В процессе проведения работы над итоговым индивидуальным проектом по физике на тему "Строение и работа двигателя внутреннего сгорания" учащиеся 9 класса рассмотрели и подробно описали историю создания ДВС, а также разобрали и классифицировали его основные понятия и свойства.

Подробнее о работе:

В исследовательской работе по физике на тему «Строение и работа двигателя внутреннего сгорания» обучающиеся 9 класса выяснили для чего был придуман двигатель, а также разобрали общее устройство и принципы работы двигателя, и конечно же подкрепили работу яркими иллюстрациями.

Содержание индивидуального исследовательского проекта по физике о строении и работе двигателя внутреннего сгорания (ДВС) учеников 9 класса отражает выводы о том, что они справились с поставленными в проекте целями, а именно разобрали что такое двигатель, его основные цели и историю создания двигателя.

Оглавление

Введение

1. История создания двигателя внутреннего сгорания
2. Для чего был придуман двигатель?
3. Общее устройство и работа двигателя
4. Основные понятия о двигателе внутреннего сгорания

Заключение

Основная цель проекта: рассказать и показать общее устройство и работу двигателя внутреннего сгорания.

В этом индивидуальном проекте по физике будет рассказано в подробностях и мелочах о двигателе внутреннего сгорания, для чего он нужен, история ДВС, а также как он работает.

Давайте познакомимся с некоторыми сведениями из истории создания двигателей.
Пожалуйста, обратите внимание, что текущие проекты возникали и реализовывались одновременно в разных странах. Конструкции двигателей совершенствовались шаг за шагом. Более того, старые идеи часто становились передовыми благодаря новым технологиям.

В 1690 году французский физик и английский механик разработали паровую атмосферную машину периодического действия. В 1763 году русский инженер-теплотехник Иван Ползунов разработал проект паровой машины непрерывного действия, который был реализован 2 года спустя. В 1769 году французский инженер построил первый колесный трактор с паровым двигателем для нужд артиллерии.

После 15 минут работы такого трактора в него перестали загружать дрова или уголь. В 1774 году английский механик создал паровой двигатель. В 1824 году французский инженер опубликовал работу, в которой размышлял о движущей силе огня и машинах, способных развивать эту силу. В 1816-1840 годах английский физик разработал двигатель внешнего сгорания.

Такой двигатель может работать на любом виде топлива. Его двигатели были малотоксичными, бесшумными и в настоящее время считаются перспективными. В 1860 году французский инженер разработал двигатель внутреннего сгорания, работающий на газообразном топливе. В нем рабочий процесс осуществлялся за один оборот коленчатого вала. То есть за два цикла горючая смесь воспламенилась от электрической искры. Несмотря на низкий КПД (45%), эти двигатели пользовались популярностью во Франции и Великобритании. В 1876 году немецкий механик сконструировал четырехтактный двигатель. В 1884 году шведский ученый создал паровую турбину.

В 1888 году один француз изобрел парогенератор мгновенного действия. Этот двигатель стал пределом совершенства паровых машин. В 1897 году немецкий инженер создал двигатель внутреннего сгорания, работающий на керосине. Топливо подавалось в камеру сгорания этого двигателя сжатым воздухом и воспламенялось за счет сжатия топливовоздушной смеси внутри цилиндра. В 1908-1911 годах на Московском локомотивном заводе, расположенном в Коломне, был создан первый в мире горизонтальный двухтактный дизельный двигатель с противоположным движением поршня. В 1986 году компания Bosch начала массовое производство топливных насосов высокого давления с электронной системой управления впрыском топлива.

С каждым годом людей становилось все больше и больше, в результате чего государству нужно было куда-то расселять людей. В городе уже не хватало места, поэтому они переезжали и жили в деревнях. Уже тогда люди старались жить лучше, но в деревнях не было работы и поэтому они старались работать в городах. Из этого можно понять, что людям нужен транспорт.

Одной из главных причин создания двигателей были перевозки и перевоз пассажиров и грузов.
Следующей причиной стало военное дело. Необходимо перевозить боеприпасы, самолеты должны быть быстрее, а автомобили - мощнее. Оказывается, еще одной задачей двигателя является военное дело.

Основным источником энергии для автомобиля или другого транспортного средства является двигатель внутреннего сгорания. В этом случае в зависимости от типа используемого топлива двигатель делится на:

1. бензиновый,
2. дизельный,
3. газовый.

Двигатели работают на жидком «бензиновом» топливе. В бензиновом двигателе смесь бензина и воздуха воспламеняется и сгорает внутри цилиндра от электрической искры. В этом случае на свече зажигания образуется электрическая искра. Дизельные двигатели работают на специальном дизельном топливе. В дизельных двигателях топливно-воздушная смесь воспламеняется сама. А поскольку топливно-воздушная смесь воспламеняется сама, в дизельных двигателях свечи зажигания не используются. Газовые двигатели - это двигатели с принудительным зажиганием. Они работают на метане или пропане.

В газовых двигателях газ смешивается с воздухом в специальном смесителе перед подачей в цилиндры двигателя. Но в целом по принципу работы такие двигатели практически не отличаются от бензиновых. Несмотря на некоторые различия, работа всех перечисленных двигателей основана на одном и том же свойстве, а именно на свойствах газов расширяться при нагревании. То есть во время сгорания топлива воздух, поступающий в цилиндр, расширяется. В этом случае в цилиндре нагревается давление, воздух подается на поршень. Из-за этого давления поршень движется вниз.

Двигаясь вниз, поршень через шатун воздействует на коленчатый вал. В результате коленчатый вал начинает вращаться, поэтому его легче понять, двигатель можно сравнить с ногой велосипедиста, которая нажимает на педаль. В этом случае поршень можно сравнить с коленом велосипедиста. Шатун находится с голенью стопы, а педаль - с коленчатым валом. В этом случае колено движется вверх и вниз, а педаль вращается дальше. Вращательное движение педали через звездочки и цепь передается на колесо. Нечто подобное происходит в реальном автомобильном двигателе. В целом, двигатели внутреннего сгорания являются наиболее распространенным типом двигателей.

Однако в автомобилях, хотя двигатели внутреннего сгорания являются наиболее распространенными, они имеют существенный недостаток, а именно низкий КПД. В частности, когда двигатель внутреннего сгорания работает на 10 литрах сжигаемого топлива, для выполнения полезной работы используется всего около 2 литров. Оставшиеся 8 литров буквально вылетают в трубу. По этой причине КПД современных двигателей обычно составляет чуть более 20%. Но даже это не останавливает использование этого двигателя, поскольку он еще не изобретен.

Мы рассмотрим этот вопрос на примере одноцилиндрового двигателя и так как мы уже выяснили, что в цилиндре двигателя есть поршень. Он может двигаться только вверх и вниз. Крайнее верхнее положение, которого может достичь поршень, называется верхней мертвой точкой. Соответственно, самое нижнее положение поршня называется нижней мертвой точкой. Расстояние, которое проходит поршень, называется ходом поршня.

Следующий термин - камера сгорания. Его также называют камерой сжатия. Камера сгорания - это зазор, который остается между головкой блока цилиндров и поршнем, когда поршень находится в верхней мертвой точке. Рабочий объем двигателя - это сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя.

Рабочий объем двигателя обычно указывается в технических характеристиках транспортного средства. Чем больше рабочий объем двигателя, тем больше мощность двигателя. И последний термин, который мы рассмотрим, - это термин «такт». Это название процесса, который происходит в цилиндре. Для одного хода поршня рассмотрим рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя.

Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя состоит из следующих циклов. Ввод первого тайма. Второй момент сжатия. Третий период расширения. Четвертое издание. Теперь мы рассмотрели рабочий цикл бензинового двигателя. Надо сказать, что по сравнению с бензиновым двигателем рабочий цикл дизельного двигателя протекает почти так же гладко, но есть важные отличия.

Давайте подробно рассмотрим рабочий цикл дизельного двигателя. На первом такте впуска чистый воздух без топлива всасывается в цилиндр дизельного двигателя. Затем в течение следующего цикла чистый воздух сжимается. В этом случае он сжимается настолько сильно, что нагревается до температуры выше 600 градусов по Цельсию. Затем, в конце цикла сжатия в дизельном двигателе, вместо искры в цилиндр поступает порция топлива. Оказавшись в среде горячего воздуха, топливо немедленно воспламеняется. Затем топливо сгорает, за счет чего происходит работа. После работы наступает такт освобождения.

В связи с тем, что в дизельных двигателях топливо воспламеняется само по себе, в дизельных двигателях свечи зажигания не используются. Но поршень не обладает такой большой мощностью и мощностью для равномерной и большой скорости машины. Большинство автомобилей оснащено 4-цилиндровыми двигателями.

Механизмы и системы двигателя:
Теперь мы рассмотрели, как работает двигатель автомобиля. Надо сказать, что настоящий двигатель на самом деле намного сложнее и состоит из большого количества элементов. В частности, абсолютно все бензиновые двигатели включают в себя кривошипно-шатунный механизм.

1. Кривошипно-шатунный механизм:

Он необходим, чтобы превратить прямолинейное движение поршня. Во вращательное движение коленчатого вала кривошипно-шатунный механизм состоит из следующих деталей: поршень, шатун,. В поршне имеются канавки вдоль контакта со стенками камеры сгорания. Они содержат резиновые кольца для уплотнения. Следующей деталью поршневой системы является поршень. Необходимо соединить поршень и шатун.

В свою очередь, шатун состоит из штока верхней головки и нижней головки. В верхнюю головку шатуна вставлен поршневой палец. Благодаря этому поршень соединяется с шатуном. Нижняя головка шатуна является съемной. С помощью нижней головки шатун крепится к коленчатому валу. Коленчатый вал имеет четыре шейки шатуна, к которым прикреплены шатуны. К переднему торцу коленчатого вала прикреплены шестерня, корпус и ведущая шестерня распределительного вала. Маховик прикреплен к задней части коленчатого вала.

2. Газораспределительный механизм:

Основное назначение газораспределительного механизма, это своевременный впуск в цилиндр горючей смеси и выпуска отработавших газов. Из каких деталей состоит этот механизм? Сейчас мы это и рассмотрим. Первое наперво он состоит из распределительных валов. Они имеют специальные элементы, которые называются кулачками.

С помощью этих кулачков происходит управление работой клапанов. Клапан внешне чем то похож на гвоздь. Клапан состоит из стержня и головки. Головка клапана плотно закрывает гнездо впускного или выпускного канала. Пока одни кулачки давят на к на клапана, противоположные ему находятся на половину движения первого.

3. Система охлаждения:

Очевидно, что при своей работе двигатель интенсивно греется. Происходит это, потому что сгорающее внутри двигателя топливо нагревает цилиндры и поршни. Если не охлаждать двигатель, то он придёт в негодность. С целью отвода излишков тепла в двигателе, применяется система охлаждения.

На современных автомобилях используются жидкостные системы охлаждения. Здесь находятся радиатор, теплоотводные трубки, насос, расширительный бачок. Для охлаждения жидкостью используется не вода, а различные антифризы. Такое хорошее охлаждение двигателя происходит из-за циркуляции жидкости по трубкам.

4.Система питания:

Эта система необходима для подачи топливного воздушной смеси в цилиндры двигателя. В качестве топлива для современных двигателей применяется бензин различных марок. Типы питания бензиновых двигателей используют и инжекторные, и карбюраторные. Инжекторная система позволяет достичь большей мощности и лучших характеристик работы. Так же позволяет повысить экологичность работы.

В этом индивидуальном исследовательском проекте по физике я рассказал о том, что такое двигатель внутреннего сгорания (ДВС), изучил его строение и работу, основные цели, историю создания двигателя и много чего ещё.