Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с бензинового двигателя )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Основная статья: Двигатель внутреннего сгорания § Поршневые двигатели
Бензиновый двигатель W16 от Bugatti Veyron

Бензиновый двигатель ( британский английский ) или бензиновый двигатель ( американский английский ) - это двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием , предназначенный для работы на бензине (бензине) и подобных летучих топливах .

В большинстве бензиновых двигателей топливо и воздух обычно предварительно смешиваются перед сжатием (хотя в некоторых современных бензиновых двигателях теперь используется прямой впрыск бензина в цилиндр ). Предварительное смешивание раньше выполнялось в карбюраторе , но теперь оно выполняется с помощью впрыска топлива с электронным управлением , за исключением небольших двигателей, где стоимость / сложность электроники не оправдывает повышения эффективности двигателя. Процесс отличается от дизельного двигателя методом смешивания топлива и воздуха и использованием свечей зажигания для инициирования процесса сгорания. В дизельном двигателе сжимается (и, следовательно, нагревается) только воздух, а топливо впрыскивается в очень горячий воздух в конце такта сжатия., и самовоспламеняется.

История [ править ]

Основная статья: История двигателя внутреннего сгорания

Первый практический бензиновый двигатель был построен в 1876 году в Германии Николаусом Августом Отто , [1] хотя ранее были попытки Этьена Ленуара , Зигфрида Маркуса , Юлиуса Хока и Джорджа Брайтона . [2]

Степень сжатия [ править ]

Основная статья: Степень сжатия

Когда и воздух, и топливо находятся в закрытом цилиндре, слишком сильное сжатие смеси создает опасность самовоспламенения или поведения двигателя с воспламенением от сжатия . Из-за разницы в скорости сгорания между двумя разными видами топлива бензиновые двигатели механически спроектированы с другим синхронизацией, чем дизельные, поэтому самовоспламенение бензинового двигателя приводит к тому, что расширение газа внутри цилиндра достигает своей максимальной точки до того, как цилиндр достигнет верхней мертвой(ВМТ) положение. Свечи зажигания обычно устанавливаются статически или на холостом ходу при вращении коленчатого вала не менее 10 градусов или около того до того, как поршень достигнет ВМТ, но на гораздо более высокие значения при более высоких оборотах двигателя, чтобы дать время топливно-воздушному заряду практически завершить сгорание до того, как тоже. произошло сильное расширение - расширение газа происходит при опускании поршня в рабочем такте. Более высокий октан бензин ожоги медленнее, поэтому он имеет более низкую склонность к авто-воспламеняться и скорость ее расширения ниже. Таким образом, двигатели, предназначенные для работы исключительно на высокооктановом топливе, могут достигать более высоких степеней сжатия (CR).

Большинство современных автомобильных бензиновых двигателей обычно имеют степень сжатия от 10,0: 1 до 13,5: 1. Двигатели с датчиком детонации могут и обычно имеют CR выше 11,1: 1 и приближается к 14,0: 1 (для высокооктанового топлива и обычно с прямым впрыском топлива ), а двигатели без датчика детонации обычно имеют CR от 8,0: 1 до 10,5: 1. [3] [4]

Скорость и эффективность [ править ]

Бензиновые двигатели работают с более высокими скоростями вращения, чем дизельные, частично из-за более легких поршней, шатунов и коленчатого вала (конструктивная эффективность стала возможной благодаря более низким степеням сжатия) и из-за того, что бензин сгорает быстрее, чем дизель.

Поскольку поршни в бензиновых двигателях, как правило, имеют гораздо более короткие ходы, чем поршни в дизельных двигателях, обычно поршню в бензиновом двигателе требуется меньше времени для завершения своего хода, чем поршню в дизельном двигателе. Однако более низкая степень сжатия бензиновых двигателей снижает эффективность бензиновых двигателей по сравнению с дизельными двигателями.

Как правило, большинство бензиновых двигателей имеют примерно 20% (средний) тепловой КПД , что составляет почти половину от дизельных двигателей. Однако сообщается, что некоторые новые двигатели намного более эффективны (тепловой КПД до 38%), чем предыдущие двигатели с искровым зажиганием. [5]

Приложения [ править ]

Текущий [ править ]

Бензиновые двигатели находят множество применений, в том числе:

  • Автомобили
  • Мотоциклы
  • Самолет
  • Моторные лодки
  • Небольшие двигатели , такие как газонокосилки , бензопилы и переносные двигатели-генераторы.

Исторический [ править ]

До того, как использование дизельных двигателей стало широко распространенным, бензиновые двигатели использовались в автобусах , грузовиках ( грузовиках ) и некоторых железнодорожных локомотивах . Примеры:

  • Автобус Bedford OB
  • Грузовик Bedford серии M
  • 57-тонный газоэлектрический локомотив с кузовом-купе GE

Дизайн [ править ]

Рабочие циклы [ править ]

Бензиновый четырехтактный двигатель

Бензиновые двигатели могут работать по четырехтактному или двухтактному циклу. Подробнее о рабочих циклах см .:

  • Четырехтактный цикл
  • Двухтактный цикл
  • Двигатель Ванкеля

Расположение цилиндров [ править ]

Общие механизмы цилиндров от 1 до 6 цилиндров в линии или от 2 до 12 цилиндров в V-формации . Плоские двигатели - например, плоская V-образная конструкция - распространены в небольших самолетах и ​​мотоциклах и были отличительной чертой автомобилей Volkswagen в 1990-х годах. Flat 6 до сих пор используются во многих современных Porsche , а также в Subaru . Многие плоские двигатели имеют воздушное охлаждение. Менее распространенным, но заметным в транспортных средствах, предназначенных для высоких скоростей, является W-образная форма, аналогичная расположению рядом двух V-образных двигателей. Альтернативы включают роторные и радиальные двигатели. у последних обычно 7 или 9 цилиндров в одном кольце или 10 или 14 цилиндров в двух кольцах.

Охлаждение [ править ]

Бензиновые двигатели могут иметь воздушное охлаждение , с ребрами жесткости (для увеличения площади цилиндров и ГБЦ ); или с жидкостным охлаждением, с помощью водяной рубашки и радиатора . Охлаждающая жидкость была прежде водой, но в настоящее время , как правило , смесь воды и либо этиленгликоль или пропиленгликоля . Эти смеси имеют более низкие точки замерзания и более высокие температуры кипения, чем чистая вода, а также предотвращают коррозию, а современные антифризы также содержат смазочные материалы и другие добавки для защиты уплотнений и подшипников водяного насоса . В системе охлаждения обычно слегка повышается давление, чтобы еще больше повысить температуру кипения охлаждающей жидкости.

Зажигание [ править ]

Основная статья: Система зажигания

Бензиновые двигатели используют искровое зажигание, и ток высокого напряжения для искры может быть обеспечен от магнето или катушки зажигания . В современных автомобильных двигателях момент зажигания регулируется электронным блоком управления двигателем .

Измерение мощности [ править ]

Наиболее распространенный способ оценки двигателя - это так называемая тормозная мощность, измеренная на маховике и выраженная в лошадиных силах или киловаттах (метрическая система), или в лошадиных силах ( британская система мер / США). Это фактическая выходная механическая мощность двигателя в полезной и полной форме. Термин «тормоз» происходит от использования тормоза в динамометрических испытаниях для нагрузки двигателя. Для точности важно понимать, что имеется в виду под словом «пригодный для использования» и «полный». Например, для автомобильного двигателя, помимо трения и термодинамических потерь внутри двигателя, мощность поглощается водяным насосом., генератор и вентилятор радиатора, тем самым уменьшая мощность, доступную на маховике для движения автомобиля. Мощность также поглощается насосом гидроусилителя рулевого управления и компрессором кондиционера (если он установлен), но они не устанавливаются во время испытания или расчета выходной мощности. Выходная мощность незначительно меняется в зависимости от энергетической ценности топлива, температуры и влажности окружающего воздуха, а также высоты над уровнем моря. Поэтому в США и Европе существуют согласованные стандарты топлива, используемого при испытаниях, и двигатели рассчитаны на температуру 25 ° C (Европа) и 64 ° F (США) [6] на уровне моря при влажности 50% . Судовые двигатели при поставке обычно не имеют радиатора.вентилятор, а часто и без генератора . В таких случаях указанная номинальная мощность не учитывает потери в вентиляторе радиатора и генераторе. Общество автомобильных инженеров (SAE) в США и Международная организация по стандартизации (ISO) в Европе, публиковать стандарты на точные процедурах, и как применять поправки для нестандартных условий , таких как высота над уровнем моря.

Автомобильные испытатели больше всего знакомы с динамометрическим стендом или «катящейся дорогой», установленным во многих мастерских. При этом измеряется мощность тормозов ведущего колеса, которая обычно на 15-20% меньше тормозной мощности, измеренной на коленчатом валу или маховике на динамометрическом стенде двигателя. [7]

См. Также [ править ]

  • Отверстие
  • Бензин с прямым впрыском
  • Оппозитно-поршневой двигатель
  • Двигатель Отто

Ссылки [ править ]

  1. ^ CA 6479  "Газомоторный двигатель"
  2. ^ "Кто изобрел машину?" .
  3. ^ «Энергоэффективность транспортных средств» . www.hk-phy.org . Проверено 7 октября 2017 .
  4. ^ «Прямой впрыск топлива - что это такое и как оно работает» . ThoughtCo . Проверено 7 октября 2017 .
  5. ^ "Бензиновый двигатель Toyota достигает 38% теплового КПД" . Отчеты о зеленых автомобилях . Проверено 7 октября 2017 .
  6. ^ «Нормы и стандарты» . EPA . EPA . Проверено 11 апреля +2016 .
  7. ^ https://www.youtube.com/watch?v=WkqbTIM5RbI&t=3m39s