Двигател с вътрешно горене

от Уикипедия, свободната енциклопедия

Двигател с вътрешно горене (ДВГ) е този двигател, при който горивото се възпламенява и изгаря вътре в самия двигател. Получената от разширяването на горещите газове енергия се преобразува в механична, и използва за задвижване. Най-често обаче в практиката под „двигател с вътрешно горене“ се разбира „бутален двигател с вътрешно горене“.

При двигателите с външно горене, като парната машина и двигателя на Стърлинг, горивният процес става извън двигателя.

[редактиране] Видове

• Бутален двигател с вътрешно горене - той работи, като изгаря въглеводороди или водородно гориво, които ускоряват бутало. Работят по 2 основни цикъла:
  • Цикъл на Ото - горивото се запалва от искра;
  • Цикъл на Дизел - горивото се самозапалва вследствие от висока температура и налягане;
• Реактивен двигател - той работи, като горещите газове от изгарянето се ускоряват вътре в горивната камера и дюзата, и изтичат във вид на струя, пряко ускорявайки двигателя напред.
• Газотурбинен двигател или газова турбина - като предния, но струята завърта валове с лопатки, подобни на тези при парната турбина, които отдават мощност.
• Роторен / Ванкелов двигател с вътрешно горене - той работи, като изгаря въглеводороди или водородно гориво, които ускоряват ротор с триъгълна форма и планетарна предавка;

Реактивните двигатели, ракетите и газовите турбини са класифицирани като двигатели с вътрешно горене, но терминът "двигател с вътрешно горене" често е използван специфично за бутален двигател с вътрешно горене, при който работата е разделена на няколко цикъла, наречени 'тактове'.

[редактиране] Четиритактови двигатели

Действителните цикли на четиритактовите двигатели се осъществяват за четири такта или четири хода на буталото.

Първи такт - процес всмукване или пълнене. Този процес протича при движение на буталото от ГМТ (Горна Мъртва Точка) до ДМТ (Долна Мъртва точка). Когато налягането на остатъчните газове в цилиндъра спадне значително, през всмукателния клапан, който се отваря с помощта на газоразпределителния механизъм, постъпва прясно работно вещество. Поради съпротивлението на пълнителната система налягането на работното вещество в цилиндъра в процеса на пълненето е по-малко от атмосферното налягане.

За да осигури максимално напълване на цилиндъра с прясно работно вещество,всмукателният клапан се отваря от 10 до 40 градуса преди ГМТ, т.е. с изпреварване, и се затваря от 20 до 70 градуса след ДМТ, т.е. със закъснение.

Втори такт - процес сгъстяване. Сгъстяването на работното вещество протича при движение на буталото от ДМТ до ГМТ след затварянето на всмукателният клапан. Тъй като надбуталното пространство намалява, налягането и температурата на работното вещество се повишават, в резултат на което в края на сгъстяването се създават благоприятни условия за възпламеняване и изгаряне на горивото. За тази цел началото на подаване на горивото (в дизеловите двигатели) или искра (в карбураторните двигатели) трябва да започне преди ГМТ, т.е. с определен Ъгъл на изпреварване - от 10 до 35 градуса.

По такъв начин по време на втория такт в цилиндъра протича главно сгъстяване на работното вещество. Освен това в началото на такта продължава да постъпва в цилиндъра прясно работно вещество, а в края на същия такт започва процесът горене.

Трети такт - процес горене и разширение. Този процес протича при движение на буталото от ГМТ до ДМТ. В резултат на топлината която се отделя при изгарянето на горивото, температурата и налягането на работното вещество се повишават значително. Под действието на високото налягане буталото се премества към ДМТ, а продуктите на горенето се разширяват, вследствие на което се получава полезна работа. Ето защо този ход на буталото се нарича работен ход.

Четвърти такт - процес изпускане. По време на този такт буталото се движи от ДМТ към ГМТ, като изтласква газовете от цилиндъра на двигателя през изпускателния клапан. За да се намали работата за изтласкване на газовете, а също и да се подобри очистването на цилиндъра, изпускателния клапан се отваря на около 40-70 градуса преди ДМТ. За подобряване очистването на цилиндъра от газовете същият клапан се затваря от 10 до 35 градуса след ДМТ.

[редактиране] Двутактови двигатели

В двутактовите двигатели работният цикъл се извършва за два такта или за два хода на буталото, т.е. за едно завъртане на коляновия вал. За да се очисти цилиндърът по-добре от продуктите на горенето и да се запълни с прясно работно вещество, то предварително трябва да се сгъсти до определено налягане в специален агрегат (компресор) или в картера на двигателя.

Действителният цикъл на двутактовите двигатели се извършва по следния начин.

Първи такт. Този такт се осъществява при движение на буталото от ГМТ (горна мъртва точка) до ДМТ (долна мъртва точка). През това време в цилиндъра се извършва изгаряне на горивото и разширение на продуктите на горенето, т.е. осъществява се работният ход на буталото. В края на разширението се отварят изпускателните отвори и започва свободно изтичане на газове от цилиндъра. Тогава, когато налягането в цилиндъра стане приблизително равно на налягането на прясното работно вещество, продухвателните отвори се отварят. Прясното работно вещество, което постъпва в цилиндъра през продухвателните отвори, изтласква продуктите на горенето през изпускателните органи и запълва цилиндъра.

По такъв начин по време на първия такт в цилиндъра протичат процесите: горене, разширение, изпускане на газове, продухване и пълнене на цилиндъра с прясно работно вещество.

Втори такт. Този такт се осъществява при движение на буталото от ДМТ до ГМТ. През това време продължава процесът на очистване на цилиндъра от продуктите на горенето и запълването му с прясно работно вещество. След затваряне на газообменните отвори протича процесът на сгъстяване на работното вещество. В края на сгъстяването преди ГМТ в цилиндъра се подава гориво (в дизеловите двигатели) или искра (в карбураторните двигатели).

Ясно е, че по време на вторият такт (при движение на буталото към ГМТ) в цилиндъра протичат процесите: изтичане на газове, продухване, пълнене, сгъстяване и начало на горенето.