Презентация по физике на тему Двигатель внутреннего сгорания (8 класс)

Энергия топлива перешла во внутреннюю энергию пара, а пар, расширяясь, совершил работу – поднял пробку. Евнутренняя пара Ек пробки Заменим пробирку металлическим цилиндром, а пробку – плотно пригнанным поршнем. Евнутренняя пара А поршня Тепловой двигатель – это машина, в которой внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

Первая попытка поставить пар на службу человеку была предпринята в Англии ещё в 1698 г. военным инженером Томасом Сэйвери. Он создал паровой водоподъёмник, предназначавшийся для осушения шахт и перекачивания воды, и ставший прототипом паровой машины.   Машина Сэйвери работала следующим образом: сначала герметичный резервуар наполнялся паром, затем внешняя поверхность резервуара охлаждалась холодной водой, отчего пар конденсировался, и в резервуаре создавался частичный вакуум. После этого вода, например, со дна шахты засасывалась в резервуар через заборную трубу и после впуска очередной порции пара выбрасывалась наружу через выпускную трубу. Затем цикл повторялся, но воду можно было поднимать только с глубины менее 10,36 м, поскольку в действительности её выталкивало атмосферное давление.

Среди паровых машин того времени была и более удачная «огневая машина» французского изобретателя Дени Папена, объединявшая в одном устройстве котел для парообразования и рабочий цилиндр с поршнем. Сначала в 1674 г., основываясь на идее Кристиана Гюйгенса, Папен построил пороховой двигатель, принцип действия которого основывался на воспламенении в цилиндре пороха и перемещении поршня внутри цилиндра под воздействием пороховых газов. Когда избыток газов выходил из цилиндра через специальный клапан, а оставшийся газ охлаждался, в цилиндре создавался частичный вакуум, и поршень возвращался в исходное положение под действием атмосферного давления.   Эта машина была не очень удачной, но она навела Папена на яркую мысль заменить порох водой. И в 1698 г. он построил паровую машину.

Ньюкомен Томас (кузнец) в 1705 совместно с лудильщиком Дж. Коули построил паровой насос, опыты по совершенствованию которого продолжались около 10 лет, пока он не начал исправно работать (1712). В этой установке двигатель соединён с насосом. Своё изобретение Ньюкомен не мог запатентовать, т.к. паровой водоподъёмник был запатентован в 1698 Т. Свери, с которым Ньюкомен позднее сотрудничал. Паровая машина Ньюкомен не была универсальным двигателем и могла работать только как насос. Однако заслуга Ньюкомен в том, что он одним из первых реализовал идею использования пара для получения механической работы. Первая паровая машина была установлена на угольной шахте в Стаффордшире в 1712 г.

В 1768 г. он подал прошение о патенте на свое изобретение. Патент он в 1769 г. получил, но построить паровую машину ему долго не удавалось. И только в 1776 г. при материальной поддержке доктора Ребека, основателя первого металлургического завода в Шотландии, паровая машина Уатта была, наконец, построена и успешно прошла испытание.   В 1781 г. Джеймс Уатт получил патент на изобретение второй модели своей машины. В 1782 г. эта замечательная машина, первая универсальная паровая машина «двойного действия», была построена.   Универсальный паровой двигатель двойного действия с непрерывным вращением (паровая машина Уатта) получил широкое распространение и сыграл значительную роль в переходе к машинному производству.

В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает внутри цилиндров и тепловая энергия, выделяющаяся при этом, преобразуется в механическую работу. ДВС Бензин Керосин Соляра Нефть Газ Тепловая энергия Механическая работа

Четырехтактный двигатель создал в 1876 г. Служащий из Кёльна (Германия) Николаус Август Отто. Над его конструкцией изобретатель напряженно трудился и добился более высокого КПД, чем у существовавших тогда паровых машин. Первый двигатель, работавший светильном газе, изобрёл в 1860 году французский механик Этьен Ленуар (1822-1900). Рабочим топливом в его двигателе служила смесь светильного газа (горючие газы в основном метан и водород) и воздуха. Конструкция имела все основные черты будущих автомобильных двигателей: две свечи зажигания, цилиндром с поршнем двустороннего действия, двухтактный рабочий цикл. И всё же конструкция Э. Ленуара была лишь прообразом реального двигателя, она требовала серьёзного усовершенствования. Достаточно сказать, что её коэффициент полезного действия составлял всего 0.04, т.е. Лишь 4% теплоты сгоревшего газа тратилось на полезную работу, а остальные 96% уходили с отработанными газами. Нагревали корпус и т.п. Надёжно работали свечи выпускной золотник, для охлаждения двигателя требовалось очень много воды. В 1862 г. Французский инженер Альфонс Бо Де Роша. предложил идею четырёхтактного двигателя: обязательным моментом работы последнего становилось сжатие рабочей смеси газа с воздухом. Однако осуществить свою идею Бо Де Роша не сумел.

Простейший двигатель внутреннего сгорания (в разрезе) Поршень Свеча Выпускной клапан Цилиндр Шатун Маховик Впускной клапан Коленчатый вал

Ход поршня S - путь, проходимый поршнем от одной мертвой точки до другой. Мертвыми точками называются крайние верхнее и нижнее положения поршня, где его скорость равна нулю. Верхняя мертвая точка сокращенно обозначается в.м.т., нижняя мертвая точка – н.м.т Верхняя мертвая точка Нижняяя мертвая точка S Рабочим циклом называется совокупность процессов, периодически повторяющихся в определенной последовательности в цилиндре. Такт – это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня. В четырехтактном двигателе рабочий цикл совершается за четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание и расширение) и выпуск, или, иначе говоря, за два оборота коленчатого вала.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя   совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала. Первый такт – впуск Второй такт – сжатие Третий такт – рабочий ход Четвертый такт – выпуск

Первый такт – впуск При движении поршня от в.м.т. (вниз) вследствие увеличения объема в цилиндре создается разрежение, под действием которого из карбюратора через открывающийся впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь (паров бензина с воздухом). В цилиндре горючая смесь смешивается с оставшимися в нем от предыдущего рабочего цикла отработавшими газами и образует рабочую смесь.

Второй такт – сжатие. Поршень движется вверх, при этом оба клапана закрыты. Так как объем в цилиндре уменьшается, то происходит сжатие рабочей смеси. Смесь сжимается до давления 0,8-2 Мн./м2 (8-20 кгс/см2) температура смеси в конце сжатия составляет 200- 400°C .

В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой и быстро сгорает (за 0,001 – 0,002 с ). При этом происходит выделение большого количества тепла и газы, расширяясь, создают сильное давление на поршень, перемещая его вниз. Сила давления газов от поршня передается через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, создавая на нем определенный крутящий момент. Таким образом, во время рабочего хода происходит преобразование тепловой энергии в механическую работу. Третий такт – рабочий ход

После совершения полезной работы поршень движется вверх и выталкивает отработавшие газы наружу через открывающийся выпускной клапан Из рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается только в течение рабочего хода, а остальные три такта являются вспомогательными. Для равномерности вращения коленчатого вала на его конце устанавливают маховик, обладающий значительной массой. Маховик получает энергию при рабочем ходе, и часть ее отдает на совершение вспомогательных тактов Четвертый такт – выпуск.

В автомобилях используют чаще всего четырехцилиндровые двигатели внутреннего сгорания.

Четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания

Применение ДВС Основным преимуществом ДВС так же как и др. тепловых двигателей (например, реактивных двигателей), перед двигателями гидравлическими и электрическими является независимость от постоянных источников энергии (водных ресурсов, электростанций и т. п.), в связи с чем установки, оборудованные ДВС могут свободно перемещаться и располагаться в любом месте. Это обусловило широкое применение ДВС на транспортных средствах (автомобилях, с.-х. и строительно-дорожных машинах, самоходной военной технике и т. п.). Совершенствование ДВС идёт по пути повышения их мощности, надёжности и долговечности, уменьшения массы и габаритов, создания новых конструкций. Можно отметить тенденцию в развитии ДВС., как постепенное замещение карбюраторных ДВС дизелями на автомобильном транспорте, применение многотопливных двигателей и др.

§ 22. Ответить на вопросы (устно), выучить определения. № 1132 – 1035 (Л) Для желающих: Подготовить сообщение (презентацию) «Дизельный двигатель». Вы скачали презентацию, а автору «спасибо» сказать забыли…