Учебник устройство и работа двигатели внутреннего сгорания

ДВУХТАКТНЫЙ АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности, к двухтактным поршневым двигателям внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано в различных энергетических установках, автомобилях, летательных аппаратах, речных и морских катерах и т.п. Двухтактный аксиально-поршневой двигатель внутреннего сгорания (АПДВС), содержит корпус, блок цилиндров с входными продувочными и выхлопными отверстиями, поршни, размещенные в цилиндрах, камеры сгорания, шатуны, прикрепленные цилиндрическими шарнирами к поршням и к наружной рамке, которая в свою очередь шарнирно прикреплена к внутренней рамке, установленной на наклонном кривошипе выходного вала, к которому подключены потребители энергии, в котором все цилиндры двигателя расположены таким образом, что расстояние от осей цилиндров до оси двигателя равно h=(R+Rcosα):2,

где R — расстояние от центра шарнира крепления шатуна к наружной рамке до оси ее крепления к корпусу двигателя, α — угол между осью кривошипа и перпендикуляром к оси вала двигателя, причем входные продувочные отверстия для продувки и заполнения цилиндров воздухом выполнены наклонными в одну сторону по окружности цилиндра и образуют завихритель входящего воздуха в цилиндре, а камера сгорания образована вогнутыми торцевыми поверхностями поршней. Использование АПДВС обеспечит лучшую эффективность работы двигателя — повышение к.п.д., ресурса работы, уменьшение расхода топлива и повышение экологичности за счет:

— предложенной геометрической установки цилиндров двигателя, исключающей вибрацию благодаря полному уравновешиванию сил от движущихся деталей двигателя, отсутствию боковых сил при работе поршней; — использования входных продувочных отверстий в качестве завихрителя воздуха для продувки цилиндров двигателя.

Двухтактный аксиально-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, блок цилиндров с входными продувочными и выхлопными отверстиями, поршни, размещенные в цилиндрах, камеры сгорания, шатуны, прикрепленные цилиндрическими шарнирами к поршням и к наружной рамке, которая в свою очередь шарнирно прикреплена к внутренней рамке, установленной на наклонном кривошипе выходного вала, к которому подключены потребители энергии, отличающийся тем, что цилиндры двигателя установлены таким образом, что расстояние от осей цилиндров до оси двигателя равно h=(R+Rcosα):2, где R — расстояние от центра шарнира крепления шатуна к наружной рамке до оси ее крепления к корпусу двигателя, α — угол между осью кривошипа и перпендикуляром к оси вала двигателя, причем входные продувочные отверстия выполнены наклонными в одну сторону по окружности цилиндра и образуют завихритель входящего воздуха, а камера сгорания образована вогнутыми торцевыми поверхностями поршней.

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности, к двухтактным поршневым двигателям внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использована в различных энергетических установках, автомобилях, летательных аппаратах, речных и морских катерах и т.п.

Известны двухтактные поршневые ДВС [Попык К.Г. Конструирование и расчет автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высшая школа, 1973. 400 с,; Учебник под ред. Орлина А.С., Круглова М.Г. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых двигателей. М.: Машиностроение, 1980. 288 с.] с однорядным или двухрядным расположением цилиндров, поршней и кривошипношатунных механизмов, передающих мощность и крутящие моменты на выходной вал двигателя, и от него к потребителям энергии.

Известны конструкции аксиально-поршневых ДВС (АПДВС) [а.с. СССР №761771, МПК F16H 21/18, опубликовано 07.09.1980; а.с. СССР №689624, МПК F02B 75/26, опубликовано 30.09.1979], содержащие корпус, блок цилиндров, камеры сгорания, поршни, размещенные в цилиндрах, систему топливоподачи, при этом вал двигателя имеет наклонный участок, на который воздействует наклонная качающаяся шайба к которой с помощью шатунов и сферических шарниров прикреплены поршни. Недостатком таких АПДВС являются известные конструктивные сложности в создании долговечных сферических шарниров, трудности в балансировке двигателя. Все это удорожает конструкцию двигателя, уменьшает его к.п.д. и снижает надежность конструкции.

Наиболее близким техническим решением является АПДВС [а.с. СССР №1375892, МПК F16H 23/00, опубликовано 23.02.1980], содержащий корпус, блок цилиндров, поршни, размещенные в цилиндрах, камеры сгорания, шатуны, присоединенные цилиндрическими шарнирами к поршням и к наружной качающейся рамке, которая в свою очередь шарнирно соединяется с внутренней рамкой, установленной на наклонном кривошипе выходного вала, к которому подключены потребители энергии. К недостаткам прототипа следует отнести то, что такая схема двухтактного двигателя имеет неэффективную систему образования рабочей смеси, ее горения, и эта конструкция имеет значительные потери механической энергии из-за больших контактных нагрузок трущихся деталей и низких экологических показателей, присущих двухтактным двигателям. Помимо этого, повышенная теплонапряженность поршня со стороны выпуска выхлопных газов приводит к его прогоранию.

Задачей полезной модели является повышение к.п.д. двигателя, его экологичности, а также надежности и долговечности за счет улучшения конструкции двигателя и повышения эффективности рабочего процесса.

Поставленная задача решается двухтактным аксиально-поршневым двигателем внутреннего сгорания, содержащим корпус, блок цилиндров с входными продувочными и выхлопными отверстиями, поршни, размещенные в цилиндрах, камеры сгорания, шатуны, прикрепленные цилиндрическими шарнирами к поршням и к наружной рамке, которая в свою очередь шарнирно прикреплена к внутренней рамке, установленной на наклонном кривошипе выходного вала, к которому подключены потребители энергии, в котором все цилиндры двигателя расположены таким образом, что расстояние от осей цилиндров до оси двигателя равно h=(R+Rcosα):2, где R — расстояние от центра шарнира крепления шатуна к наружной рамке до оси ее крепления к корпусу двигателя, α — угол между осью кривошипа и перпендикуляром к оси вала двигателя, причем входные продувочные отверстия для продувки и заполнения цилиндров воздухом выполнены наклонными в одну сторону по окружности цилиндра и образуют завихритель входящего воздуха в цилиндре, а камера сгорания образована вогнутыми торцевыми поверхностями поршней.

Совокупность перечисленных признаков полезной модели позволяет организовать высокоэффективный двухтактный цикл и получить высокий к.п.д. Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявленный двигатель отличается от известного расположением цилиндров в двигателе, наличием системы воздушной продувки цилиндров с повышением экологических показателей, понижением температуры выхлопных газов, за счет их более полного расширения, также исключается прогар поршней при выходе выхлопных газов. Все эти признаки обеспечивают соответствие полезной модели критерию новизна.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемого АПДВС, на фиг.2 геометрическая иллюстрация принципа установки цилиндров в двигателе. АПДВС состоит из корпуса 1, вала 2 с наклонными кривошипами 3, на которых расположены внутренние рамки-втулки 4, шарнирно соединенные с наружными рамками 5, совершающими колебательные движения в подшипниках корпуса вокруг точек O₁ и O₂. К рамкам 5 с помощью цилиндрических шарниров прикреплены шатуны 6, а к их противоположным концам также цилиндрическими шарнирами прикреплены поршни 7, которые размещаются внутри цилиндров 8 двигателя. На фиг.1 также показаны входные продувочные отверстия 9, камера сгорания 10, расположенная между вогнутыми, торцевыми поверхностями поршней 7, форсунка 11 и выхлопные отверстия 12.

Установка цилиндров в двигателе, фиг.2, осуществляется таким образом, что центральная ось располагается от оси двигателя на расстоянии

где R — расстояние от центра шарнира крепления шатуна к наружной рамке до оси ее крепления к корпусу двигателя; α — угол между осью кривошипа и перпендикуляром к оси вала двигателя. При такой установке цилиндров угол наклона шатуна к оси цилиндров минимален, и его наибольшее значение равно где а=АВ — длина шатуна. Такое значение угла ψ_мах будет, когда шатунный шарнир, расположенный в наружной рамке, будет находиться в точке К. Расчеты показывают, что для реальных конструкций АПДВС при учете зависимости (1) угол ψ_мах (2) равен 1,5-2°, что практически исключает боковые нагрузки на поршень и снижает механические потери, вибрацию и значительно уменьшает износ трущихся деталей.

Работа двухтактного АПДВС осуществляется следующим образом. Когда поршни максимально удалены друг от друга, как это показано в нижнем цилиндре на фиг.1, свежий закрученный воздух через входные продувочные отверстия 9, выполняющие функцию завихрителя, от объемного накопителя (на схеме не показан) поступает в цилиндр 8 и выдавливает выхлопные газы, которые покидают цилиндр через выхлопные отверстия 12. Через небольшой промежуток времени все отверстия закроются, и начнется сжатие воздуха. Наличие завихрителя воздуха обеспечит высокую степень турбулизации воздуха и рабочей смеси после впрыска топлива через форсунки 11, повышенную полноту сгорания топлива. Имеется возможность работать на бедных смесях, что обеспечивает экономию топлива. Далее происходит рабочий ход. Поршни давят на наружные рамки 5, они поворачиваются вокруг осей O₁ и O₂, перпендикулярных плоскости фиг.1. Затем наружная рамка 5 через внутреннюю рамку 4 давит на наклонный кривошип 3, который обеспечивает регулярное вращение валу 2 двигателя. При окончании рабочего хода поршни приходят в крайние положения. Сначала правый поршень открывает выхлопные отверстия 12. Затем открываются входные продувочные отверстия 9, и цилиндр заполняется свежим воздухом. Процесс повторяется.

Использование предлагаемой полезной модели обеспечит лучшую эффективность работы двигателя — повышение к.п.д., ресурса работы, уменьшение расхода топлива и повышение экологичности за счет:

— предложенной геометрической установки цилиндров двигателя, исключающей вибрацию благодаря полному уравновешиванию сил отдвижущихся деталей двигателя, отсутствию боковых сил при работе поршней;

— использования входных продувочных отверстий в качестве завихрителя воздуха для продувки цилиндров двигателя.

Блок дисциплин «Двигатели внутреннего сгорания»

Учебные пособия и методические указания

Общие методические указания

Видео-примеры работы с базой данных. Основы работы с СУБД ACCESS. Заполнение базы данных с помощью запросов скачать (5.4 МБ)

Видео-примеры работы с базой данных. Основы работы с СУБД ACCESS. Создание базы данных скачать (2.3 МБ)

Основы работы с СУБД Microsoft ACCESS. Учебное пособие к практическим занятиям по дисциплине «Информационные технологии» скачать (8.8 МБ)

Основы работы с СУБД Microsoft ACCESS. Электронный учебник к практическим занятиям по дисциплине «Информационные технологии» скачать (3.1 МБ)

Оформление титульного листа, полуотчета, выпускной квалификационной работы, проекта, курсовой скачать (973.4 КБ)

Рабочие процессы, конструкция и основы расчета энергетических установок. Методические указания для выполнения курсового проекта скачать (1023.6 КБ)

Учебная база «Biblio.mdb». Учебная база данных, используемая при изучении дисциплин «Специальные вопросы информатики» и «Информационные технологии» скачать (4.5 МБ)

Численные методы. Методические указания к выполнению курсовой работы по информатике для студентов специальностей «Эксплуатация судовых энергетических установок» и «Двигатели внутреннего сгорания» скачать (626.1 КБ)

Методические материалы для студентов профиля «Двигатели внутреннего сгорания»

Агрегаты наддува двигателей. Методические указания к курсовой работе для студентов заочно-ускоренной формы обучения скачать (819.9 КБ)

Метод конечных элементов. Методические указания к практическим занятиям по курсу «Тепловая напряженность деталей двигателей внутреннего сгорания» для студентов дневной формы обучения скачать (337.9 КБ)

Метод конечных элементов. Методические указания по выполнению контрольной работы по курсу «Тепловая напряженность деталей двигателей внутреннего сгорания» для студентов заочной формы обучения скачать (325.0 КБ)

Топлива, смазочные масла, технические жидкости. Методические указания к выполнению контрольного задания для студентов заочной формы обучения скачать (454.3 КБ)

Методические материалы для студентов специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок»

Вентили терморегулирующие: 22ТРВВ-6,3; 22ТРВВ-10; 22ТРВВ-16; 22ТРВВ-25; 22ТРВВ-40; 22ТРВВ-63; 22ТРВВ-100; 22ТРВВ-160; 22ТРВН-6,3; 22ТРВН-10; 22ТРВН-16; 22ТРВН-25; 22ТРВН-40; 22ТРВН-63. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ПАСПОРТ 4Г.2.574.097 скачать (628.1 КБ)

Конструкция и расчет одноступенчатой парокомпрессорной холодильной машины. Методические указания к практическим занятиям. Часть 1. скачать (5.9 МБ)

Конструкция и расчет одноступенчатой парокомпрессорной холодильной машины. Методические указания к практическим занятиям. Часть 2 скачать (2.4 МБ)

Методические указания к контрольной работе по дисциплине «Теория и устройство судна» для студентов заочной формы обучения скачать (505.5 КБ)

Определение оптимальных сроков технического обслуживания для предупреждения отказов. Методическое указание по выполнению лабораторной работы №3 скачать (347.0 КБ)

Основы теории надежности и диагностики. Методическое указание по выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения скачать (507.2 КБ)

Остойчивость судна. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория и устройство судна» для студентов III курса скачать (430.2 КБ)

Программа для расчета движительного комплекса винтового судна. Установщик программы для проверки расчета движительного комплекса винтового судна при выполнении курсовой работы по дисциплине «Теория и устройство судна» для студентов III курса скачать (2.8 МБ)

Проектирование судового парового котла. Методическое указание к курсовому проектированию для студентов IV курса скачать (882.3 КБ)

Расчет движительного комплекса винтового судна. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория и устройство судна» для студентов III курса скачать (835.2 КБ)

Расчет судовых вспомогательных механизмов и систем. Методические указания по выполнению курсовой работы и практических занятий по курсу «Судовые вспомогательные механизмы, системы, устройства и их эксплуатация» скачать (365.2 КБ)

Реле давления РДК-57. Техническое описание и инструкция по эксплуатации АЖХ.4.576.000.ТО скачать (617.7 КБ)

Реле уровня полупроводниковое ПРУ-5М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации скачать (1.1 МБ)

Реле частоты вращения РС.3М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 4.547.009 ТО скачать (1.8 МБ)

Судовые турбомашины и их эксплуатация. Методические указания к выполнению расчетной работы скачать (820.2 КБ)

Тепловой расчет рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания. Методическое указание к курсовой работе по судовым ДВС скачать (1.5 МБ)

Устройство и работа элементов судовой автоматики. Методическое указание по выполнению лабораторных работ по курсу «Основы автоматики» для студентов всех форм обучения скачать (2.4 МБ)

Устройство судового дизеля. Методические указания к лабораторным работам скачать (479.5 КБ)

Эксплуатационно-экономический расчет рейса судна. Методическое указание к курсовой работе по курсу «Экономика морского транспорта» скачать (1.2 МБ)

Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. Том 1

Учебник написан по учебной программе специальности «Двигатели внутреннего сгорания» Московского высшего технического училища им. Баумана (МВТУ) и содержит описание устройства и работы поршневых двигателей внутреннего сгорания всех типов, а также особенностей работы и конструкции комбинированных и роторно-поршневых двигателей.
Данная книга является первым томом четырехтомного издания «Двигатели внутреннего сгорания», подготовленного коллективом преподавателей МВТУ им. Баумана. При написании и редактировании первого тома большую помощь оказал д-р техн. наук проф. Д. Н. Вырубов.
Учебник предназначен для студентов машиностроительных вузов, а также может быть использован работниками, связанными с производством и эксплуатацией двигателей внутреннего сгорания.

Оглавление
Введение (А. С. Орлин и Н. И. Костыгов)
Глава I. Рабочие процессы в поршневых и комбинированных двигателях
§ 1. Топливо для двигателей (О. В. Леонов)
§ 2. Внешнее и внутреннее смесеобразование (Н. И. Костыгов)
§ 3. Четырехтактные двигатели (Н. И. Костыгов)
§ 4. Двухтактные двигатели (Н. И. Костыгов)
§ 5. Основные схемы соединения поршневого двигателя с компрессором и турбиной (А. С. Орлин)
§ 6. Классификация двигателей внутреннего сгорания (Н. И. Костыгов)
Глава II. Параметры, характеризующие поршневые двигатели
§ 1. Индикаторная диаграмма (Н. И. Костыгов)
§ 2. Среднее индикаторное давление и индикаторная мощность (Н. И. Костыгов)
§ 3. Механические потери и эффективная мощность (Н. И. Костыгов)
§ 4. Коэффициенты полезного действия (Н. И. Костыгов)
§ 5. Повышение удельной мощности двигателей (Г. Н. Мизернюк)
§ 6. Регулирование и характеристики двигателей (Н. И. Костыгов)
Глава III. Устройство двигателей
§ 1. Основные механизмы и системы двигателя (Н. И. Костыгов)
§ 2. Силы и моменты, действующие в двигателе (Н. И. Костыгов)
§ 3. Многоцилиндровые двигатели (Н. И. Костыгов)
§ 4. Кривошипно-шатунный механизм (Н. И. Костыгов)
§ 5. Остов двигателя (Н. И. Костыгов)
§ 6. Механизм газораспределения (Н. И. Костыгов)
§ 7. Системы смазки и охлаждения (Н. И. Костыгов)
§ 8. Агрегаты продувки и турбонаддува (Н. Д. Чайнов)
§ 9. Автоматизация двигателей (Г. И. Мизернюк)
Глава IV. Бензиновые двигатели (В. П. Алексеев)
§ 1. Особенности и применение бензиновых двигателей
§ 2. Система питания карбюраторного двигателя
§ 3. Система питания двигателя с впрыском бензина
§ 4. Система зажигания
§ 5. Устройство бензиновых двигателей
Глава V. Дизели
§ 1. Особенности и применение дизелей (М. Г. Круглов)
§ 2. Смесеобразование в дизелях и типы камер сгорания (А. И. Крылов)
§ 3. Топливные системы дизелей (А. Н. Крылов)
§ 4. Регуляторы (В. И. Ивин)
§ 5. Подвод воздуха и отвод выпускных газов (М. Г. Круглов)
§ 6. Особенности систем охлаждения и смазки дизелей (М. Г. Круглов)
§ 7. Системы пуска и механизм реверса (В. И. Ивин)
§ 8. Устройство четырехтактных дизелей (В. И. Ивин)
§ 9. Устройство двухтактных дизелей (М. Г. Круглов)
§ 10. Перспективы развития дизелей (М. Г. Круглов)
Глава VI. Газовые двигатели (О. Б. Леонов)
§ 1. Особенности и применение газовых двигателей
§ 2. Воспламенение горючей смеси в газовых двигателях
§ 3. Смесеобразование в газовых двигателях и их регулирование
§ 4. Регуляторы давления газа
Глава VII. Особые конструкции двигателей (Г. Н. Мизернюк)
§ 1. Роторно-поршневые двигатели
§ 2. Двигатели со свободно движущимися поршнями
§ 3. Свайные молоты внутреннего сгорания и трамбовки

Альтернативная энергия Альтернативная энергетика, возобновляемые источники энергии, энергетические ресурсы планеты.

«Двигатели внутреннего сгорания: устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей»,
В. П. Алексеев, В. Ф. Воронин, Л. В. Грехов и др.; Под общ. ред. А. С. Орлина,М. Г. Круглова., М.: Машиностроение, 1990

Описаны история развития двигателестроения, устройство и принцип работы механизмов, систем и двигателей в целом, конструкции конкретных двигателей. Четвертое издание (3-е изд. 1980 г.) переработано с учетом современного состояния двигателестроения, в него включен материал по двигателям Стирлина.

Вы можете скачать книгу «Двигатели внутреннего сгорания: устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей», В. П. Алексеев, В. Ф. Воронин, Л. В. Грехов и др.; Под общ. ред. А. С. Орлина,М. Г. Круглова по этой ссылке

Содержание книги:
Предисловие. 4

Введение. Двигатели внутреннего сгорания как
источники энергии. 5

Глава 1. Принципы и показатели работы поршневых и комбинированных двигателей. 13
§ 1. Принципы работы двигателей. 13
§ 2. Показатели и характеристики двигателей. 31
§ 3. Принципы регулирования мощности и частоты вращения. 38

Глава 2. Топлива, моторные масла и охлаждающие жидкости для двигателей. 41
§ 4. Топлива. 41
§ 5. Моторные масла. 54
§ 6. Охлаждающие жидкости. 60

Глава 3. Конструкции основных деталей и механизмов. 63
§ 7. Основные маханизмы и системы двигателей. 63
§ 8. Силы, действующие на детали двигателя при его работе. 65
§ 9. Поршневая группа. 68
§ 10. Шатун и коленчатый вал. 72
§ 11. Механизм газораспределения и его детали. 79
§ 12. Корпус двигателя. 86
§ 13. Механизм передачи мощности от силовой турбины. 97

Глава 4. Агрегаты воздухоснабжения. 101
§ 14. Компрессоры. 101
§ 15. Газовая турбина. 109
§ 16. Турбокомпрессор. 110
§ 17. Охладители воздуха. 116

Глава 5. Системы двигателей. 120
§ 18. Впускная и выпускная системы. 120
§ 19. Топливные системы дизелей. 124
§ 20. Топливные системы двигателей с принудительным воспламенением. 140
§ 21. Топливные системы газовых двигателей. 151
§ 22. Системы зажигания. 156
§ 23. Смазочная система и система охлаждения. 166
§ 24. Пуск и реверсирование двигателей. 181
§ 25. Фильтрация воздуха. 186
§ 26. Глушение шума. 189
§ 27. Нейтрализация выпускных газов. 192
§ 28. Регулирование и авитоматизациядвигателей. 196
§ 29. Техническое диагностирование двигателей. 207

Глава 6. Конструкции поршневых и комбинированных двигателей. 212
§ 30. Автомобильные двигатели. 212
§ 31. Тракторные двигатели. 224
§ 32. Тепловозный комбинированный четырехтактный двигатель. 232
§ 33. Комбинированные двухтактные двигатели с противоположно движущимися поршнями. 235
§ 34. Судовые комбинированные двигатели. 241
§ 35. Мотоциклетный и лодочный двухтактные двигатели. 250
§ 36. Роторно-поршневые двигатели. 253
§ 37. Двигатели со свободно движущимися поршнями. 261
§ 38. Газовый двухтактный мотокомпрессор. 264
§ 39. Свайные дизель-моторы. 269
§ 40. Авиационный двигатель. 273
§ 41. Автомобильный двигатель Стирлинга. 277