Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Что такое форкамера в дизельном двигателе


Как работает форкамерный дизельный двигатель

Как вы знаете, сегодня многие производители ищут варианты того, как увеличить экономичность двигателей внутреннего сгорания. Они нашли один из возможных выходов из этого затруднительного положения. Метод заключается в том, чтобы мотор работал на топливных смесях, содержащих меньший процент горючего. При таком подходе не только удастся увеличить топливную экономичность, но и, более того, сократить выброс вредных отходов. Но в этом способе есть изъян: когда смесь содержит небольшое количество горючего, она хуже воспламеняется. Поэтому разработчики пришли к выводу, что для стабильной работы мотора нужен начальный очаг горения, от которого распространение огня произойдёт быстро по всему пространству топливно-воздушного заряда.

По итогу сейчас существуют два варианта получения подобного очага: искра повышенной энергии и послойное распределение смеси (к тому времени, как производится искра образуется легковоспламеняющаяся смесь). Второй путь включает в себя несколько вариантов. Мы же сегодня рассмотрим подробнее вариант под названием форкамерно-факельное зажигание.

Полость, находящаяся в голове цилиндров двигателя внутреннего сгорания, именуется форкамерой, или же предкамерой. Она, используя один или несколько каналов, соединяется с главной камерой сгорания горючего. Этот тип мотора выступает как в формате дизельного, так и бензинового. Вообще промежуточная камера может носить и другое название: вихрекамера. Исходя из названия, нам становится ясным то, что топливо в такой камере закручивается. Этот эффект содействует лучшему перемешиванию горючего с воздухом. Но, описывая работу ДВС с форкамерой, важно отметить, что изначально горючее, попадая в предварительную полость, сталкивается с её стеночками и перемешивается с воздухом, в этом этот вид мотора уступает своему подобию.

Воспламеняясь, топливо быстро направляется в ключевую камеру, используя уже известные нам каналы соединения. Отличным фактором, которым обладают такие каналы, в сравнении со своими аналогами, выступает то, что сечения в них согласованы так, чтобы между форкамерой и ключевым цилиндром создавалась существенная разница давлений. Топливо разливается по всей площади предкамеры и сгорает там почти полностью. Заключительная фаза – это сгорание горючего в главной камере, точнее сказать его остатков.

Из-за того, что в главном отсеке солярка уже догорает и ей уже не нужно продолжать свой путь, параметры углублений в поршнях небольшие.

Для чего нужна форкамера в двигателе

Теперь разберемся в самом главном вопросе: для чего же нужна форкамера в двигателе?

Первостепенно такая система была создана с той целью, чтобы убрать, пусть и частично, нагрузку на поршни. Это же, в свою очередь, положительно сказалось на общей работе мотора. Более того, выбирая форкамерный двигатель, вы сокращаете количество токсичных отходов, так как, говоря конкретно о нашем случае, солярка полностью сгорает. Делаем из этого вывод – ваши расходы на горючее уменьшатся.

Система форкамерно-факельного зажигания

Основными элементами, составляющими дизельный двигатель с форкамерой, являются:

Примечание: мы будем проходить путь вместе с топливом для того, чтобы полностью понять принцип работы форкамерного двигателя.

  1. Канал ведёт солярку в предкамеру.
  2. Затем проходит секция, предназначенная для переобогащённой смеси.
  3. Клапан самой форкамеры.
  4. Свеча зажигания выполняет свою основную роль (поджог топлива, когда форсунки его впрыскивают).
  5. Одновременно с тем, как от искры загорелось горючее, распредел ГРМ впускает в главную камеру топливо, посредством того, что открывает клапан.
  6. Теперь горючее на финишной прямой – в центральной камере ДВС.

Сейчас, мы надеемся, вам стало ясно, как работает форкамерный дизель и из чего состоит устройство форкамеры.

Плюсы и минусы предкамерных двигателей

Упоминая о двигателях внутреннего сгорания, работающих на бензине, можно с уверенностью заявить об их неэффективности, так как устройство было несовершенным и в движении показало себя с самых худших сторон. Поэтому никто из производителей не захотел полагаться на такой выбор, и в итоге подобные конструкции сейчас не используются. Конечно, изначально люди отдавали предпочтение таким аналогам из-за экономичности в расходе топлива и, одновременно с этим, уменьшением токсичности выбрасываемых отходов. Но пользователи поменяли своё мнение, испытав агрегаты на прочность в езде.

Ситуация совершенно иная, если это касается дизельных моторов, которые и являются нашим основным объектом изучения. Плюсами в движке с предкамерным двигателем выступают незначительная дымность силовой установки, не зависимо от способа езды и, что тоже весомо, такие установки не нуждаются в отборном топливе.

Вернёмся к отрицательным сторонам, куда уж без них. Непрогретый мотор плохо запускается. Из-за чего же так происходит? Суть в том, что для стабильного пуска требуется изначально хороший прогрев предкамеры, но, по причине того, что в этой системе устанавливаются электрические калильные свечи, воздух прогревается не в полной мере.

В заключении можно отметить, что принцип работы подобных двигателей имеет мало недостатков, поэтому вы можете смело отдавать ему предпочтение. Приятных поездок и не забывайте оставлять свои комментарии ниже.

Непрямой впрыск - Wikipedia

Непрямой впрыск в двигателе внутреннего сгорания - это впрыск топлива, при котором топливо не впрыскивается напрямую в камеру сгорания. В последнее десятилетие [ когда? ] бензиновых двигателей, оснащенных системами непрямого впрыска, в которых топливный инжектор подает топливо в некоторый момент перед впускным клапаном, по большей части упали в пользу прямого впрыска. Однако некоторые производители, такие как Volkswagen, Toyota и Ford, разработали систему «двойного впрыска», сочетающую прямые инжекторы с портовыми (непрямыми) инжекторами, сочетающие преимущества обоих типов впрыска топлива.Прямой впрыск позволяет точно дозировать топливо в камеру сгорания под высоким давлением, что может привести к повышению мощности и эффективности использования топлива. Проблема с непосредственным впрыском заключается в том, что он обычно приводит к увеличению количества твердых частиц, и, если топливо больше не контактирует с впускными клапанами, углерод может накапливаться на впускных клапанах с течением времени. Добавление непрямого впрыска позволяет распылять топливо на впускных клапанах, уменьшая или устраняя накопление углерода на впускных клапанах, а в условиях низкой нагрузки непрямой впрыск обеспечивает лучшее смешивание топлива с воздухом.Эта система в основном используется в более дорогих моделях из-за дополнительных затрат и сложности.

Порт впрыска относится к распылению топлива на заднюю часть впускного канала, что ускоряет его испарение. [1]

Дизельный двигатель с непрямым впрыском подает топливо в камеру из камеры сгорания, называемую форкамерой, где начинается сгорание, а затем распространяется в основную камеру сгорания. Предварительная камера тщательно спроектирована для обеспечения надлежащего смешивания распыленного топлива с воздухом, нагретым компрессией.

Бензиновые двигатели [править]

Преимущество бензиновых двигателей с косвенным впрыском по сравнению с бензиновыми двигателями с непосредственным впрыском заключается в том, что отложения на впускных клапанах системы вентиляции картера промываются топливом. [2]

Дизельные двигатели [править]

Обзор [редактировать]

Цель разделенной камеры сгорания состоит в том, чтобы ускорить процесс сгорания, чтобы увеличить выходную мощность за счет увеличения частоты вращения двигателя. [3] Добавление предварительной камеры, однако, увеличивает потери тепла в системе охлаждения и тем самым снижает эффективность двигателя.Для запуска двигателя требуются свечи накаливания. В системе непрямого впрыска воздух движется быстро, смешивая топливо и воздух. Это упрощает конструкцию инжектора и позволяет использовать двигатели меньшего размера и конструкции с менее жесткими допусками, которые проще в изготовлении и более надежны. Прямой впрыск, напротив, использует медленно движущийся воздух и быстро движущееся топливо; и дизайн и изготовление инжекторов более сложны. Оптимизация воздушного потока в цилиндрах намного сложнее, чем проектирование предкамеры.Существует гораздо больше интеграции между дизайном инжектора и двигателя. [4] Именно по этой причине автомобильные дизельные двигатели были почти все с косвенным впрыском, пока готовая доступность мощных систем моделирования CFD не сделала практическим применение прямого впрыска. [ цитирование необходимо ]

Галерея [править]

Головка блока цилиндров небольшого дизельного двигателя Kubota с непосредственным впрыском.

Классификация камер косвенного сгорания [править]

Вихревая камера [править]

Он состоит из сферической камеры, расположенной в головке цилиндров и отделенной от цилиндра двигателя тангенциальным горловиной.Около 50% воздуха поступает в вихревую камеру во время такта сжатия двигателя, создавая завихрение. [5] После сгорания продукты возвращаются через то же горло в главный цилиндр с гораздо более высокой скоростью. Таким образом, происходит большая потеря тепла на стенах прохода. Камеры этого типа находят применение в двигателях, в которых контроль топлива и стабильность двигателя важнее экономии топлива. Это камеры Рикардо, названные в честь изобретателя сэра Гарри Рикардо. [6] [7]

Камера предварительного сжигания [править]

Эта камера расположена в головке цилиндров и соединена с цилиндром двигателя небольшими отверстиями.Он занимает 40% от общего объема цилиндров. Во время такта сжатия воздух из главного цилиндра попадает в камеру предварительного сгорания. В этот момент топливо впрыскивается в камеру предварительного сгорания и начинается сгорание. Давление увеличивается, и капли топлива проталкиваются через небольшие отверстия в главный цилиндр, что приводит к очень хорошему смешению топлива и воздуха. Основная часть сгорания происходит в основном цилиндре. Этот тип камеры сгорания имеет многотопливную способность, потому что температура в форкамере испаряет топливо до того, как произойдет основное событие сгорания. [8]

Камера воздушного отсека [править]

Воздушная камера представляет собой небольшую цилиндрическую камеру с отверстием на одном конце. Он установлен более или менее соосно с инжектором, причем указанная ось параллельна заводной головке поршня, при этом инжектор выстреливает через небольшую полость, которая открыта для цилиндра, в отверстие в конце воздушного элемента. Воздушный элемент установлен так, чтобы минимизировать тепловой контакт с массой головки. Используется инжектор для иголок с узким рисунком распыления. В его верхней мертвой точке (ВМТ) основная масса заряда содержится в полости и воздушной ячейке. [ цитата необходима ]

При срабатывании инжектора струя топлива попадает в воздушный элемент и зажигается. Это приводит к тому, что струя пламени вылетает обратно из воздушной камеры прямо в струю топлива, все еще выходящую из инжектора. Тепло и турбулентность обеспечивают отличные свойства испарения и перемешивания топлива. Кроме того, поскольку большая часть процесса сгорания происходит вне воздушной камеры в полости, которая непосредственно связана с цилиндром, при передаче заряда горения в цилиндр происходит меньше потерь тепла.

Впрыск воздушной камеры можно рассматривать как компромисс между косвенным и прямым впрыском, получая некоторые преимущества эффективности прямого впрыска, сохраняя при этом простоту и легкость разработки косвенного впрыска. [ цитирование необходимо ]

Камеры с воздушными ячейками обычно называют воздушными камерами Lanova. [9] Система сгорания Lanova была разработана компанией Lanova, которая была основана в 1929 году Францем Лангом, Готардом Велихом и Альбертом Велихом. [10]

В США система Lanova использовалась компанией Mack Trucks. Пример - дизельный двигатель Mack-Lanova ED, установленный на грузовике Mack NR.

Преимущества камер сгорания с косвенным впрыском [править]

  • Меньшие дизели могут быть произведены.
  • Требуемое давление впрыска низкое, поэтому производство инжектора обходится дешевле.
  • Направление впрыска имеет меньшее значение.
  • Непрямой впрыск намного проще спроектировать и изготовить; требуется меньшее развитие форсунки, а давление впрыска низкое (1500 фунтов на кв. дюйм / 100 бар против 5000 фунтов на кв. дюйм / 345 бар и выше для прямого впрыска)
  • Более низкие напряжения, которые косвенный впрыск создает для внутренних компонентов, означают, что можно производить бензиновые и непрямые дизельные версии одного и того же базового двигателя.В лучшем случае такие типы отличаются только головкой блока цилиндров и необходимостью установки распределителя и свечей зажигания в бензиновом исполнении при установке впрыска насоса и инжекторов на дизель. Примерами являются двигатели BMC A-Series и B-Series, а также Land Rover 2,25 / 2,5-литровых 4-цилиндровых двигателей. Такие конструкции позволяют создавать бензиновые и дизельные версии одного и того же транспортного средства с минимальными конструктивными изменениями между ними.
  • Более высокие обороты двигателя могут быть достигнуты, так как горение продолжается в предкамере.
  • Альтернативные виды топлива, такие как биодизель и отработанное растительное масло, реже забивают топливную систему в дизельном двигателе с косвенным впрыском топлива. В двигателях с прямым впрыском мусор от предыдущего использования в пищевой промышленности может засорить инжекторы при использовании отработанного растительного масла.

Недостатки [править]

  • Топливная эффективность ниже, чем при непосредственном впрыске из-за потери тепла из-за больших открытых площадок и потери давления из-за движения воздуха через горловины. Это несколько компенсируется из-за косвенного впрыска, имеющего гораздо более высокую степень сжатия и, как правило, не имеющего выбросов оборудования.
  • Свечи накаливания необходимы для холодного запуска дизельных двигателей.
  • Поскольку теплота и давление сгорания прикладываются к одной конкретной точке поршня, когда он выходит из камеры предварительного сгорания или вихревой камеры, такие двигатели в меньшей степени подходят для высокой удельной выходной мощности (такой как турбонаддув или настройка), чем дизели с прямым впрыском. "Система сгорания Lanova". Коммерческий мотор . 6 января 1933 г. Получено 11 ноября 2017 г.
  • ,

    Как работает дизельный двигатель - Основы дизельного двигателя

    Фото 2/10 | Основы дизельного двигателя

    в начале
    В 1673 году Кристиан Гюйгенс изобрел первый двигатель. Он был разработан для перекачки воды из Сены в Версальский дворец короля Людовика XIV. Построенный с открытой камерой сгорания, он потреблял порох в качестве топлива. Хотя это был первый документированный двигатель, который был построен, он имел поразительное сходство с рисунком Леонардо да Винчи 1509 года, который так и не был реализован.

    Немецкому Николасу Отто обычно приписывают создание первой успешной четырехтактной силовой установки с искровым зажиганием, которая имеет какое-либо сходство с современным современным двигателем. Француз Альфонс Бо де Рош был отцом оригинальной концепции 14 годами ранее, в 1862 году, но ему не удалось добиться успеха. Первоначальная цель Отто состояла в том, чтобы повысить эффективность французского двухтактного двигателя Lenoir без сжатия, и его вдохновение пришло от наблюдения, как пар поднимается из дымовой трубы.В результате его фамилия часто используется как синоним для четырехтактного цикла.

    Рудольф Дизель изобрел двигатель с воспламенением от сжатия в 1897 году, хотя его первая рабочая модель была выпущена в 1893 году. Вскоре после этого по технологии рафинирования был получен бензин, хотя и не в нынешнем нынешнем виде. Бензин был в основном производным керосина, побочного продукта ранней переработки нефти. Это считалось неприятностью и было устранено путем сброса на землю или в реки.

    Дизель противГаз
    Основное различие между бензиновым и дизельным двигателями заключается в том, что первый опирается на искровое зажигание, а второй - на воспламенение от сжатия. Более конкретно, процесс сгорания в дизельном двигателе инициируется самопроизвольным воспламенением топлива, когда оно впрыскивается в сильно сжатый заряд воздуха, который достиг приблизительно 1400 градусов по Фаренгейту. Сгорание дизельного двигателя также имеет тенденцию происходить при постоянном давлении, а не при постоянном объеме, как в бензиновом двигателе.Это означает, что в дизельном двигателе давление сгорания продолжает неуклонно расти по мере того, как поршень отступает, и объем цилиндра увеличивается, тогда как в газовом двигателе процесс сгорания настолько быстр, что при его движении происходит очень небольшое движение поршня, и, таким образом, очень небольшое увеличение объема цилиндра. Распространение пламени при постоянном давлении является причиной репутации дизеля к экстремальному крутящему моменту наряду с плоской кривой крутящего момента.

    Когда объем двигателя такой же, дизельный двигатель вырабатывает только около двух третей мощности бензинового двигателя.Возникает вопрос: почему выходная мощность ниже, хотя давление сгорания выше?

    Поскольку сгорание является реакцией окисления, существует удельный вес воздуха, который полностью окисляет один грамм топлива, не оставляя избытка кислорода. Этот вес воздуха называется стехиометрическим соотношением воздух / топливо. Бензиновый двигатель работает с топливовоздушной смесью, очень близкой к стехиометрической. Это связано с тем, что в бензиновом двигателе со свечой зажигания трудно воспламенить смесь, значительно худшую, чем стехиометрическая, а чрезвычайно богатый коэффициент очень неэффективен.Смесь подается в бензиновый двигатель через карбюратор или топливные форсунки в коллекторе и хорошо перемешивается и почти однородна.

    В дизельном двигателе топливо впрыскивается в камеру сгорания вблизи конца такта сжатия и самовоспламеняется. Это ответственно за звук сгорания, который генерирует дизельный двигатель, и это музыка для всех, кто читает этот журнал. При смешивании топлива с воздухом горение продолжается. Этот процесс очень неоднороден (поскольку топливо и воздух смешиваются в камере сгорания, он не такой однородный, как в газовом двигателе, в котором смесь создается до входа в головку цилиндров).Сажа образуется во время сгорания, потому что часть топлива сгорает при недостатке кислорода, а сгорание топлива не завершается. Когда впрыскивается дополнительное топливо, появляется все больше сажи. Следовательно, соотношение воздух / топливо дизельного двигателя всегда должно быть более стехиометрическим, чтобы предотвратить чрезмерное количество дыма. По этой причине модифицированный дизель высокой мощности будет выпускать черный дым, потому что он работает только на энергии, не заботясь о выделении сажи. В бездымном дизеле в цилиндре меньше топлива, чем в цилиндре бензинового двигателя, поэтому мощность дизеля по сравнению с этим снижается.

    Более старые, безнаддувные дизельные двигатели могут использовать только около 70-80 процентов топлива, используемого бензиновым двигателем с таким же рабочим объемом, и при этом избегать черного дыма.

    Фото 5/10 | Головка цилиндров двигателя DI имеет плоскую палубу без камеры сгорания. Клапаны находятся на одном уровне с головкой цилиндров. Наш пример от Ford Power Stroke 7.3 л.

    Непрямой против прямого впрыска
    В дизельных двигателях коэффициент использования (способность к бездымному сгоранию) зависит от системы сгорания.Например, дизельный двигатель с системой камер предварительного нагнетания или с косвенным впрыском (IDI) имеет коэффициент использования около 80 процентов. Более ранняя безнаддувная система прямого впрыска имеет значение около 70-80 процентов. Система с непосредственным впрыском (DI) с турбонаддувом имеет значения приблизительно 50-70 процентов.

    Процент использования легких дизельных двигателей с прямым впрыском значительно улучшился с недавними разработками. Это является результатом передовых технологий камеры сгорания и электронного управления наряду с необходимостью ограничения выбросов выхлопных газов.

    Фото 6/10 | Двигатель DI имеет полость камеры сгорания в головке поршня. Эта конструкция называется поршнем для мексиканской шляпы. Обратите внимание на размер отверстия под штифт для браслета. Вы не найдете ничего подобного в газовом двигателе!

    Система IDI распыляет топливо в небольшую камеру предварительного сгорания, где происходит воспламенение, а затем распространяется в основную камеру сгорания. В отличие от этого, двигатель DI не имеет предварительной камеры. Из-за различий в повышении давления, форме камеры сгорания и скорости горения с IDI по сравнению с конструкцией DI звук сгорания становится уникальным.Для опытного дизельного энтузиаста каждая камера сгорания будет издавать уникальный шум.

    Интересно, что последняя версия GM Duramax имеет немного более низкую степень сжатия, чтобы ограничить генерацию шума этого и без того очень тихого двигателя.

    Степень сжатия дизельного двигателя обычно указывает на конструкцию камеры сгорания. Из-за увеличенного отношения поверхности к объему и присущего ему отрицательного влияния на тепловую эффективность, в конструкции IDI будет использоваться более высокая степень статического сжатия, обычно 20: 1 или более.Напротив, дизель DI имеет меньший объем поверхности камеры сгорания, поэтому степень сжатия составляет приблизительно от 15: 1 до 17: 1. Кроме того, применение IDI будет в большей степени зависеть от принудительной индукции для очистки выхлопа двигателя DI.

    Почему дизели не вырабатывают мощность
    Поскольку мощность любого двигателя цикла Отто зависит от количества воздуха, которое поршни могут прокачать, для получения лошадиных сил требуются высокие обороты. Чем выше частота вращения, тем больше потенциал для лошадиных сил.Отчасти это связано с определением лошадиных сил, являющихся работой во времени.

    Фото 7/10 | Легкие дизельные двигатели GM до Duramax использовали либо роторный насос Stanadyne (на рисунке), либо Roosamaster. Пример от двигателя 6.5L GM.

    Чем быстрее двигатель справится с работой, тем больше лошадиных сил. Безнаддувный дизель имеет ограниченную мощность на кубический дюйм просто потому, что скорость сгорания дизельного топлива очень низкая по сравнению с бензином.Таким образом, по характеру химического состава топлива, дизельный двигатель медленно вращается и имеет ограниченные максимальные обороты. По этой причине дизельный двигатель благоприятно реагирует на принудительную индукцию посредством турбонаддува или наддува.

    Турбокомпрессор с дизельным двигателем
    С середины 1960-х годов интенсивное использование дизельных двигателей все чаще предлагалось в турбированном виде. Изначально это было средством улучшения выходной мощности в диапазоне средних и высоких скоростей, но в последнее время, особенно на рынке легких транспортных средств, турбонаддув был использован для производства экологически чистого двигателя.Турбонагнетатель увеличивает количество воздуха, подаваемого в камеру сгорания, так что впрыскиваемое топливо может сжигаться более эффективно. Преимуществами являются более низкий расход топлива для вырабатываемой мощности и, как следствие, лучший контроль выбросов. Кроме того, двигатель будет тише, потому что турбокомпрессор оказывает эффект глушения на индукцию и шум выхлопа.

    Фото 8/10 | В '94 -'9811 / 42 Dodge Cummins использовался встроенный инжекторный насос Bosch.Инжекторный насос создает давление топлива, необходимое для открытия механических форсунок. Это известно как всплывающее давление.

    Принудительная индукция увеличивает объемную эффективность (VE) цилиндров не за счет скорости поршня, а с помощью внешнего вентилятора. VE описывает количество цилиндра, который заполнен зарядом. Вопреки тому, что многие считают, на любом безнаддувном двигателе (независимо от расходуемого топлива) отверстие цилиндра никогда не полностью заполнено заправкой, которая описывает топливо, смешанное с воздухом.Производственный бензиновый двигатель будет испытывать примерно 80% VE при пиковом крутящем моменте, в то время как дизельный двигатель с нормальным атмосферным давлением из-за низкой скорости поршня может испытывать только 55-60% VE.

    Принудительная индукция при применении к дизельному двигателю компенсирует многие недостатки медленно горящего топлива. Поскольку дизель не испытывает детонации таким же образом, как бензиновый двигатель, одновременно могут быть применены как высокая степень сжатия, так и большое количество давления наддува с превосходными результатами.

    Преимущества дизельных двигателей
    При сравнении расхода топлива на лошадиную силу / час при максимальной мощности между лучшим дизельным и лучшим бензиновым двигателями масляная горелка использует только около 70 процентов топлива, которое делает бензиновый двигатель. Условия частичной нагрузки - это то, в чем работают большинство двигателей - газовых или дизельных, и в этом сценарии дизель будет сжигать только 60 процентов топлива, которое будет иметь бензиновый двигатель.

    Причина, по которой дизельный двигатель имеет такую ​​хорошую экономию топлива, заключается в высокой степени сжатия, необходимой для самовоспламенения.Чем выше степень сжатия, тем лучше тепловая эффективность. Бензиновый двигатель не может использовать подобную дизелю степень сжатия из-за неспособности топлива противостоять самовоспламенению или из-за того, что обычно называют детонацией или пингом.

    Фото 9/10 | Ford Power Stroke был первым легким дизельным двигателем с электронным управлением подачей топлива. Такой же базовый инжектор используется в двигателе International DT-530. Многие энтузиасты устанавливают форсунки DT-530 в модифицированные ходы двигателя, потому что они способны пропускать больше топлива.

    Пока экономия топлива измеряется с использованием объема топлива, дизельное топливо имеет еще одно преимущество. Дизельное топливо имеет удельный вес примерно на 10 процентов тяжелее, чем бензин. Другими словами, один галлон дизельного топлива на 10 процентов тяжелее, чем галлон бензина. Количество энергии в указанном весе дизельного топлива почти такое же, как у бензина, поэтому количество энергии в галлоне дизельного топлива на 10 процентов больше, чем у бензина.

    Другая важная причина повышения эффективности в дизельных двигателях заключается в том, что, хотя дизель использует смесь воздуха и топлива с избытком воздуха примерно на 40 процентов, бензиновый двигатель работает со стехиометрической смесью (меньше воздуха для потребляемого топлива).Более бедная дизельная смесь приводит к более высокой эффективности, потому что температуры сгорания ниже с меньшим количеством топлива, когда подается достаточное количество кислорода. Более низкая температура сгорания снижает тепловые потери в двигателе, и больше энергии от топлива используется для расширения по отношению к поршню. Это уменьшенное тепло означает, что радиатор может быть уменьшен (по сравнению с газовым двигателем, производящим такое же количество энергии), а охлаждающий вентилятор может быть уменьшен. Во многих дизельных системах с прямым впрыском размер радиатора может быть уменьшен более чем на 35 процентов.

    Недостатки дизельных двигателей
    По сравнению с бензиновым двигателем того же объема, самым большим недостатком дизеля является вес. Обычно дизельные двигатели имеют массу на одну лошадиную силу в полтора-три раза больше, чем бензиновые двигатели. Причиной увеличения веса является то, что дизельный двигатель имеет высокую степень сжатия.

    Фото 10/10 | На Power Stroke инжектор находится в головке цилиндров между двумя клапанами.

    В дизеле воздух нагревается за счет сжимающего действия поршня, а топливо воспламеняется при распылении в нагретый воздух. В результате его давление сгорания намного выше, чем у бензинового двигателя; Надежная конструкция должна выдерживать высокое давление. Давление сгорания в безнаддувном (без турбонагнетателя) дизельном двигателе примерно в полтора раза выше, чем у безнаддувного бензинового двигателя.

    Другая причина, по которой мощность дизельного двигателя на кубический дюйм меньше, чем у бензинового двигателя, заключается в том, что двигатель с искровым зажиганием может работать с более высокой скоростью.Это связано с тем, что скорость сгорания бензина увеличивается. Дизельное топливо имеет низкую эффективность сгорания на высоких скоростях из-за большей задержки зажигания, большей продолжительности впрыска (в градусах угла коленчатого вала) и из-за низкой скорости перемешивания. В дизельных двигателях заданные правительством пределы дыма очень трудно соблюсти на высоких скоростях, поскольку у двигателя недостаточно времени для цилиндров, чтобы сжечь все топливо. Поскольку дизельный двигатель имеет высокую степень сжатия, энергия, необходимая для вращения самого двигателя, или так называемая потеря трения, больше, чем у бензинового двигателя.Следовательно, когда скорость увеличивается для увеличения выходной мощности, потери на трение возрастают настолько, чтобы компенсировать выходную составляющую двигателя. Для серийного бензинового гоночного двигателя максимальная практическая скорость составляет около 10000 об / мин. Подобный дизельный двигатель сможет развивать скорость до 5000 об / мин.

    Четырехтактный дизель
    Все современные дизельные двигатели с малой и средней нагрузкой, продаваемые для использования в автомобилях в США, имеют конструкцию цикла Отто (четырехтактный).В четырехтактном дизельном цикле следующая последовательность событий непрерывно повторяется при работающем двигателе:

    1. Ход впуска:
    В течение этого времени поршень движется вниз, и в цилиндр всасывается только воздух. Это происходит на безнаддувном двигателе в результате разницы между атмосферным давлением и разрежением, создаваемым поршнем и уплотнением поршневого кольца. В применениях с принудительной индукцией процессу индукции способствует внешнее движение воздуха, вызванное турбокомпрессором или нагнетателем.

    2. Ход сжатия:
    Поршень движется вверх в отверстии и сжимает воздух в очень маленький объем камеры сгорания и повышает его температуру достаточно высоко, чтобы обеспечить самовоспламенение заряда топлива. Это требует более высокой степени сжатия, чем у бензинового двигателя. Воздух нагревается за счет трения молекул, упакованных в очень маленькую область.

    3. Рабочий ход:
    Правильное название этого события - «расширение» из-за расширения пламени на поршне.Воспламеняющиеся газы, созданные за счет заряда дизельного топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания и смешанного с очень горячим воздухом, расширяются и отвечают за передачу химической энергии в механическую энергию.

    4. Ход выхлопного газа:
    На этом этапе побочные продукты сгорания удаляются из цилиндра и камеры сгорания. Сначала по перепаду давления между отверстием и выпускным отверстием головки (это определяется как продувка), а затем движением поршня вверх.Инертные газы выходят из отверстия цилиндра через выпускное отверстие в головке цилиндров.

    ,Двигатель

    - Википедия

    Анимация, демонстрирующая четыре стадии цикла четырехтактного бензинового двигателя внутреннего сгорания:
    1. Индукция (Топливо входит в состав)
    2. Компрессия
    3. Зажигание (Топливо сожжено)
    4. Эмиссия (выхлопной газ)

    машина, которая преобразует одну форму энергии в механическую энергию

    Двигатель , или , двигатель - это машина, предназначенная для преобразования одной формы энергии в механическую. [1] [2] Тепловые двигатели, как и двигатель внутреннего сгорания, сжигают топливо для создания тепла, которое затем используется для работы. Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическое движение, пневматические моторы используют сжатый воздух, а заводные моторы в игрушечных игрушках используют упругую энергию. В биологических системах молекулярные двигатели, такие как миозины в мышцах, используют химическую энергию для создания сил и, в конечном итоге, движения.

    Терминология [править]

    Слово двигатель происходит от древнеанглийского двигателя , от латинского ingenium - корень слова гениального .Доиндустриальное оружие войны, такое как катапульты, требучеты и тараны, называлось осадных орудий , и знание того, как их создавать, часто считалось военной тайной. Слово джин , как в хлопок джин , является сокращением от двигатель . Большинство механических устройств, изобретенных во время промышленной революции, были описаны как двигатели - паровой двигатель является ярким примером. Однако оригинальные паровые двигатели, такие как Томас Савери, были не механическими, а насосами.Таким образом, пожарная машина в своем первоначальном виде была просто водяным насосом, при этом двигатель доставлялся в огонь лошадьми. [3]

    В современном использовании термин «двигатель » обычно описывает устройства, такие как паровые двигатели и двигатели внутреннего сгорания, которые сжигают или иным образом потребляют топливо для выполнения механической работы, прикладывая крутящий момент или линейную силу (обычно в форме тяги). Устройства, преобразующие тепловую энергию в движение, обычно называют просто двигателями . [4] Примеры двигателей, которые создают крутящий момент, включают известные автомобильные бензиновые и дизельные двигатели, а также турбовалы. Примеры двигателей, которые производят тягу, включают турбовентиляторы и ракеты.

    Когда был изобретен двигатель внутреннего сгорания, термин «двигатель » первоначально использовался для отличия его от парового двигателя, который в то время широко использовался для питания локомотивов и других транспортных средств, таких как паровые катки. Термин двигателя происходит от латинского глагола moto , который означает приводить в движение или поддерживать движение.Таким образом, мотор - это устройство, которое передает движение.

    Двигатель и двигатель являются взаимозаменяемыми на стандартном английском языке. [5] В некоторых технических жаргонах два слова имеют разные значения, в которых двигатель - это устройство, которое сжигает или иным образом потребляет топливо, изменяя свой химический состав, а двигатель - это устройство, приводимое в действие электричеством, воздухом или гидравлическое давление, которое не меняет химический состав своего источника энергии. [6] [7] Однако в ракетостроении используется термин ракетный двигатель, хотя они потребляют топливо.

    Тепловой двигатель также может служить первичным двигателем - компонентом, который преобразует поток или изменения давления жидкости в механическую энергию. [8] Автомобиль, приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания, может использовать различные двигатели и насосы, но в конечном итоге все такие устройства получают свою мощность от двигателя. Другой способ взглянуть на это состоит в том, что двигатель получает энергию от внешнего источника, а затем преобразует ее в механическую энергию, в то время как двигатель создает энергию от давления (получаемого непосредственно от взрывной силы сгорания или другой химической реакции, или вторично от действие некоторой такой силы на другие вещества, такие как воздух, вода или пар). [9]

    История [править]

    Античность [править]

    Простые машины, такие как дубинка и весло (примеры рычага), являются доисторическими. Более сложные двигатели, использующие энергию человека, животных, воду, ветер и даже энергию пара, уходят в глубь древности. Человеческая сила была сосредоточена на использовании простых двигателей, таких как лебедка-кабестан, лебедка или беговая дорожка, а также на веревках, шкивах и механизмах блокировки и захвата; эта сила передавалась обычно с умноженными силами и уменьшенной скоростью.Они использовались в кранах и на кораблях в Древней Греции, а также в шахтах, водяных насосах и осадных машинах в Древнем Риме. Авторы тех времен, включая Витрувия, Фронтина и Плиния Старшего, рассматривают эти двигатели как обычное дело, поэтому их изобретение может быть более древним. К 1-му веку нашей эры крупный рогатый скот и лошади использовались на мельницах, приводя в движение машины, подобные тем, которые приводились в действие людьми в более ранние времена.

    По словам Страбона, водная мельница была построена в Каберии, в королевстве Митридата, в 1 веке до нашей эры.Использование водяных колес в мельницах распространилось по всей Римской империи в течение следующих нескольких веков. Некоторые были довольно сложными, с акведуками, дамбами и шлюзами для поддержания и направления воды, наряду с системами зубчатых колес или зубчатых колес из дерева и металла для регулирования скорости вращения. Более сложные небольшие устройства, такие как механизм Antikythera, использовали сложные цепочки передач и циферблатов, чтобы действовать как календари или предсказывать астрономические события. В стихотворении Авсония в 4 веке нашей эры он упоминает о камнерезной пиле, приводимой в движение водой.Героя Александрии приписывают многим таким ветряным и паровым машинам в 1-м веке нашей эры, включая Aeolipile и торговый автомат, часто эти машины ассоциировались с поклонением, такие как анимированные алтари и автоматизированные двери храма.

    Средневековье [править]

    Средневековые мусульманские инженеры использовали шестерни в мельницах и водоподъемных машинах и использовали плотины в качестве источника воды, чтобы обеспечить дополнительную мощность для водяных мельниц и водоподъемных машин. [10] В средневековом исламском мире такие достижения позволили механизировать многие производственные задачи, ранее выполнявшиеся с помощью ручного труда.

    В 1206 году аль-Джазари использовал систему шатунов для двух своих водоподъемных машин. Элементарное паротурбинное устройство было описано Таки аль-Дином [11] в 1551 году и Джованни Бранкой [12] в 1629 году. [13]

    В 13 веке твердотопливный ракетный двигатель был изобретен в Китай. Управляемый порохом, этот простейший двигатель внутреннего сгорания был неспособен обеспечить устойчивую мощность, но был полезен для приведения оружия в действие на высоких скоростях в направлении врагов в бою и для фейерверков.После изобретения это новшество распространилось по всей Европе.

    Промышленная революция [править]

    Двигатель Boulton & Watt 1788 г.

    Паровая машина Watt была первым паровым двигателем, который использовал пар при давлении чуть выше атмосферного для привода поршня, чему способствовал частичный вакуум. Совершенствование конструкции парового двигателя Newcomen 1712 года, парового двигателя Watt, спорадически развивающегося с 1763 по 1775 год, стало большим шагом в развитии парового двигателя. Предлагая резкое повышение эффективности использования топлива, дизайн Джеймса Уотта стал синонимом паровых двигателей, во многом благодаря его деловому партнеру Мэтью Боултону.Это позволило быстро создать эффективные полуавтоматические заводы в ранее невообразимых масштабах в местах, где гидроэнергетика была недоступна. Дальнейшее развитие привело к появлению паровозов и значительному расширению железнодорожного транспорта.

    Что касается поршневых двигателей внутреннего сгорания, они были испытаны во Франции в 1807 году де Ривазом и независимо друг от друга братьями Ниепсе. Теоретически они были разработаны Карно в 1824 году. [ требуется цитирование ] В 1853–57 годах Эудженио Барсанти и Феличе Маттеуччи изобрели и запатентовали двигатель, использующий принцип свободного поршня, который, возможно, был первым четырехтактным двигателем. [14]

    Изобретение двигателя внутреннего сгорания, которое впоследствии было коммерчески успешным, было сделано в 1860 году Этьеном Ленуаром. [15]

    В 1877 году цикл Отто был в состоянии дать намного более высокое отношение мощности к весу, чем паровые двигатели, и работал намного лучше для многих транспортных применений, таких как автомобили и самолеты.

    Автомобили [править]

    Первый коммерчески успешный автомобиль, созданный Карлом Бенцем, добавил интерес к легким и мощным двигателям.Легкий бензиновый двигатель внутреннего сгорания, работающий по четырехтактному циклу Отто, был наиболее успешным для легких автомобилей, в то время как более эффективный дизельный двигатель используется для грузовых автомобилей и автобусов. Однако в последние годы турбодизельные двигатели становятся все более популярными, особенно за пределами США, даже для довольно небольших автомобилей.

    Горизонтально противоположные поршни [править]

    В 1896 году Карлу Бенцу был выдан патент на конструкцию первого двигателя с горизонтально расположенными поршнями.Его конструкция создала двигатель, в котором соответствующие поршни движутся в горизонтальных цилиндрах и одновременно достигают верхней мертвой точки, таким образом автоматически балансируя друг друга в отношении их индивидуального импульса. Двигатели этой конструкции часто называют плоскими двигателями из-за их формы и низкого профиля. Они использовались в Volkswagen Beetle, Citroën 2CV, некоторых автомобилях Porsche и Subaru, многих мотоциклах BMW и Honda, а также двигателях воздушных винтов.

    Продвижение [править]

    Продолжение использования двигателя внутреннего сгорания для автомобилей отчасти связано с совершенствованием систем управления двигателем (бортовые компьютеры, обеспечивающие процессы управления двигателем, и впрыск топлива с электронным управлением).Принудительная подача воздуха за счет турбонаддува и наддува повышает выходную мощность и эффективность двигателя. Подобные изменения были применены к меньшим дизельным двигателям, давая им почти такие же характеристики мощности, что и бензиновые двигатели. Это особенно очевидно в связи с популярностью автомобилей с меньшим двигателем с дизельным двигателем в Европе. Большие дизельные двигатели все еще часто используются в грузовиках и тяжелой технике, хотя они требуют специальной обработки, недоступной на большинстве заводов. Дизельные двигатели производят более низкие выбросы углеводородов и CO
    2, но с более высоким уровнем твердых частиц и NO
    x , чем бензиновые двигатели. [16] Дизельные двигатели также на 40% более экономичны, чем сопоставимые бензиновые двигатели. [16]

    Увеличение мощности [править]

    В первой половине 20-го века наблюдалась тенденция увеличения мощности двигателя, особенно в моделях США. [требуется уточнение ] Изменения конструкции включали в себя все известные методы увеличения мощности двигателя, включая увеличение давления в цилиндрах для повышения эффективности, увеличение размеров двигателя и увеличение скорости, с которой двигатель производит работу.Более высокие силы и давления, создаваемые этими изменениями, создавали проблемы с вибрацией и размерами двигателя, что приводило к более жестким, более компактным двигателям с V-образным расположением цилиндров и противостоянием, заменяющим более длинные прямолинейные устройства.

    Эффективность сгорания [править]

    Принципы проектирования, которым отдают предпочтение в Европе, из-за экономических и других ограничений, таких как более мелкие и крутые дороги, ориентированы на автомобили меньшего размера и соответствуют принципам проектирования, сосредоточенным на повышении эффективности сгорания небольших двигателей.Это позволило получить более экономичные двигатели с более ранними четырехцилиндровыми двигателями мощностью 40 лошадиных сил (30 кВт) и шестицилиндровыми двигателями мощностью до 80 лошадиных сил (60 кВт) по сравнению с американскими двигателями V-8 большого объема с номинальной мощностью в диапазон от 250 до 350 л.с., некоторые даже более 400 л.с. (от 190 до 260 кВт). [требуется уточнение ] [необходимо цитирование ]

    Конфигурация двигателя [править]

    Раньше при разработке автомобильных двигателей производился гораздо больший ассортимент двигателей, чем обычно используется сегодня.Двигатели варьировались от 1 до 16 цилиндров с соответствующими различиями в общем размере, весе, объеме двигателя и отверстиях цилиндров. В большинстве моделей использовались четыре цилиндра и номинальная мощность от 19 до 120 л.с. (от 14 до 90 кВт). Было построено несколько трехцилиндровых двухтактных моделей, в то время как большинство двигателей имели прямые или рядные цилиндры. Было несколько моделей V-типа и горизонтально противоположных двух- и четырехцилиндровых моделей. Верхние распредвалы часто использовались.Меньшие двигатели обычно имели воздушное охлаждение и располагались в задней части автомобиля; коэффициенты сжатия были относительно низкими. В 1970-х и 1980-х годах возрос интерес к улучшению экономии топлива, что привело к возврату к меньшим размерам V-6 и четырехцилиндровым двигателям с пятью клапанами на цилиндр для повышения эффективности. Bugatti Veyron 16.4 работает с двигателем W16, что означает, что два расположения цилиндров V8 расположены рядом друг с другом, чтобы создать форму W, разделяющую один и тот же коленчатый вал.

    Самый большой из когда-либо созданных двигателей внутреннего сгорания - это 14-цилиндровый 2-тактный дизельный двигатель с турбонаддувом Wärtsilä-Sulzer RTA96-C, который был спроектирован для оснащения Emma Mærsk , самого большого контейнеровоза в мире, когда его запускали в 2006.Этот двигатель имеет массу 2300 тонн, а при работе на скорости 102 об / мин (1,7 Гц) вырабатывает более 80 МВт и может использовать до 250 тонн топлива в день.

    Двигатель можно отнести к категории в соответствии с двумя критериями: форма энергии, которую он принимает для создания движения, и тип движения, которое он выводит.

    Тепловой двигатель [править]

    Двигатель внутреннего сгорания [править]

    Двигатели внутреннего сгорания - это тепловые двигатели, приводимые в движение теплом процесса сгорания.

    Двигатель внутреннего сгорания [править]
    Трехтактный двигатель внутреннего сгорания, работающий на угольном газе

    Двигатель внутреннего сгорания представляет собой двигатель, в котором сгорание топлива (обычно ископаемого топлива) происходит с окислителем (обычно воздухом) в камере сгорания.В двигателе внутреннего сгорания расширение газов высокой температуры и высокого давления, которые образуются в результате сгорания, непосредственно прикладывает усилие к компонентам двигателя, таким как поршни или лопатки турбины или сопло, и перемещая его на расстояние , генерирует механическую работу. [17] [18] [19] [20]

    Двигатель внешнего сгорания [править]

    Двигатель внешнего сгорания (двигатель ЕС) представляет собой тепловой двигатель, в котором внутренняя рабочая жидкость нагревается путем сгорания внешнего источника через стенку двигателя или теплообменник.Затем жидкость, расширяясь и воздействуя на механизм двигателя, производит движение и полезную работу. [21] Затем жидкость охлаждается, сжимается и используется повторно (замкнутый цикл) или (реже) сбрасывается, а холодная жидкость втягивается (воздушный двигатель открытого цикла).

    «Сжигание» относится к сжиганию топлива с окислителем, для подачи тепла. Двигатели с аналогичной (или даже идентичной) конфигурацией и работой могут использовать подачу тепла из других источников, таких как ядерные, солнечные, геотермальные или экзотермические реакции, не связанные с горением; но тогда они строго не классифицируются как двигатели внешнего сгорания, а как внешние тепловые двигатели.

    Рабочая жидкость может быть газом, как в двигателе Стирлинга, или паром, как в паровом двигателе, или органической жидкостью, такой как н-пентан, в цикле органического Ренкина. Жидкость может быть любого состава; газ является наиболее распространенным, хотя иногда используется даже однофазная жидкость. В случае парового двигателя жидкость меняет фазы между жидкостью и газом.

    Воздухопроницаемые двигатели внутреннего сгорания [править]

    Воздушно-реактивные двигатели внутреннего сгорания - это двигатели внутреннего сгорания, которые используют кислород в атмосферном воздухе для окисления («сжигания») топлива, а не для переноса окислителя, как в ракете.Теоретически, это должно привести к лучшему удельному импульсу, чем для ракетных двигателей.

    Непрерывный поток воздуха проходит через дыхательный двигатель. Этот воздух сжимается, смешивается с топливом, воспламеняется и удаляется в качестве выхлопного газа.

    Примеры

    Типичные воздушно-реактивные двигатели включают в себя:

    реактивный реактивный двигатель
    Турбовинтовой двигатель
    Воздействие на окружающую среду [редактировать]

    Работа двигателей обычно оказывает негативное влияние на качество воздуха и уровень окружающего звука.Все больше внимания уделяется характеристикам автомобильных систем, способствующих загрязнению. Это создало новый интерес к альтернативным источникам энергии и усовершенствованиям двигателя внутреннего сгорания. Хотя появилось несколько электромобилей с ограниченным производством на батарейках, они не оказались конкурентоспособными из-за затрат и эксплуатационных характеристик. [ цитирование необходимо ] В 21-м веке дизельный двигатель становится все более популярным среди автовладельцев.Тем не менее, бензиновый двигатель и дизельный двигатель, с их новыми устройствами контроля выбросов для улучшения характеристик выбросов, еще не подвергались значительным испытаниям. [ цитирование необходимо ] Ряд производителей представили гибридные двигатели, в основном с небольшим бензиновым двигателем в сочетании с электродвигателем и большим аккумуляторным блоком, но они также еще не достигли значительных успехов на рынке. бензиновых и дизельных двигателей.

    Качество воздуха [редактировать]

    Выхлопные газы двигателя с искровым зажиганием состоят из следующего: азот от 70 до 75% (по объему), водяной пар от 10 до 12%, диоксид углерода от 10 до 13.5%, водород от 0,5 до 2%, кислород от 0,2 до 2%, монооксид углерода: от 0,1 до 6%, несгоревшие углеводороды и продукты частичного окисления (например, альдегиды) от 0,5 до 1%, монооксид азота от 0,01 до 0,4%, закись азота <100 ч / млн. диоксид серы от 15 до 60 частей на миллион, следы других соединений, таких как присадки к топливу и смазочные материалы, а также соединения галогенов и металлов и другие частицы. [22] Окись углерода очень токсична и может вызвать отравление угарным газом, поэтому важно избегать скопления газа в замкнутом пространстве.Каталитические нейтрализаторы могут уменьшить токсичные выбросы, но не полностью устранить их. Кроме того, выбросы парниковых газов, главным образом углекислого газа, в результате широко распространенного использования двигателей в современном промышленно развитом мире способствуют глобальному парниковому эффекту - главной проблеме глобального потепления.

    Негорючие тепловые двигатели [править]

    Некоторые двигатели преобразуют тепло от не горючих процессов в механическую работу, например, атомная электростанция использует тепло от ядерной реакции для производства пара и приводит в движение паровой двигатель, или газовая турбина в ракетном двигателе может приводиться в действие путем разложения перекиси водорода.Помимо другого источника энергии, двигатель часто проектируется так же, как двигатель внутреннего или внешнего сгорания. Другая группа не горючих двигателей включает термоакустические тепловые двигатели (иногда называемые «двигателями ТА»), которые представляют собой термоакустические устройства, которые используют звуковые волны высокой амплитуды для накачки тепла из одного места в другое или, наоборот, используют разность тепла для создания звуковых волн высокой амплитуды. , В целом, термоакустические двигатели можно разделить на устройства со стоячей и бегущей волной. [23]

    Нетепловой двигатель с химическим приводом [править]

    Нетепловые двигатели обычно приводятся в действие химической реакцией, но не являются тепловыми двигателями. Примеры включают в себя:

    Электродвигатель [править]

    Электродвигатель использует электрическую энергию для производства механической энергии, обычно через взаимодействие магнитных полей и проводников с током. Обратный процесс, производящий электрическую энергию из механической энергии, осуществляется с помощью генератора или динамо.Тяговые двигатели, используемые на транспортных средствах, часто выполняют обе задачи. Электродвигатели могут работать как генераторы и наоборот, хотя это не всегда практично. Электродвигатели распространены повсеместно, и их можно найти в таких разнообразных применениях, как промышленные вентиляторы, воздуходувки и насосы, станки, бытовая техника, электроинструменты и дисководы. Они могут получать питание от постоянного тока (например, от портативного устройства с питанием от батареи или транспортного средства) или от переменного тока от центральной электрической распределительной сети.Самые маленькие моторы можно найти в электрических наручных часах. Средние двигатели с высокими стандартизированными размерами и характеристиками обеспечивают удобную механическую мощность для промышленного использования. Самые большие электродвигатели используются для приведения в движение больших судов и для таких целей, как трубопроводные компрессоры, с номинальной мощностью в тысячи киловатт. Электродвигатели могут быть классифицированы по источнику электроэнергии, по их внутренней конструкции и по их применению.

    Физический принцип производства механической силы при взаимодействии электрического тока и магнитного поля был известен еще в 1821 году.Электродвигатели с возрастающей эффективностью были построены в течение 19-го века, но коммерческая эксплуатация электродвигателей в больших масштабах требовала эффективных электрических генераторов и электрических распределительных сетей.

    Для сокращения потребления электроэнергии двигателями и связанными с ними углеродными следами различные регулирующие органы во многих странах ввели и внедрили законодательство, поощряющее производство и использование более эффективных электродвигателей.Хорошо сконструированный двигатель может преобразовывать более 90% входной энергии в полезную мощность в течение десятилетий. [24] Когда эффективность двигателя повышается даже на несколько процентных пунктов, экономия в киловатт-часах (и, следовательно, в стоимости) огромна. Эффективность электрической энергии типичного промышленного асинхронного двигателя может быть улучшена путем: 1) уменьшения электрических потерь в обмотках статора (например, путем увеличения площади поперечного сечения проводника, улучшения техники обмотки и использования материалов с более высоким электрическим напряжением). проводимости, такие как медь), 2) снижение электрических потерь в катушке ротора или отливки (например,Например, используя материалы с более высокой электропроводностью, такие как медь, 3) уменьшая магнитные потери, используя магнитную сталь более высокого качества, 4) улучшая аэродинамику двигателей, чтобы уменьшить механические потери в обмотке, 5) улучшая подшипники, чтобы уменьшить потери на трение, и 6) минимизация производственных допусков. Для дальнейшего обсуждения этой темы см. Премиум эффективность.)

    По соглашению, электрический двигатель относится к железнодорожному электровозу, а не к электрическому двигателю.

    Двигатель с физическим питанием [править]

    Некоторые двигатели питаются от потенциальной или кинетической энергии, например, некоторые фуникулеры, гравитационные плоскости и конвейеры канатных дорог использовали энергию от движущейся воды или камней, а некоторые часы имеют вес, который падает под действием силы тяжести. Другие формы потенциальной энергии включают сжатые газы (например, пневматические моторы), пружины (заводные моторы) и резинки.

    Исторические военные осадные машины включали в себя большие катапульты, требучеты и (в некоторой степени) тараны с питанием от потенциальной энергии.

    Пневматический двигатель [править]

    Пневматический двигатель - это машина, которая преобразует потенциальную энергию в виде сжатого воздуха в механическую работу. Пневматические двигатели обычно преобразуют сжатый воздух в механическую работу с помощью линейного или вращательного движения. Линейное движение может исходить либо от мембранного, либо от поршневого привода, тогда как вращательное движение обеспечивается либо лопастным пневмодвигателем, либо поршневым пневмодвигателем. Пневматические двигатели нашли широкое распространение в индустрии ручных инструментов, и постоянно предпринимаются попытки расширить их использование в транспортной отрасли.Однако пневматические двигатели должны преодолевать недостатки эффективности, прежде чем их можно будет рассматривать в качестве жизнеспособного варианта в транспортной отрасли.

    Гидравлический мотор [править]

    Гидравлический двигатель получает мощность от жидкости под давлением. Этот тип двигателя используется для перемещения тяжелых грузов и привода машин. [25]

    Производительность [править]

    Следующие используются при оценке производительности двигателя.

    Скорость [править]

    Скорость относится к вращению коленчатого вала в поршневых двигателях и скорости вращения роторов компрессора / турбины и роторов электродвигателя.Измеряется в оборотах в минуту (об / мин).

    Тяга [править]

    Тяга - это сила, действующая на двигатель самолета или его пропеллер после того, как он ускорил проходящий через него воздух.

    Крутящий момент [править]

    Крутящий момент - это крутящий момент на валу, который рассчитывается путем умножения силы, вызвавшей момент, на расстояние от вала.

    Мощность [править]

    Мощность - это показатель того, как быстро выполняется работа.

    Эффективность [править]

    Эффективность - это показатель того, сколько топлива расходуется на производство электроэнергии.

    Уровни звука [править]

    Шум транспортного средства в основном из-за двигателя на низких скоростях, а также из-за шин и воздуха, проходящего мимо автомобиля на более высоких скоростях. [26] Электродвигатели тише, чем двигатели внутреннего сгорания. Тяговые двигатели, такие как турбовентиляторы, турбореактивные двигатели и ракеты, издают наибольшее количество шума благодаря тому, как их высокоскоростные выхлопные потоки, создающие тягу, взаимодействуют с окружающим неподвижным воздухом. Технология шумоподавления включает в себя глушители системы впуска и выпуска (глушители) на бензиновых и дизельных двигателях и вкладыши шумоподавления на входах в турбовентилятор. Hogan, C. Michael (сентябрь 1973). «Анализ дорожного шума». Журнал воды, воздуха и загрязнения почвы . 2 (3): 387–92. Bibcode: 1973WASP .... 2..387H. DOI: 10.1007 / BF00159677. ISSN 0049-6979.

    Список литературы [править]

    Внешние ссылки [редактировать]

    Wikimedia Commons имеет СМИ, связанные с Двигатели .
    Посмотрите двигатель в Викисловарь, бесплатный словарь.
    Посмотрите motor в Викисловарь, бесплатный словарь.
    ,

    Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020