Увеличение мощности ДВС

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет среднего профессионального образования

Машиностроительный колледж

Статья на тему

Увеличение мощности ДВС

Выполнил студент 2 курса группы мКС-18-2

Березников Павел Алексеевич

Содержание

Введение

1. История появления ДВС

2. Устройство ДВС

3. Увеличение мощности за счёт степени сжатия

4. Увеличение оборотистости двигателя

5. Тюнинг впуска/выпуска

6. Установка наддува

Заключение

Введение

В настоящее время существует множество тепловых двигателей. Самыми часто используемыми являются паровые турбины, а также двигатели внутреннего сгорания.

Паровая турбина широко используется в различной технике. Специфика паровых турбин в том, что в них пар или нагретый до высокой температуры газ вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала. КПД паровых турбин составляет 30%.

Наибольшее распространение получил двигатель внутреннего сгорания.

В современной технике двигатель внутреннего сгорания получил широкое распространение: на транспорте — сухопутном (на автомобилях и тепловозах), водном (на теплоходах), воздушном (на пассажирских самолетах и вертолетах), в сельском хозяйстве, в военном деле, вследствие своей неприхотливости и надежности.

Достоинство ДВС также небольшие размеры и простое устройство – сгорание топлива происходит внутри самого двигателя, поэтому не требуется огромная и сложная по строению котельная установка, которая используется в конструкции паровых турбин.

КПД двигателя внутреннего сгорания больше, чем у паровых турбин – 30 – 50%. Двигатель внутреннего сгорания используется в конструкции 89% городского транспорта и имеет большую популярность.

1 История появления ДВС

Первый двигатель внутреннего сгорания появился в 1860г. Его конструктором стал французский изобретатель Этьен Ленуар (1822 – 1900). Двигатель получил некоторое промышленное применение. Его мощность составляла 12 л. с. Двигатель представлял собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и светильного газа с зажиганием от постороннего источника.

В
60-х г. XIX в. немецкий изобретатель Н. Отто и инженер Ланген построили более совершенный ДВС (см. рисунок 1). Н. Отто не получил никакого систематического образования, был некоторое время мелким коммивояжером по продаже бакалейных товаров. В начале 1860-х годов заинтересовался 2-тактными двигателями Ленуара и привлек к финансированию своих проектов видного промышленника Лангена. При его поддержке Отто соорудил пригодный для использования двигатель, имевший КПД 22 %, и получил Золотую медаль на Парижской выставке 1867. Отто продолжал совершенствовать образцы и в 1876 создал 4-тактный газовый двигатель с синхронизацией впрыска и сгорания топлива. На двигатель такого типа был ранее получен патент французом А. Бо де Роша, но Отто первому удалось не только начертить двигатель на бумаге, но и построить его. В течение последующих десяти лет было продано свыше 30 тысяч таких двигателей.

Рисунок 1 – ДВС Н. Отто

2 Устройство ДВС

Интересно устройство различных двигателей внутреннего сгорания: все процессы, происходящие в цилиндре всех ДВС, периодически повторяются. Совокупность этих процессов называется рабочим циклом, а каждый из них — тактом. Если цикл состоит из четырех тактов, двигатель называется четырехтактным, если из двух — двухтактным.

И карбюраторные двигатели и дизели могут быть как четырехтактными, так и двухтактными. Рассмотрим строение четырехтактного карбюраторного двигателя .

Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень 3, соединенный при помощи шатуна 4 с коленчатым валом 5.

В
верхней части цилиндра имеется два клапана 1 и 2, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через клапан 1 в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи 6, а через клапан 2 выпускаются отработавшие газы. Дизельный двигатель имеет подобное строение, только через клапан 1 в цилиндр поступает не горючая смесь, а воздух. Также в дизеле нет запальной свечи, в место неё используется форсунка, служащая для постепенного впрыска топлива.

Рисунок 2 – Устройство ДВС

В цилиндре такого двигателя периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха. Температура газообразных продуктов сгорания достигает 600—800 °С. Давление на поршень при этом резко возрастает. Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним и коленчатый вал, совершая при этом механическую работу. При этом они охлаждаются, так как часть их внутренней энергии превращается в механическую энергию.

3 Увеличение мощности за счёт степени сжатия

Степень сжатия - это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

У
величение степени сжатия приводит к увеличению мощности и крутящего момента во всем диапазоне оборотов, при этом при той же выделяемой мощности двигателем потребление топлива будет меньшим. Пример: после увеличения степени сжатия автомобиль при движении со скоростью 100 км в час будет меньше расходовать бензина чем автомобиль с большей степенью сжатия на той же скорости. Но есть одно но. С увеличением степени сжатия двигатель становится более требовательным к октановому числу топлива. Для этого была составлена таблица зависимости степени сжатия от октанового числа (см. рисунок 3).

Рисунок 3 - Таблица зависимости степени сжатия от октанового числа

4 Увеличение оборотистости двигателя

Если тот же крутящий момент получить на более высоких оборотах то максимальная мощность двигателя увеличится.

Рисунок 4 – Формула мощности

Связано это с тем что мощность, есть произведение крутящего момента на обороты при котором этот момент образуется. Данный вид тюнинга может значительно повысить мощность вашего двигателя. Если планируется сильно повышать обороты то придется заменить все детали участвующие в работе, а они могут оказаться весьма дорогостоящими. Расход может стать очень большим, так как после доработки двигатель не может так же эффективно работать на малых оборотах, как раньше и придется пользоваться большими.

5 Тюнинг впуска/выпуска

Это самый распространенный вид тюнинга двигателя. Позволяет минимизировать потери давления на впуске и облегчить выпуск отработавших газов (см. рисунок 5). При применении на стандартном двигателе, все манипуляции с тюнингом впуска и выпуска малоэффективны и иногда прибавка даже не чувствуется. На подготовленном двигателе, данный вид тюнинга будет очень полезен и даже необходим.

Рисунок 5 – Установка дросселей на цилиндр в системе впуска

6 Установка наддува

Установка различных видов наддува позволяет искусственно увеличить рабочий объем двигателя. Во впускной коллектор воздух не засасывается, а подается под давлением благодаря установки турбонаддува или приводных нагнетателей. Чем больше давление на впуске тем больше мощности выдаст двигатель. Грубо говоря 1 атмосфера или 14 пси увеличивает мощность вдвое. Но будьте осторожные с давлением в двигателе, так как слишком высокое давление в неподготовленном двигателе может разрушить блок цилиндров, либо загнуть впускные / выпускные клапаны (см. рисунок 6).

Рисунок 6 – Загнутые клапаны цилиндра

Заключение

Существует множество видов увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания, конечно для повседневной езды он почти не нужен, так как инженеры рассчитали все возможные нагрузки которые могут представится двигателю.

Но если всё таки вы задумали увеличить мощность ДВС своего автомобиля, то убедитесь в его пригодности к тому или иному виду тюнинга. Если необходимо, то замените слабые детали, которые не смогут выдержать предполагаемой нагрузки.