і Трінклера.

Причини поломок поршневих двигунів.

ККД поршневого ДВС.

Максимальний ККД який вдалося отримати на поршневому двигуні становить 60%, тобто трохи менше половини палива, що згорає витрачається на нагрів деталей двигуна, а також виходить з теплом вихлопних газів. У зв'язку з чим, доводиться оснащувати двигуни системами охолодження.

Класифікація систем охолодження:

• Повітряні СО - віддають тепло повітрю за рахунок ребристою зовнішньої поверхні циліндрів. чи застосовуються
бо на слабких двигунах (десятки к.с.), або на потужних авіаційних двигунах, які охолоджуються швидким потоком повітря.

• Рідкі СО - в якості охолоджувача використовується рідина (вода, антифриз або масло), яка прокачується через сорочку охолодження (канали в стінках блоку циліндрів) і надходить в радіатор охолодження, в якому вона охолоджується повітряними потоками, природними або від вентиляторів. Рідко, але в якості теплоносія також використовується металевий натрій, який розплавляється від тепла прогрівалося двигуна.

Застосування.

Поршневі двигуни, завдяки своєму потужностного діапазону, (1 ват - 75 000 кВт) здобули велику популярність не тільки в автомобілебудуванні, а й авіабудуванні і суднобудуванні. Вони також використовуються для приводу бойової, сільськогосподарської та будівельної техніки, електрогенераторів, водяних насосів, бензопил і інших машин, як мобільних так і стаціонарних.