На сучасних тракторах і автомобілях в основному застосовують поршневі двигуни внутрішнього згоряння. Усередині цих двигунів згорає горюча суміш (суміш палива з повітрям в певних співвідношеннях і кількостях). Частина виділяється при цьому теплоти перетворюється в механічну роботу.

Класифікація двигунів

Поршневі двигуни класифікують за такими ознаками:

• за способом займання горючої суміші - (дизелі) і від електричної іскри
• за способом сумішоутворення - із зовнішнім (карбюраторні і газові) і внутрішнім (дизелі) сумішоутворенням
• за способом здійснення робочого циклу - чотири- і двотактні;
• по виду застосовуваного палива - працюють на рідкому (бензин чи дизельне паливо), газоподібному (стиснутий або скраплений газ) паливі та багатопаливних
• по числу циліндрів - одно- і багатоциліндрові (двох-, трьох-, чотирьох-, шестициліндрові і т.д.)
• по розташуванню циліндрів - однорядні, або лінійні (циліндри розташовані в один ряд), і дворядні, або V-подібні (один ряд циліндрів розміщений під кутом до іншого)

На тракторах і автомобілях великої вантажопідйомності застосовують чотиритактні багатоциліндрові дизелі, на автомобілях легкових, малої та середньої вантажопідйомності - чотиритактні багатоциліндрові карбюраторні і дизельні двигуни, а також двигуни, що працюють на стиснутому і зрідженому газі.

Основні механізми і системи двигуна

Поршневий двигун внутрішнього згоряння складається з:

• корпусних деталей
• кривошипно-шатунного механізму
• газорозподільного механізму
• системи харчування
• системи охолодження
• мастильної системи
• системи запалювання і пуску
• регулятора частоти обертання

Пристрій чотиритактного одноциліндрового карбюраторного двигуна показано на малюнку:

Малюнок. Пристрій одноциліндрового чотиритактного карбюраторного двигуна:
1 - шестерні приводь розподільного вала; 2 - розподільний вал; 3 - штовхач; 4 - пружина; 5 - випускна труба; 6 - впускная труба; 7 - карбюратор; 8 - випускний клапан; 9 - провід до свічки; 10 - іскрова запальна свічка; 11 - впускний клапан; 12 - головка циліндра; 13 - циліндр: 14 - водяна сорочка; 15 - поршень; 16 - поршневий палець; 17 - шатун; 18 - маховик; 19 - колінчастий вал; 20 - резервуар для масла (піддон картера).

Кривошипно-шатунний механізм (КШМ) перетворює прямолінійний зворотно-поступальний рух поршня в обертальний рух колінчастого вала і навпаки.

механізм газорозподілу (ГРМ) призначений для своєчасного з'єднання надпоршневого обсягу з системою впуску свіжого заряду і випуску з циліндра відпрацьованих газів (відпрацьованих газів) в певні проміжки часу.

Система харчування служить для приготування горючої суміші і підведення її до циліндра (в карбюраторному і газовому двигунах) або наповнення циліндра повітрям і подачі в нього палива під високим тиском (в дизелі). Крім того, ця система відводить назовні вихлопні гази.

Система охолодження необхідна для підтримки оптимального теплового режиму двигуна. Речовина, що відводить від деталей двигуна надлишок теплоти, - теплоносій може бути рідиною або повітрям.

мастильна система призначена для підведення мастильного матеріалу (моторного масла) до поверхонь тертя з метою їх поділу, охолодження, захисту від корозії і вимивання продуктів зношування.

Система запалювання служить для своєчасного запалювання робочої суміші електричною іскрою в циліндрах карбюраторного і газового двигунів.

система пуску - це комплекс взаємодіючих механізмів і систем, які забезпечують сталий початок перебігу робочого циклу в циліндрах двигуна.

Регулятор частоти обертання - це автоматично діючий механізм, призначений для зміни подачі палива або горючої суміші в залежності від навантаження двигуна.

У дизеля на відміну від карбюраторного і газового двигунів немає системи запалювання і в системі харчування замість карбюратора або змішувача встановлена \u200b\u200bпаливна апаратура (паливний насос високого тиску, топлівопроводи високого тиску і форсунки).

Для ознайомлення з головною і невід'ємною частиною будь-якого транспортного засобу розглянемо з чого складається двигун? Для повноцінного сприйняття його важливості, двигун завжди порівнюють з серцем людини. Поки серце працює - людина живе. Аналогічно і двигун, як тільки він зупиняється, або не починається - автомобіль з усіма його системами і механізмами перетворюється в купу непотрібного заліза.

За час модернізації та вдосконалення автомобілів, двигуни дуже сильно змінилися за своєю конструкцією в сторону компактності, економічності, безшумність, довговічності і т.д. Але принцип роботи залишився незмінним - на кожному автомобілі є двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ). Виняток становлять тільки електродвигуни як альтернативний спосіб отримання енергії.

Пристрій двигуна автомобіля представлено в розрізі на малюнку 2.

Назва «двигун внутрішнього згоряння» відбулося саме від принципу отримання енергії. Паливно-повітряна суміш, згораючи всередині циліндра двигуна, виділяє величезну кількість енергії і змушує через численну ланцюжок вузлів і механізмів в кінцевому підсумку рухатися легковий автомобіль.

Саме пари палива в змішуванні з повітрям під час займання дають такий ефект в обмеженому просторі.

Для наочності на малюнку 3 показано пристрій одноциліндрового двигуна автомобіля.

Робочий циліндр зсередини являє собою замкнутий простір. Поршень, з'єднаний через шатун з колінчастим валом, є єдиним рухомим елементом в циліндрі. Коли пари палива і повітря спалахують, вся вивільнена енергія тисне на стінки циліндра і поршень, змушуючи його переміщатися вниз.

Конструкція колінчастого вала виконана таким чином, що рухом поршня через шатун створюється крутний момент, змушуючи провертатися сам вал і отримувати обертальну енергію. Таким чином, вивільняється енергія від горіння робочої суміші перетвориться в механічну енергію.

Для приготування паливно-повітряної суміші використовуються два способи: внутрішнє або зовнішнє сумішоутворення. Обидва способи ще відрізняються за складом робочої суміші і методів її займання.

Щоб мати чітке поняття, варто знати, що в двигунах застосовують два види палива: бензин і дизельне паливо. Обидва види енергоносіїв виходять на основі переробки нафти. Бензин дуже добре випаровується на повітрі.

Тому для двигунів, що працюють на бензині, для отримання паливно-повітряної суміші застосовується такий пристрій як карбюратор.

У карбюраторі потік повітря змішується з крапельками бензину і подається в циліндр. Там отримана паливно-повітряна суміш запалюється при подачі іскри через свічку запалювання.

Дизельне паливо (ДТ) має малу испаряемостью при звичайній температурі, але при змішуванні з повітрям під величезним тиском, отримана суміш самозаймається. На цьому і заснований принцип роботи дизельних двигунів.

ДТ впорскується в циліндр окремо від повітря через форсунку. Вузькі сопла форсунки в поєднанні з великим тиском при уприскуванні в циліндр перетворюють дизельне паливо в дрібні краплі, які змішуються з повітрям.

Для візуального представлення - це аналогічно тому, коли ви тиснете на кришку балончика з духами або одеколоном: видавлюється рідина моментально змішується з повітрям, утворюючи мелкодісперсіонную суміш, яка тут же розпорошується, залишаючи приємний аромат. Той же самий ефект розпилення відбувається і в циліндрі. Поршень, рухаючись вгору, стискає повітряний простір, збільшуючи тиск, і суміш самозаймається, змушуючи поршень рухатися в зворотному напрямку.

В обох випадках якість приготовленої робочої суміші сильно впливає на повноцінну роботу двигуна. Якщо йде недолік в паливі або повітрі - робоча суміш не повністю згоряє, а вироблювана потужність двигуна істотно зменшується.

Як же і за рахунок чого подається робоча суміш в циліндр?

на малюнку 3 видно, що від циліндра вгору виходять два стержня з великими капелюшками. Це впускний і
випускний клапани, які закриваються і відкриваються в певні моменти часу, забезпечуючи робочі процеси в циліндрі. Вони можуть бути обидва закриті, але ніколи обидва не можуть бути відкриті. Про це буде сказано трохи пізніше.

На бензиновому двигуні в циліндрі присутня та сама свічка, яка запалює паливно-повітряну суміш. Це відбувається за рахунок виникнення іскри під впливом електричного розряду. Принцип дії і роботи буде розглянуто при вивченні

Впускний клапан забезпечує своєчасне надходження робочої суміші в циліндр, а випускний клапан - своєчасний випуск відпрацьованих газів, які більше не потрібні. Клапани працюють в певний момент часу руху поршня. Весь процес перетворення енергії від згорання в механічну енергію називається робочим циклом, що складається з чотирьох тактів: впуск робочої суміші, стиснення, робочий хід і випуск відпрацьованих газів. Звідси і назва - чотиритактний двигун.

Розглянемо, як це відбувається по малюнку 4.

Поршень в циліндрі робить тільки зворотно-поступальні рухи, тобто вгору-вниз. Це називається ходом поршня. Крайні точки, між якими рухається поршень, називаються мертвими точками: верхня (ВМТ) і нижня (НМТ). Назва «мертва» йде від того, що в певний момент, поршень, змінюючи напрямок на 180 градусів, як би «застигає» в нижньому або верхньому положенні на тисячні частки секунди.

ВМТ знаходиться на певній відстані до верхньої межі циліндра. Ця область в циліндрі називається камерою згоряння. Область з ходом поршня носить назву робочого об'єму циліндра. Це поняття ви, напевно, чули при перерахуванні характеристик будь-якого двигуна автомобіля. Ну а сума робочого об'єму і камери згоряння утворює повний обсяг циліндра.

Співвідношення повного обсягу циліндра до об'єму камери згоряння називається ступенем стиснення робочої суміші. це
досить важливий показник для будь-якого двигуна автомобіля. Наскільки сильно стиснута суміш, настільки більше виходить віддача при згорянні, яка перетворюється в механічну енергію.

З іншого боку, надмірне стиснення паливно-повітряної суміші призводить до її вибуху, а не горіння. Це явище носить назву «детонація». Вона веде до втрати потужності і руйнування або надмірного зносу всього двигуна.

Для уникнення сучасне паливне виробництво випускає бензин, стійкий до високого ступеня стиснення. Кожен бачив на АЗС написи на кшталт АІ-92 або АІ-95. Цифра позначає октанове число. Чим більше її значення, тим більше стійкість палива до детонації, відповідно його можна застосовувати з більшим ступенем стиснення.

Сучасний автомобіль, найчастіше, приводиться в рух. Таких двигунів існує величезна безліч. Розрізняються вони обсягом, кількістю циліндрів, потужністю, швидкістю обертання, використовуваним паливом (дизельні, бензинові та газові ДВС). Але, принципово, внутрішнього згоряння, схоже.

Як працює двигун і чому називається чотиритактним двигуном внутрішнього згоряння? Про внутрішнє згоряння зрозуміло. Усередині двигуна згоряє паливо. А чому 4 такту двигуна, що це таке? Дійсно, бувають і двотактні двигуни. Але на автомобілях вони використовуються вкрай рідко.

Чотиритактним двигун називається через те, що його роботу можна розділити на чотири, рівні за часом, частини. Поршень чотири рази пройде по циліндру - два рази вгору і два рази вниз. Такт починається при знаходженні поршня в крайній нижній або верхній точці. У автомобілістів-механіків це називається верхня мертва точка (ВМТ) і нижня мертва точка (НМТ).

Перший такт - такт впуску

Перший такт, він же впускний, починається з ВМТ (Верхньої мертвої точки). Рухаючись вниз, поршень всмоктує в циліндр топливовоздушную суміш. Робота цього такту відбувається при відкритому клапані впуску. До речі, існує багато двигунів з декількома впускними клапанами. Їх кількість, розмір, час знаходження у відкритому стані може істотно вплинути на потужність двигуна. Є двигуни, в яких, в залежності від натискання на педаль газу, відбувається примусове збільшення часу перебування впускних клапанів у відкритому стані. Це зроблено для збільшення кількості всмоктуваного палива, яке, після загоряння, збільшує потужність двигуна. Автомобіль, в цьому випадку, може набагато швидше прискоритися.

Другий такт - такт стиснення

Наступний такт роботи двигуна - такт стиснення. Після того як поршень досяг нижньої точки, він починає підніматися вгору, тим самим, стискаючи суміш, яка потрапила в циліндр в такт впуску. Паливна суміш стискається до обсягів камери згоряння. Що це за така камера? Вільний простір між верхньою частиною поршня і верхньою частиною циліндра при знаходженні поршня у верхній мертвій точці називається камерою згоряння. Клапани, в цей такт роботи двигуна закриті повністю. Чим щільніше вони закриті, тим стиснення відбувається якісніше. Велике значення має, в даному випадку, стан поршня, циліндра, поршневих кілець. Якщо є великі зазори, то хорошого стиснення не вийде, а відповідно, потужність такого двигуна буде набагато нижче. Компресію можна перевірити спеціальним приладом. За величиною компресії можна зробити висновок про ступінь зносу двигуна.

Третій такт - робочий хід

Третій такт - робочий, Починається з ВМТ. Робочим він називається не випадково. Адже саме в цьому такті відбувається дія, що змушує автомобіль рухатися. У цьому такті в роботу вступає. Чому ця система так називається? Та тому, що вона відповідає за підпалювання паливної суміші, стиснутої в циліндрі, в камері згоряння. Працює це дуже просто - свічка системи дає іскру. Справедливості заради, варто зауважити, що іскра видається на свічці запалювання за кілька градусів до досягнення поршнем верхньої точки. Ці градуси, в сучасному двигуні, регулюються автоматично «мізками» автомобіля.

Після того як паливо загориться, відбувається вибух - воно різко збільшується в об'ємі, змушуючи поршень рухатися вниз. Клапани в цьому такті роботи двигуна, як і в попередньому, знаходяться в закритому стані.

Четвертий такт - такт випуску

Четвертий такт роботи двигуна, останній - випускний. Досягнувши нижньої точки, після робочого такту, в двигуні починає відкриватися випускний клапан. Таких клапанів, як і впускних, може бути кілька. Рухаючись вгору, поршень через цей клапан видаляє відпрацьовані гази з циліндра - вентилює його. Від чіткої роботи клапанів залежить ступінь стиснення в циліндрах, повне видалення відпрацьованих газів і необхідну кількість всмоктується паливно-повітряної суміші.

Після четвертого такту настає черга першого. Процес повторюється циклічно. А за рахунок чого відбувається обертання - робота двигуна внутрішнього згоряння все 4 такту, що змушує поршень підніматися і опускатися в тактах стиснення, випуску і впуску? Справа в тому, що не вся енергія, що отримується в робочому такті, направляється на рух автомобіля. Частина енергії йде на розкручування маховика. А він, під дією інерції, крутить колінчастий вал двигуна, переміщаючи поршень в період «неробочих» тактів.

Мало хто знає, що двигун внутрішнього згоряння був винайдений ще 5 століть тому, легендарним інженером і конструктором Леонардо да Вінчі. Але, після першого креслення потрібно ще 300 років, щоб були створені перші прототипи, які могли повноцінно працювати.

види двигунів

Перший повноцінний прототип двигуна внутрішнього згоряння був сконструйований в далекому 1806 році, який належав братам Ньєпс. Після цього важливого історичного факту було недовге затишшя.

Але, в кінці 19 століття три легендарним німця поклали старт автомобілебудуванню - Ніколас Отто, Готліб Даймлер і Вільгельм Майбах. Після цього двигуни внутрішнього згоряння отримали багато модифікацій і варіантів, які використовуються по сьогоднішній день.

Розглянемо, які існують види автомобільних ДВС, а також вкажемо типи двигунів:

• Парова машина
• Бензиновий двигун
• Карбюраторних система уприскування
• інжектор
• дизельні двигуни
• газовий двигун
• електричні мотори
• Роторно-поршневі ДВС

Парова машина

Першим представником повноцінного двигуна внутрішнього згоряння слід вважати парову машину, яка встановлювалася на всі транспортні засоби 19 століття, до моменту винаходу інших видів моторів.

На той час паровими двигунами оснащувалися паровози, автомобілі і навіть примітивні триколісні самохідні машини (що нагадують мотоцикли). Винахід такого класу завоювало весь світ, але до кінця 19 - початок 20 століття стало неефективне, оскільки транспортні засоби на пару не могли розвивати досить велику швидкість.

Бензиновий двигун

Бензиновий двигун - це ДВС засобом харчування, якого є бензин. Пальне подається з паливного бака за допомогою насоса (механічного або електричного) на систему уприскування. Отже, розглянемо, які бувають типи бензинових моторів:

• З карбюратором.
• Інжекторного типу.

Сучасний світ звик, що більшість автомобілів має електронну систему вприскування палива (інжектор).

Карбюраторних система уприскування

Карбюратор - це тип вприськового пристрої пального у впускний колектор з подальшим розподілом по циліндрах. Перший примітивний карбюратор був розроблений в Німеччині ще в кінці 19 століття і має майже 100 річну історію розвитку.

Карбюратори бувають - одно-, дво-, чотири- і шестикамерні. Крім цього існує досить багато прототипів.

Принцип роботи карбюратора досить простий: бензонасос подає паливо в камеру поплавця, де бензин проходить крізь жиклери механічним шляхом (кількість палива, що впорскується регулює водій за допомогою педалі акселератора), і подається у впускний колектор. Недоліком карбюратора стало те, що він чутливий до регулювань, а також не відповідає екологічним міжнародним нормам.

інжектор

Інжекторний двигун - це тип вприськового пристрої пального в циліндри двигуна. Інжекторний впорскування буває моно і розділеним Дана система на сьогоднішній день все більше вдосконалюється, щоб зменшить викиди СО2 в атмосферу. Для впорскування використовуються форсунки, які ще раніше почали використовуватися на дизельних двигунах.

З переходом на дану систему транспортні засоби стали оснащувати електронними блоками управління двигуном, щоб коригувати склад повітряно-паливної суміші, а також сигналізувати про несправності всередині системи.

дизельні двигуни

Дизельний мотор - це вид двигуна, який витрачає як пальне дизельне паливо. Основні системи та елементи движка ідентичні бензиновому братові, відмінність полягає в системі уприскування і займання суміші. У дизельному моторі відсутні свічки запалювання, оскільки запалення суміші від іскри не потрібно.

На моторах такого типу встановлюються свічки напруження, які розігрівають повітря в камері згоряння, який перевищує температуру займання. Після цього через форсунки подається розпорошеного паливо, яке згорає, ніж створює достатній тиск для приводу в руху поршня, який розкручує колінчастий вал.

Одним з підвидів дизельного ДВС вважається турбодизель. На цьому моторі встановлена \u200b\u200bтурбіна, яка має вигляд равлики. За допомогою турбіни в мотор подається більше кількість стисненого повітря, який дає більше детонаційний ефект, за рахунок чого движок можна швидше розігнати.

газовий двигун

Газові двигуни на сьогоднішній день в автоіндустрії в чистому вигляді майже не використовуються, оскільки часті поломки моторів, стали причиною повної відмови від них. Замість цього, газові установки часто можна зустріти на бензинових автомобілях, що значно заощаджує витрати грошей на пальне.

Газ з балона подається на редуктор, який розподіляє паливо по циліндрах, а потім пальне потрапляє безпосередньо в камери згоряння. Після цього за допомогою свічок запалювання газ запалюється. Єдиним недоліком використання газової установки є те, що мотор втрачає 20% свого потенційного ресурсу.

електричні мотори

Ніколас Тесла вперше запропонував використовувати для автомобілів електроенергію. Електричні мотори на сьогоднішній день не поширені, оскільки заряду батареї вистачає тільки до 200 км шляху, а заправних станцій, які можуть надати послугу зарядки автомобіля - практично немає.

Відома світова компанія, виробник електричних автомобілів «Тесла» продовжує вдосконалювати електродвигуни, і щороку дарує споживачам новинки, які мають більший запас ходу без дозарядки.

гібриди

Напевно, самі бажані двигуни на сьогоднішній день. Це суміш бензинового двигуна внутрішнього згоряння і електромотора. Існує кілька варіантів роботи такого движка.

1. Мотор може працювати на поперемінному харчуванні. Спочатку рух виробляється на бензині, поки генератор заряджає батарею, а потім водій може переключитися на електроживлення.
2. Двигун і електромотор працюють одночасно, що допомагає заощадити витрата пального на одне, і теж відстань з іншими типами ДВС.

Роторно-поршневі ДВС

Роторно-поршневий силовий агрегат в автомобілебудуванні не знайшов широкого поширення, хоча можна зустріти моделі автомобілів, які використовують такий тип ДВС. Запропонував створення такого мотора - конструктор Ванкель.

Рух здійснюється за рахунок обертання трёхзубчатого ротора, який дозволяє здійснити будь-який 4-тактний цикл Дизеля, Стірлінга або Отто без застосування спеціального механізму газорозподілу. Даний мотор активно використовувався в 80-і роки 20 ст.

водневий двигун

НОУ-ХАУ сучасного світу вважається водневий двигун. В автомобіль встановлюється установка водневого типу. Відмінність від бензинових моторів полягає в подачі палива. Якщо у бензину паливо подається вчасно повернення поршня в ВТМ, то у водневого силового агрегату в момент, коли поршень повертається до НТМ.

В майбутньому планується створити водневий двигун закритого типу, коли не вимагатиметься викид відпрацьованих газів, а також на 500 км автолюбитель зможе забити про заправку автомобілі.

Варто розуміти, що автомобілі з таким мотором будуть коштувати дуже не дешево, поки вони повністю не витіснять бензинового брата.

висновок

Двигуни внутрішнього згоряння мають досить велику кількість видів і типів, на будь-який смак. Так, найпопулярнішими, за світовою статистикою, вважають бензинові, дизельні і гібридні силові агрегати. Але, все йде до того, що людина хоче відійти від використання бензину і його аналогів і перейти повністю на електрику.

ВСТУП

У давнину люди приводили в дію найпростіші механізми руками або за допомогою тварин. Потім вони навчилися використовувати силу вітру, плаваючи на вітрильних кораблях. Вони навчилися так само використовувати вітер для обертання вітряних млинів, перемелюють зерно в борошно. Пізніше вони стали застосовувати енергію течії води в річках для обертання водяних коліс. Ці колеса перекачували і піднімали воду або приводили в дію різні механізми.
Історія появи теплових двигунів сягає в далеке минуле. Хоча і двигун внутрішнього згоряння - дуже складний механізм. І функція, виконувана тепловим розширенням в двигунах внутрішнього згоряння не так проста, як це здається на перший погляд. Та й не існувало б двигунів внутрішнього згоряння без використання теплового розширення газів.

Мета роботи:
Розглянути двигун внутрішнього згоряння.

завдання:
1. Вивчити теорію двигунів зовнішнього і внутрішнього згорання.
2. Сконструювати модель на основі теорії ДВС.
3. Розглянути вплив ДВС на навколишнє середовище.
4. Створити буклет на тему: "Двигун внутрішнього згоряння".

гіпотеза:
Як енергетичних установок автомобілів найбільшого поширення набули двигуни внутрішнього згоряння, в яких процес згоряння палива з виділенням теплоти і перетворенням її в механічну роботу відбувається безпосередньо в циліндрах. На більшості сучасних автомобілів встановлені двигуни внутрішнього згоряння.

актуальність:
Фізика і фізичні закони є невід'ємною частиною нашого життя.
Техніка, будівлі, різні процеси, що протікають в нашому світі - все це фізика. Ми не можемо жити і не знати, хоча б елементарних законів цієї науки. А, отже, фізика - це актуальна, що не старіюча наука.
Тема нашої роботи допоможе учням зрозуміти і засвоїти на перший погляд звичайнісінькі процеси в навколишньому світі, але складні за своїм устроєм.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ

Двигун внутрішнього згоряння

Значне зростання всіх галузей народного господарства вимагає переміщення великої кількості вантажів і пасажирів. Висока маневреність, прохідність і пристосованість для роботи в різних умовах робить автомобіль одним з основних засобів перевезення вантажів і пасажирів. На частку автомобільного транспорту припадає понад 80% вантажів, що перевозяться всіма видами транспорту разом взятими, і більше 70% пасажирських перевезень. За останні роки заводами автомобільної промисловості освоєні багато зразки модернізованої та нової автомобільної техніки, в тому числі для сільського господарства, будівництва, торгівлі, нафтогазової та лісової промисловості. В даний час існує велика кількість пристроїв, що використовують теплове розширення газів. До таких пристроїв відноситься карбюраторний двигун, дизелі, турбореактивні двигуни і т. Д.

Теплові двигуни можуть бути розділені на дві основні групи:
1. Двигуни із зовнішнім згорянням.
2. Двигуни внутрішнього згоряння.

Вивчаючи тему уроку "Двигуни внутрішнього згоряння" в 8 класі ми зацікавилися цією темою. Ми живемо в сучасному світі, в якому техніка відіграє важливу роль. Не тільки та техніка, яку ми використовуємо у себе вдома, а й на якій їздимо - автомобіль. Розглядаючи машину, я переконався, що двигуни це необхідна частина автомобіля. Неважливо чи це стара або нова машина. Тому ми вирішили торкнутися теми двигуна внутрішнього згоряння, який використовували і раніше і зараз.

Для того, щоб зрозуміти пристрій ДВС, ми вирішили створити його самі і ось, що у нас вийшло.

виготовлення ДВС

матеріал: картон, клей, дріт, моторчик, шестерні, батарейка 9V.

хід виготовлення
1. Виготовили з картону колінвал (вирізали коло)
2. Виготовили шатун (склали прямокутний лист картону 15 * 8 навпіл і ще на 90градусів), на кінцях якого зробили отвори
3. З картону виготовили поршень, в якому зробили отвори (під поршневі пальці)
4. Поршневі пальці зробили за розміром отвори в поршні, звернувши невеликий лист картону
5. За допомогою поршневого пальця закріпили поршень на шатун, а за допомогою дроту шатун прикріпили до коленвалу
6. За розміром поршня згорнули циліндр, а за розміром клонували картер (Картер - коробочка під колінвал)
7. Зібрали механізм обертання коленвала (за допомогою шестерень і моторчика), так щоб при великих оборотах моторчика обертає механізм розвивав менші обороти (щоб він міг провернути колінвал з шатуном і поршнем)
8. До коленвалу прикріпили обертається механізм і помістили його в картер (закріпивши вр. Механізм до стінки картера)
9. Поршень помістили в циліндр і склеїли циліндр з картером.
10. Ті, що йдуть два дроти + і - від моторчика приєднуємо до батарейці і спостерігаємо рух поршня.

Вид моделі зовні

Вид моделі всередині

застосування ДВС

Теплове розширення знайшло своє застосування в різних сучасних технологіях. Зокрема можна сказати про застосування теплового розширення газу в теплотехніки. Так, наприклад, це явище застосовується в різних теплових двигунах, т. Е. В двигунах внутрішнього і зовнішнього згоряння:
* Роторним двигуном;
* Реактивних двигунів;
* Турбореактивних двигунів;
* Газотурбінні установки;
Двигун Ванкеля;
Двигун Стірлінга;
* Ядерні силові установки.

Теплове розширення води використовується в парових турбінах і т. Д. Все це в свою чергу знайшло широке поширення в різних галузях народного господарства. Наприклад, двигуни внутрішнього згоряння найбільш широко використовуються:
* Транспортні установки;
* Сільськогосподарські машини.

У стаціонарній енергетиці двигуни внутрішнього згоряння широко використовуються:
* На невеликих електростанціях;
* Енергопоїзд;
* Аварійні енергоустановки.

ДВС отримали велике поширення також в якості приводу компресорів і насосів для подачі газу, нафти, рідкого палива і т. П. По трубопроводах, при виробництві розвідувальних робіт, для приводу бурильних установок при бурінні свердловин на газових і нафтових промислах.
Турбореактивні двигуни широко поширені в авіації. Парові турбіни - основний двигун для приводу електрогенераторів на ТЕС. Застосовують парові турбіни також для приводу відцентрових повітродувок, компресорів і насосів.
Існують навіть парові автомобілі, але вони не набули поширення через конструктивної складності.
Теплове розширення застосовується також у різних теплових реле, принцип дії, яких заснований на лінійному розширенні трубки і стержня, виготовлених з матеріалів з різним температурним коефіцієнтом лінійного розширення.

Вплив теплових двигунів на навколишнє середовище

Негативний вплив теплових машин на навколишнє середовище пов'язане з дією різних факторів.
По-перше, при спалюванні палива використовується кисень з атмосфери, внаслідок чого вміст кисню в повітрі поступово зменшується.
По-друге, спалювання палива супроводжується виділенням в атмосферу вуглекислого газу.
По-третє, при спалюванні вугілля і нафти атмосфера забруднюється азотними і сірчаними сполуками, шкідливими для здоров'я людини. А автомобільні двигуни щорічно викидають в атмосферу 2-3 тонни свинцю.
Викиди шкідливих речовин в атмосферу - не єдина сторона впливу теплових двигунів на природу. Відповідно до законів термодинаміки виробництво електричної і механічної енергії в принципі не може бути здійснено без відведення в навколишнє середовище значних кількостей теплоти. Це не може не призводити до поступового підвищення середньої температури на Землі.

Методи боротьби з шкідливими впливами теплових двигунів на навколишнє середовище

Один із способів зменшення шляхів забруднення навколишнього середовища пов'язаний з використанням в автомобілях замість карбюраторних бензинових двигунів дизелів, в паливо яких не додають сполуки свинцю.
Перспективними є розробки автомобілів, в яких замість бензинових двигунів застосовуються електродвигуни або двигуни, що використовують як паливо водень.
Інший спосіб полягає в збільшенні ККД теплових двигунів. В Інституті нафтохімічного синтезу ім. А. В. Топчиева РАН розроблені новітні технології перетворення вуглекислого газу в метанол (метиловий спирт) і диметиловий ефір, що збільшують в 2-3 рази продуктивність апаратів при значному зменшенні електроенергії. Тут був створений реактор нового типу, в якому продуктивність збільшена в 2-3 рази.
Введення цих технологій знизить накопичення вуглекислого газу в атмосфері і допоможе не тільки створити альтернативне сировину для синтезу багатьох органічних сполук, основою для яких сьогодні служить нафту, але і вирішити згадані вище екологічні проблеми.

ВИСНОВОК

Завдяки нашій роботі можна зробити наступні висновки:
Не існувало б двигунів внутрішнього згоряння без використання теплового розширення газів. І в цьому ми легко переконуємося, розглянувши докладно принцип роботи ДВС, їх робочі цикли - вся їх робота заснована на використанні теплового розширення газів. Але ДВС - це тільки одне з конкретних застосувань теплового розширення. І судячи з того, яку користь приносить теплове розширення людям через двигун внутрішнього згоряння, можна судити про користь даного явища в інших областях людської діяльності.
І нехай проходить ера двигуна внутрішнього згоряння, нехай у них є багато недоліків, нехай з'являються нові двигуни, які не забруднюють внутрішнє середовище і не використовують функцію теплового розширення, але перші ще довго приноситимуть користь людям, і люди через багато сотень років будуть по доброму відгукуватися про них, бо вони вивели людство на новий рівень розвитку, а пройшовши його, людство піднялося ще вище.

література

1. Хрестоматія з фізики: А. С. Еноховіч - М .: Просвещение, 1999.
2. Детлаф А. А., Яворський Б. М. Курс фізики: - М., Вища школа., 1989.
3. Кабардин О. Ф. Фізика: Довідкові матеріали: Просвещение 1991.
4. Інтернет-ресурси.

Керівники роботи:
Шаврова Т. Г. учитель фізики,
Бачурін Д. Н. вчитель інформатики.

Муніципальне загальноосвітній заклад
"Першотравнева середня загальноосвітня школа №2"
Бійського району Алтайського краю