Piestové spaľovacie motory sa používajú hlavne na moderných traktoroch a automobiloch. Vo vnútri týchto motorov horí horľavá zmes (zmes paliva a vzduchu v určitých pomeroch a množstvách). Časť uvoľneného tepla sa v tomto prípade premení na mechanickú prácu.

Klasifikácia motora

Piestové motory sú klasifikované podľa nasledujúcich kritérií:

• metódou zapaľovania horľavej zmesi - z kompresie (naftové motory) a z elektrickej iskry
• metódou tvorby zmesi - s vonkajšou (karburátor a plyn) a vnútornou (naftové motory)
• spôsobom vykonávania pracovného cyklu - štvortaktného a dvojtaktného;
• podľa druhu použitého paliva - práca na kvapalnom (benzínovom alebo naftovom palive), plynnom (stlačenom alebo skvapalnenom plyne) a viacpalive
• podľa počtu valcov - jednovalcový a viacvalcový (dvoj-, troj-, štvor-, šesťvalec atď.)
• podľa usporiadania valcov - jednoradové alebo lineárne (valce sú umiestnené v jednom rade) a dvojradové alebo v tvare V (jeden rad valcov je umiestnený v uhle k druhému)

Štvortaktné viacvalcové naftové motory sa používajú na traktory a ťažké úžitkové vozidlá a štvortaktné viacvalcové karburátory a naftové motory, ako aj motory pracujúce na stlačený a skvapalnený plyn sa používajú na osobné automobily, malé a stredné - úžitkové vozidlá.

Hlavné mechanizmy a systémy motora

Piestový spaľovací motor pozostáva z:

• časti tela
• kľukový mechanizmus
• mechanizmus distribúcie plynu
• energetické systémy
• chladiace systémy
• mazací systém
• zapaľovacie a štartovacie systémy
• regulátor rýchlosti

Zariadenie štvortaktného jednovalcového karburátorového motora je znázornené na obrázku:

Kreslenie. Zariadenie jednovalcového štvortaktného karburátorového motora:
1 - ozubené kolesá pohonu vačkového hriadeľa; 2 - vačkový hriadeľ; 3 - posunovač; 4 - pružina; 5 - výfukové potrubie; 6 - prívodné potrubie; 7 - karburátor; 8 - výfukový ventil; 9 - drôt na sviečku; 10 - sviečka na zapaľovanie; 11 - prívodný ventil; 12 - hlava valca; 13 - valec: 14 - vodný plášť; 15 - piest; 16 - piestny čap; 17 - ojnica; 18 - zotrvačník; 19 - kľukový hriadeľ; 20 - olejová nádrž (jímka).

kľukový mechanizmus(KShM) prevádza priamočiary vratný pohyb piestu na rotačný pohyb kľukového hriadeľa a naopak.

Mechanizmus distribúcie plynu(Časovanie) je určené na včasné pripojenie objemu nadmerného piestu k systému nasávania čerstvej náplne a k uvoľňovaniu produktov spaľovania (výfukové plyny) z valca v určitých intervaloch.

Napájací systém slúži na prípravu horľavej zmesi a jej dodanie do valca (v karburátorových a plynových motoroch) alebo na naplnenie valca vzduchom a prívod paliva do neho pod vysokým tlakom (v naftovom motore). Tento systém navyše smeruje výfukové plyny von.

Chladiaci systém nevyhnutné na udržanie optimálnych tepelných podmienok motora. Látka, ktorá odvádza prebytočné teplo z častí motora - chladiaca kvapalina môže byť kvapalina alebo vzduch.

Mazací systém určené na dodávanie maziva (motorového oleja) do trecích plôch s cieľom ich oddelenia, chladenia, ochrany proti korózii a vymytia opotrebovaných výrobkov.

Systém zapaľovania slúži na včasné zapálenie pracovnej zmesi elektrickou iskrou vo valcoch karburátora a plynových motorov.

Štartovací systém Je komplex vzájomne pôsobiacich mechanizmov a systémov, ktoré zabezpečujú stabilný začiatok pracovného cyklu vo valcoch motora.

Regulátor rýchlosti Je automaticky pracujúci mechanizmus určený na zmenu dodávky paliva alebo horľavej zmesi v závislosti od zaťaženia motora.

Naftový motor, na rozdiel od karburátora a plynových motorov, nemá zapaľovací systém a namiesto karburátora alebo mixéra je v energetickom systéme nainštalované palivové zariadenie (vysokotlakové palivové čerpadlo, vysokotlakové palivové potrubie a vstrekovače).

Ak sa chcete oboznámiť s hlavnou a neoddeliteľnou súčasťou každého vozidla, pouvažujte z čoho sa skladá motor? Pre plnohodnotné vnímanie jeho dôležitosti sa motor vždy porovnáva s ľudským srdcom. Pokiaľ srdce pracuje, človek žije. Rovnako tak motor, akonáhle sa zastaví alebo nenaštartuje - auto so všetkými svojimi systémami a mechanizmami sa zmení na kopu zbytočného železa.

Počas modernizácie a vylepšovania automobilov sa motory výrazne zmenili vo svojej konštrukcii smerom ku kompaktnosti, účinnosti, nehlučnosti, životnosti atď. Princíp činnosti však zostal nezmenený - každé auto má spaľovací motor (ICE). Jedinou výnimkou sú elektrické motory ako alternatívna metóda výroby energie.

Zariadenie motora automobilu predložené v časti o Obrázok 2.

Názov „spaľovací motor“ pochádza práve z princípu získavania energie. Zmes paliva a vzduchu, ktorá horí vo vnútri valca motora, uvoľňuje obrovské množstvo energie a núti osobné auto, aby sa nakoniec pohybovalo cez početné reťazce uzlov a mechanizmov.

Sú to výpary paliva, ktoré sú zmiešané so vzduchom, keď sú zapálené, čo umožňuje tento efekt v obmedzenom priestore.

Pre zrozumiteľnosť ďalej Obrázok 3 ukazuje zariadenie jednovalcového motora automobilu.

Pracovný valec je uzavretý priestor zvnútra. Piest spojený cez ojnicu s kľukovým hriadeľom je jediným pohyblivým prvkom vo valci. Keď sa palivo a vzduchové pary vznietia, všetka uvoľnená energia tlačí na steny valcov a piest a spôsobí ich pohyb smerom nadol.

Konštrukcia kľukového hriadeľa je vyrobená takým spôsobom, že pohyb piesta cez ojnicu vytvára krútiaci moment, ktorý núti samotný hriadeľ k otáčaniu a prijímaniu rotačnej energie. Uvoľnená energia zo spaľovania pracovnej zmesi sa teda premieňa na mechanickú energiu.

Na prípravu zmesi paliva a vzduchu sa používajú dve metódy: tvorba vnútornej alebo vonkajšej zmesi. Obidve metódy sa stále líšia zložením pracovnej zmesi a metódami jej vznietenia.

Aby ste mali jasnú predstavu, stojí za to vedieť, že v motoroch sa používajú dva druhy paliva: benzínové a naftové palivo. Oba typy nosičov energie sa získavajú na základe rafinácie oleja. Benzín sa na vzduchu veľmi dobre odparuje.

Preto sa pre motory poháňané benzínom používa na získanie zmesi palivo - vzduch zariadenie ako je karburátor.

V karburátore sa prúdenie vzduchu zmieša s kvapkami benzínu a privádza sa do valca. Tam sa výsledná zmes vzduchu a paliva zapáli, keď sa cez sviečku privádza iskra.

Nafta (DF) má pri bežných teplotách malú prchavosť, ale pri zmiešaní so vzduchom pod enormným tlakom sa výsledná zmes spontánne vznieti. To je základ princípu činnosti dieselových motorov.

Nafta sa vstrekuje do valca oddelene od vzduchu cez dýzu. Úzke dýzy vstrekovačov v kombinácii s vysokým tlakom pri vstrekovaní do valca premieňajú naftu na jemné kvapôčky, ktoré sa miešajú so vzduchom.

Pre vizuálnu prezentáciu je to podobné, ako keď stlačíte viečko konzervy s parfumom alebo kolínskou vodou: vytlačená tekutina sa okamžite zmieša so vzduchom a vytvorí jemne rozptýlenú zmes, ktorá sa okamžite nastrieka a zanechá príjemnú arómu. Rovnaký účinok striekania sa vyskytuje vo valci. Piest pohybujúci sa nahor stláča vzdušný priestor, zvyšuje tlak a zmes sa spontánne vznieti, čo núti piest pohybovať sa v opačnom smere.

V obidvoch prípadoch kvalita pripravenej pracovnej zmesi výrazne ovplyvňuje plnú prevádzku motora. Ak je nedostatok paliva alebo vzduchu, pracovná zmes úplne nevyhorí a generovaný výkon motora sa výrazne zníži.

Ako a akými prostriedkami sa dodáva pracovná zmes do valca?

Na Obrázok 3 je vidieť, že dve tyče s veľkými uzávermi sa tiahnu smerom hore od valca. Toto je prívod a
výfukové ventily, ktoré sa zatvárajú a otvárajú v konkrétnych časových okamihoch, čo umožňuje pracovné procesy vo valci. Oba môžu byť zatvorené, ale obidve nemôžu byť nikdy otvorené. O tom sa bude diskutovať o niečo neskôr.

V prípade benzínového motora je rovnaká sviečka vo valci, ktorá zapaľuje zmes paliva a vzduchu. Je to spôsobené vytváraním iskier pod vplyvom elektrického výboja. Pri štúdiu sa bude brať do úvahy princíp fungovania a fungovania

Sací ventil zaisťuje včasný tok pracovnej zmesi do valca a výfukový ventil zaisťuje včasné uvoľnenie už nepotrebných výfukových plynov. Ventily pracujú v určitom časovom okamihu, keď sa piest pohybuje. Celý proces premeny energie zo spaľovania na mechanickú sa nazýva pracovný cyklus, ktorý sa skladá zo štyroch zdvihov: prívod zmesi, kompresia, zdvih a výfuk. Odtiaľ pochádza aj názov - štvortaktný motor.

Pozrime sa, ako sa to stane ďalej Obrázok 4.

Piest vo valci vykonáva iba vratné pohyby, to znamená hore a dole. Toto sa nazýva zdvih piestu. Krajné body, medzi ktorými sa piest pohybuje, sa nazývajú mŕtve body: horný (TDC) a dolný (BDC). Názov „mŕtvy“ pochádza zo skutočnosti, že v určitom okamihu piest, ktorý mení smer o 180 stupňov, „zamrzne“ v dolnej alebo hornej polohe na tisíciny sekundy.

TDC sa nachádza v určitej vzdialenosti od hornej hranice valca. Táto oblasť vo valci sa nazýva spaľovacia komora. Oblasť so zdvihom piestu sa nazýva pracovný objem valca. Tento koncept ste už pravdepodobne počuli pri uvádzaní charakteristík ktoréhokoľvek motora automobilu. Súčet pracovného objemu a spaľovacej komory tvorí celý objem valca.

Pomer celkového objemu valca k objemu spaľovacej komory sa nazýva kompresný pomer pracovnej zmesi. Toto je
dosť dôležitý ukazovateľ pre akýkoľvek motor automobilu. Čím viac je zmes stlačená, tým viac spätného rázu sa získa počas spaľovania, ktoré sa premení na mechanickú energiu.

Na druhej strane nadmerné stlačenie zmesi palivo - vzduch vedie skôr k jej výbuchu než k horeniu. Tento jav sa nazýva „detonácia“. Vedie to k strate výkonu a zničeniu alebo nadmernému opotrebovaniu celého motora.

Aby sa zabránilo, moderná výroba paliva vyrába benzín, ktorý je odolný voči vysokým kompresným pomerom. Na benzínovej pumpe všetci videli znaky ako AI-92 alebo AI-95. Číslo označuje oktánové číslo. Čím vyššia je jeho hodnota, tým väčší je odpor paliva voči výbuchu, je možné ho použiť s vyšším kompresným pomerom.

Najčastejšie sa jazdí na modernom aute. Existuje veľa takýchto motorov. Líšia sa objemom, počtom valcov, výkonom, otáčkami, použitým palivom (naftové, benzínové a plynové spaľovacie motory). V zásade sa však zdá, že spaľovanie je také.

Ako funguje motor? a prečo sa to nazýva štvortaktný spaľovací motor? Spaľovanie je pochopiteľné. Palivo horí vo vnútri motora. Prečo štvortaktný motor, čo to je? Skutočne existujú aj dvojtaktné motory. Na automobiloch sa ale používajú zriedka.

Štvortaktný motor sa volá, pretože jeho prácu možno rozdeliť na štyri, rovné v čase, časti... Piest sa bude pohybovať cez valec štyrikrát - dvakrát hore a dvakrát dole. Zdvih začína, keď je piest v extrémne nízkom alebo vysokom bode. Pre motoristov-mechanikov sa to nazýva horná úvrať (TDC) a dolná úvrať (BDC).

Prvý zdvih - sací zdvih

Prvý zdvih, tiež známy ako nasávanie, sa začína od TDC(horná úvrať). Posunutím piestu nadol nasáva zmes vzduch-palivo do valca... Práca tohto rytmu sa stáva s otvoreným sacím ventilom... Mimochodom, existuje veľa motorov s viacerými nasávacími ventilmi. Ich počet, veľkosť, čas strávený v otvorenom stave môžu významne ovplyvniť výkon motora. Existujú motory, u ktorých v závislosti od stlačenia plynového pedála dôjde k nútenému predĺženiu času, keď sú sacie ventily otvorené. To sa deje za účelom zvýšenia množstva nasávaného paliva, čo po zapálení zvyšuje výkon motora. Auto v tomto prípade dokáže akcelerovať oveľa rýchlejšie.

Druhým cyklom je kompresný cyklus

Ďalším zdvihom motora je kompresný zdvih. Po dosiahnutí dolného bodu piestu začne stúpať nahor, čím stláča zmes, ktorá vstupovala do valca v sacom zdvihu. Palivová zmes je stlačená k objemom spaľovacej komory. Čo je to za fotoaparát? Voľný priestor medzi hornou časťou piestu a hornou časťou valca, keď je piest v hornej úvrati, sa nazýva spaľovacia komora. Počas tohto zdvihu motora sú ventily zatvorenéúplne. Čím pevnejšie sú zatvorené, tým lepšia je kompresia. Veľký význam má v tomto prípade stav piestu, valca, piestnych krúžkov. Ak sú veľké medzery, potom dobrá kompresia nebude fungovať, a podľa toho bude výkon takého motora oveľa nižší. Kompresiu je možné skontrolovať pomocou špeciálneho zariadenia. Podľa stupňa kompresie možno vyvodiť záver o stupni opotrebenia motora.

Tretí cyklus - pracovný zdvih

Tretie opatrenie je pracovník, začína s TDC. Nie náhodou sa mu hovorí robotník. Koniec koncov, práve v tomto cykle dochádza k akcii, ktorá vedie auto k pohybu. V tejto dobe prichádza na rad. Prečo sa tento systém volá? Pretože je zodpovedný za zapálenie palivovej zmesi stlačenej vo valci v spaľovacej komore. Funguje to veľmi jednoducho - sviečka systému dodáva iskru. Pre spravodlivosť stojí za zmienku, že iskra je emitovaná zo sviečky niekoľko stupňov predtým, ako piest dosiahne horný bod. Tieto stupne sú v modernom motore automaticky regulované „mozgom“ automobilu.

Po vznietení paliva dôjde k výbuchu- prudko zvyšuje objem, núti piest posuňte nadol... Ventily v tomto cykle činnosti motora, rovnako ako v predchádzajúcom, sú v uzavretom stave.

Štvrtým opatrením je rytmus uvoľnenia

Štvrtý zdvih motora, posledný je výfuk. Po dosiahnutí dolného bodu po pracovnom cykle motor naštartuje otvorte výstupný ventil... Môže existovať niekoľko takýchto ventilov, rovnako ako sacie ventily. Pohybuje hore piest odvádza výfukové plyny cez tento ventil z valca - vetrá ho. Od presnej činnosti ventilov závisí stupeň kompresie vo valcoch, úplné odstránenie výfukových plynov a potrebné množstvo nasatej zmesi paliva a vzduchu.

Po štvrtom opatrení prichádza na rad prvé. Proces sa opakuje cyklicky... A kvôli tomu, čo nastáva rotácia - prevádzka motora spaľovanie všetkých 4 zdvihov, čo spôsobuje, že piest stúpa a klesá pri zdvihu kompresie, výfuku a nasávania? Faktom je, že nie všetka energia prijatá v pracovnom zdvihu smeruje do pohybu automobilu. Časť energie sa vynakladá na odvíjanie zotrvačníka. A on pod vplyvom zotrvačnosti otáča kľukovým hriadeľom motora a pohybuje piestom počas obdobia „nepracujúcich“ zdvihov.

Málokto vie, že spaľovací motor vynašiel pred 5 storočiami legendárny inžinier a konštruktér Leonardo da Vinci. Ale po prvom nákrese trvalo ďalších 300 rokov, kým vznikli prvé prototypy, ktoré mohli plne fungovať.

Typy motorov

Prvý plnohodnotný prototyp spaľovacieho motora bol vyrobený v roku 1806, ktorý patril bratom Niepcierovcom. Po tomto dôležitom historickom fakte nastal krátky pokoj.

Na konci 19. storočia však automobilový priemysel zahájili traja legendárni Nemci - Nicholas Otto, Gottlieb Daimler a Wilhelm Maybach. Potom dostali spaľovacie motory veľa úprav a možností, ktoré sa používajú dodnes.

Zvážte, aké typy automobilových spaľovacích motorov existujú, a tiež uveďte typy motorov:

• Parný motor
• Plynový motor
• Systém vstrekovania karburátora
• Injektor
• Dieselové motory
• Plynový motor
• Elektrické motory
• Spaľovacie motory s rotačnými piestami

Parný motor

Za prvého zástupcu plnohodnotného spaľovacieho motora treba považovať parný stroj, ktorý sa montoval do všetkých vozidiel 19. storočia, až kým neboli vynájdené ďalšie typy motorov.

Parné stroje boli v tom čase vybavené parnými lokomotívami, automobilmi a dokonca aj primitívnymi trojkolesovými samohybnými vozidlami (pripomínajúcimi motocykle). Vynález tejto triedy si podmanil celý svet, ale na konci 19. - začiatku 20. storočia sa stal neúčinným, pretože parné vozidlá nemohli dosiahnuť dostatočne vysokú rýchlosť.

Plynový motor

Benzínový motor je spaľovací motor poháňaný benzínom. Palivo sa dodáva z palivovej nádrže pomocou čerpadla (mechanického alebo elektrického) do systému vstrekovania. Zvážme teda, aké typy benzínových motorov sú:

• S karburátorom.
• Typ injekcie.

Moderný svet je zvyknutý na to, že väčšina automobilov má elektronický systém vstrekovania paliva (vstrekovač).

Systém vstrekovania karburátora

Karburátor je typ zariadenia na vstrekovanie paliva do sacieho potrubia s ďalšou distribúciou po valcoch. Prvý primitívny karburátor bol vyvinutý v Nemecku na konci 19. storočia a má takmer 100-ročnú históriu vývoja.

Karburátory sú k dispozícii v jednej, dvoch, štyroch a šiestich komorách. Okrem toho existuje veľa prototypov.

Princíp činnosti karburátora je dosť jednoduchý: palivové čerpadlo dodáva palivo do plavákovej komory, kde benzín mechanicky prechádza tryskami (množstvo vstrekovaného paliva ovláda vodič pomocou plynového pedála), a dodáva sa do sacie potrubie. Nevýhodou karburátora je, že je citlivý na úpravy a tiež nezodpovedá medzinárodným environmentálnym normám.

Injektor

Vstrekovací motor je typ zariadenia na vstrekovanie paliva do valcov motora. Vstrekovanie Vstrekovanie môže byť mono a split. Dnes sa tento systém zdokonaľuje čoraz viac, aby sa znížili emisie CO2 do atmosféry. Na vstrekovanie sa používajú vstrekovače, ktoré sa už začali používať u dieselových motorov.

S prechodom na tento systém začali byť vozidlá vybavené elektronickými riadiacimi jednotkami motora, aby sa upravilo zloženie zmesi vzduch-palivo, ako aj poruchy signálu v systéme.

Dieselové motory

Naftový motor je typ motora, ktorý spotrebúva naftu ako horľavý. Hlavné systémy a prvky motora sú identické s benzínovým bratom, rozdiel je v systéme vstrekovania a zapálení zmesi. V naftovom motore nie sú zapaľovacie sviečky, pretože zapaľovanie zmesi nie je potrebné.

Na motoroch tohto typu sú inštalované žeraviace sviečky, ktoré ohrievajú vzduch v spaľovacej komore, ktorý prekračuje teplotu vznietenia. Potom sa cez trysky dodáva atomizované palivo, ktoré horí, čo vytvára dostatočný tlak na pohon piestu, ktorý roztáča kľukový hriadeľ.

Turbodiesel sa považuje za jeden z poddruhov dieselových spaľovacích motorov. Tento motor má turbínu, ktorá vyzerá ako slimák. Pomocou turbíny sa do motora dodáva viac stlačeného vzduchu, čo poskytuje väčší detonačný efekt, vďaka čomu je možné motor rýchlejšie zrýchliť.

Plynový motor

Plynové motory sa v automobilovom priemysle dnes takmer nikdy nepoužívajú v čistej podobe, pretože časté poruchy motorov sa stali dôvodom ich úplného odmietnutia. Namiesto toho sa plynové zariadenia často nachádzajú na benzínových vozidlách, čo výrazne šetrí peniaze za náklady na palivo.

Plyn z valca sa dodáva do reduktora, ktorý distribuuje palivo cez valce a potom palivo smeruje priamo do spaľovacích komôr. Plyn sa potom zapáli zapaľovacími sviečkami. Jedinou nevýhodou použitia plynového zariadenia je to, že motor stratí 20% potenciálneho zdroja.

Elektrické motory

Nicholas Tesla najskôr navrhol použitie elektriny pre automobily. Elektromotory dnes nie sú bežné, pretože kapacita batérie je dostatočná iba na 200 km trate a prakticky neexistujú žiadne čerpacie stanice, ktoré by umožňovali nabíjanie automobilov.

Známa svetová spoločnosť, výrobca elektromobilov „Tesla“, pokračuje v zdokonaľovaní elektromotorov a každý rok dáva spotrebiteľom nové predmety, ktoré majú väčšiu výkonovú rezervu bez dobíjania.

Hybridy

Pravdepodobne najžiadanejšie dostupné motory v súčasnosti. Je to zmes benzínového spaľovacieho motora a elektromotora. Existuje niekoľko možností fungovania takéhoto motora.

1. Motor môže pracovať na striedavý prúd. Pohyb sa najskôr vykonáva na benzín, zatiaľ čo generátor nabíja batériu a potom môže vodič prepnúť na napájanie.
2. Motor a elektromotor pracujú súčasne, čo pomáha šetriť spotrebu paliva na rovnakú a rovnakú vzdialenosť ako pri iných druhoch spaľovacích motorov.

Spaľovacie motory s rotačnými piestami

Pohonná jednotka s rotačnými piestami v automobilovom priemysle nenašla široké použitie, aj keď nájdete modely automobilov, ktoré používajú tento typ spaľovacieho motora. Navrhoval vytvorenie takého motora - dizajnéra Wankela.

Pohyb sa vykonáva vďaka rotácii trojzubého rotora, ktorý umožňuje vykonať akýkoľvek štvortaktný cyklus nafty, Stirlingu alebo Otta bez použitia špeciálneho mechanizmu časovania ventilov. Tento motor sa aktívne používal v 80. rokoch 20. storočia.

Vodíkový motor

KNOW-HOW moderného sveta sa považuje za vodíkový motor. Vo vozidle je nainštalovaná vodíková inštalácia. Rozdiel od benzínových motorov spočíva v dodávke paliva. Ak sa počas návratu piestu do HTM dodáva benzínové palivo, potom pre vodíkovú pohonnú jednotku v okamihu, keď sa piest vráti do HTM.

V budúcnosti sa plánuje vytvorenie vodíkového motora uzavretého typu, keď nebudú potrebné emisie výfukových plynov, a takisto bude môcť motorista kladivom natankovať auto na 500 km.

Malo by sa chápať, že autá s takýmto motorom nebudú veľmi lacné, kým úplne nevymenia benzínového brata.

Záver

Spaľovacie motory majú pomerne veľké množstvo typov a typov pre každý vkus. Podľa svetových štatistík sú teda najobľúbenejšie benzínové, naftové a hybridné pohonné jednotky. Všetko sa však uberá smerom k tomu, že človek chce upustiť od používania benzínu a jeho analógov a prejsť úplne na elektrinu.

ÚVOD

V staroveku ľudia uvádzali do pohybu najjednoduchšie mechanizmy rukami alebo pomocou zvierat. Potom sa naučili využívať silu vetra plachetnicami. Naučili sa tiež pomocou vetra otáčať veterné mlyny, ktoré melú obilie na múku. Neskôr začali využívať energiu prúdenia vody v riekach na otáčanie vodných kolies. Tieto kolesá čerpali a dvíhali vodu alebo poháňali rôzne mechanizmy.
História vzhľadu tepelných motorov siaha do dávnej minulosti. Aj keď spaľovací motor je veľmi zložitý mechanizmus. A funkcia vykonávaná tepelnou rozťažnosťou v spaľovacích motoroch nie je taká jednoduchá, ako sa na prvý pohľad zdá. A neexistovali by spaľovacie motory bez použitia tepelnej rozťažnosti plynov.

Účel práce:
Zvážte spaľovací motor.

Úlohy:
1. Študovať teóriu spaľovacích motorov s vonkajším a vnútorným spaľovaním.
2. Zostrojte model založený na teórii ICE.
3. Zvážte vplyv spaľovacích motorov na životné prostredie.
4. Vytvorte brožúru na tému: „Spaľovací motor“.

Hypotéza:
Ako elektrárne pre automobily sú najrozšírenejšie spaľovacie motory, v ktorých proces spaľovania paliva s uvoľňovaním tepla a jeho premena na mechanickú prácu prebieha priamo vo valcoch. Väčšina moderných automobilov je vybavená spaľovacími motormi.

Relevantnosť:
Fyzika a fyzikálne zákony sú neoddeliteľnou súčasťou nášho života.
Technológie, budovy, rôzne procesy prebiehajúce v našom svete - to všetko je fyzika. Nemôžeme žiť a nepoznať ani základné zákony tejto vedy. A teda, fyzika je skutočná, nie starnúca veda.
Téma našej práce pomôže študentom pochopiť a na prvý pohľad asimilovať najbežnejšie procesy vo svete okolo nás, ktoré sú však svojou štruktúrou zložité.

VÝSLEDKY ŠTÚDIE

Motor s vnútorným spaľovaním

Významný rast vo všetkých odvetviach národného hospodárstva si vyžaduje pohyb veľkého množstva nákladu a cestujúcich. Vysoká manévrovateľnosť, schopnosť bežať a adaptabilita na prácu v rôznych podmienkach robia z auta jeden z hlavných prostriedkov prepravy tovaru a cestujúcich. Podiel cestnej dopravy predstavuje viac ako 80% nákladu prepravovaného všetkými druhmi dopravy dohromady a viac ako 70% osobnej dopravy. V posledných rokoch továrne v automobilovom priemysle zvládli mnoho vzorov modernizovaného a nového automobilového vybavenia vrátane tých pre poľnohospodárstvo, stavebníctvo, obchod, ropný a plynárenský a lesnícky priemysel. V súčasnosti existuje veľké množstvo zariadení využívajúcich tepelnú rozťažnosť plynov. Medzi takéto zariadenia patrí karburátorový motor, naftové motory, prúdové motory atď.

Tepelné motory možno rozdeliť do dvoch hlavných skupín:
1. Motory s vonkajším spaľovaním.
2. Spaľovacie motory.

Štúdiom témy lekcie „Spaľovacie motory“ v 8. ročníku sme sa o túto tému začali zaujímať. Žijeme v modernom svete, v ktorom hrá technológia dôležitú úlohu. Nielen technika, ktorú používame doma, ale aj tá, ktorou jazdíme - auto. Pri pohľade na auto som bol presvedčený, že motory sú nevyhnutnou súčasťou automobilu. Nezáleží na tom, či ide o staré alebo nové auto. Preto sme sa rozhodli dotknúť sa témy spaľovacieho motora, ktorý sa používal predtým aj teraz.

Aby sme pochopili spaľovací motor, rozhodli sme sa ho vytvoriť sami a to je to, čo sme dostali.

Výroba ICE

Materiál: lepenka, lepidlo, drôt, motor, ozubené kolesá, 9V batéria.

Pokrok vo výrobe
1. Vyrobený kľukový hriadeľ z lepenky (vystrihnúť kruh)
2. Vyrobili sme ojnicu (zložený obdĺžnikový hárok z lepenky 15 * 8 na polovicu a ďalších 90 stupňov), na ktorého koncoch sme vytvorili otvory
3. Piest bol vyrobený z lepenky, v ktorom boli vytvorené otvory (pre piestne čapy)
4. Piestne čapy vyrobené tak, aby zapadli do otvoru v piestu, rolovaním malého kúska lepenky
5. Pomocou piestneho čapu bol piest pripevnený k ojnici a ojnica bola pripevnená k kľukovému hriadeľu pomocou drôtu
6. Podľa veľkosti piestu sa valil valček a podľa veľkosti kľukového hriadeľa aj kľukovej skrine (Carter je skrinka pre kľukový hriadeľ)
7. Montovaný mechanizmus na otáčanie kľukového hriadeľa (pomocou ozubených kolies a motora), aby pri vysokých otáčkach motora vyvíjal rotačný mechanizmus nižšie otáčky (aby mohol kľukový hriadeľ otáčať ojnicou a piestom)
8. Na kľukový hriadeľ bol pripevnený otočný mechanizmus a bol umiestnený do kľukovej skrine (pripevnením dočasného mechanizmu k stene kľukovej skrine)
9. Piest bol umiestnený vo valci a valec bol prilepený k kľukovej skrini.
10. Pripojíme dva vodiče + a - od motora k batérii a sledujeme pohyb piestu.

Model vonkajší pohľad

Modelový pohľad dovnútra

Aplikácia ICE

Tepelná rozťažnosť si našla cestu do rôznych moderných technológií. Konkrétne môžeme povedať o využití tepelnej rozťažnosti plynu v tepelnej technike. Napríklad tento jav sa používa v rôznych tepelných motoroch, t. J. V spaľovacích a spaľovacích motoroch:
* Rotačné motory;
* Prúdové motory;
* Prúdové motory;
* Inštalácie plynových turbín;
* Wankelove motory;
* Stirlingove motory;
* Jadrové elektrárne.

Tepelná rozťažnosť vody sa používa v parných turbínach atď. To všetko sa zase často používa v rôznych odvetviach národného hospodárstva. Napríklad najbežnejšie sa používajú spaľovacie motory:
* Dopravné zariadenia;
* Poľnohospodárske stroje. Poľnohospodárske zariadenie.

V stacionárnej energetike sa široko používajú spaľovacie motory:
* V malých elektrárňach;
* Energetické vlaky;
* Núdzové elektrárne.

ICE sa tiež široko používajú ako pohon kompresorov a čerpadiel na dodávanie plynu, oleja, kvapalného paliva atď. Potrubím, pri prieskumných prácach, na pohon vrtných súprav pri vŕtaní vrtov v plynových a ropných poliach.
Prúdové motory sú v leteckej doprave veľmi rozšírené. Parné turbíny sú hlavným motorom na pohon elektrických generátorov v tepelných elektrárňach. Parné turbíny sa tiež používajú na pohon odstredivých dúchadiel, kompresorov a čerpadiel.
Existujú dokonca aj parné vozidlá, ktoré sa však kvôli svojej štrukturálnej zložitosti nerozšírili.
Tepelná rozťažnosť sa používa aj v rôznych tepelných relé, ktorých princíp činnosti je založený na lineárnej rozťažnosti rúry a tyče vyrobenej z materiálov s rôznym teplotným koeficientom lineárnej rozťažnosti.

Vplyv tepelných motorov na životné prostredie

Negatívny vplyv tepelných motorov na životné prostredie je spojený s pôsobením rôznych faktorov.
Najskôr sa pri spaľovaní paliva používa kyslík z atmosféry, v dôsledku čoho sa obsah kyslíka vo vzduchu postupne znižuje.
Po druhé, spaľovanie paliva je sprevádzané uvoľňovaním oxidu uhličitého do atmosféry.
Po tretie, pri spaľovaní uhlia a ropy je atmosféra znečistená zlúčeninami dusíka a síry, ktoré sú zdraviu škodlivé. A automobilové motory ročne vypúšťajú do atmosféry 2 - 3 tony olova.
Emisie škodlivých látok do ovzdušia nie sú jedinou stránkou účinku tepelných strojov na prírodu. Podľa zákonov termodynamiky sa výroba elektrickej a mechanickej energie v zásade nemôže uskutočňovať bez odvádzania významného množstva tepla do životného prostredia. To nemôže viesť k postupnému zvyšovaniu priemernej teploty na Zemi.

Metódy riešenia škodlivých účinkov tepelných motorov na životné prostredie

Jeden zo spôsobov, ako znížiť cestu znečisťovania životného prostredia, je spojený s použitím naftových motorov v automobiloch namiesto benzínových motorov s karburátorom, ktorých palivo nepridáva zlúčeniny olova.
Sľubný je vývoj automobilov, v ktorých sa namiesto benzínových motorov používajú elektromotory alebo motory, ktoré ako palivo používajú vodík.
Ďalším spôsobom je zvýšenie účinnosti tepelných motorov. V Ústave petrochemickej syntézy. Spoločnosť AV Topchiev RAS vyvinula najnovšie technológie na premenu oxidu uhličitého na metanol (metylalkohol) a dimetyléter, ktoré zvyšujú produktivitu zariadení dvakrát až trikrát s výrazným poklesom elektrickej energie. Vytvoril sa tu nový typ reaktora, v ktorom sa produktivita zvýšila dvakrát až trikrát.
Zavedenie týchto technológií zníži akumuláciu oxidu uhličitého v atmosfére a pomôže nielen vytvoriť alternatívnu surovinu pre syntézu mnohých organických zlúčenín, ktorých základom je dnes ropa, ale aj vyriešiť spomínané problémy v oblasti životného prostredia. .

ZÁVER

Vďaka našej práci možno vyvodiť tieto závery:
Bez použitia tepelnej rozťažnosti plynov by neexistovali spaľovacie motory. A sme o tom ľahko presvedčení, keď sme podrobne zvážili princíp činnosti spaľovacieho motora, ich pracovné cykly - všetka ich práca je založená na použití tepelnej rozťažnosti plynov. Spaľovací motor je však iba jedným zo špecifických použití tepelnej rozťažnosti. A na základe výhod tepelnej rozťažnosti pre ľudí prostredníctvom spaľovacieho motora možno posúdiť výhody tohto javu v iných oblastiach ľudskej činnosti.
A nechajte éru spaľovacieho motora uplynúť, aj keď má veľa nedostatkov, aj keď sa objavia nové motory, ktoré neznečisťujú vnútorné prostredie a nevyužívajú funkciu tepelnej rozťažnosti, z toho prvého však budú mať ľudia dlhodobý prospech, a ľudia budú láskavo reagovať za mnoho stoviek rokov. o nich, pretože priniesli ľudstvo na novú úroveň vývoja a po jeho dosiahnutí sa ľudstvo ešte zvýšilo.

Literatúra

1. Čitateľ fyziky: A.S. Enokhovich - M.: Education, 1999
2. Detlaf A. A., Yavorsky B. M. Kurz fyziky: - M., Vyššia škola., 1989.
3. Kabardin O. F. Fyzika: Referenčné materiály: Vzdelávanie 1991.
4. Internetové zdroje.

Vedúci práce:
Učiteľ fyziky Shavrova T.G.,
Bachurin D.N., učiteľ informatiky.

Mestská vzdelávacia inštitúcia
„Prvomájová stredná škola č. 2“
Bijská oblasť Altajského územia