Основные особенности развития ДВС в 20 веке

Сегодня насчитывается почти 120 тысяч подобных транспортных средств. Стоит отметить, что сейчас начался новый пик производства подобных инженерных решений и уже в ближайшее время ожидаются новинки от таких фирм, как: Хонда", "Нисан", "Мазда", "Дженерал Моторс" и "Форд".Эксплуатационные характеристики гибридных автомобилей впечатляют. НаминивэнеEstima, произведенным фирмой "Тойота", расход топлива составляет 3,48 л/(100 км), а на "Приус" были достигнуты минимальные показатели расхода топлива 2,8 л/(100 км). Фирма "Хонда" на автомобиле Insight в городских условиях обеспечила расход на уровне 3,8 л/(100 км). Фирма "Дженерал Моторс" объявила о 30-процентном снижении расхода топлива на своем автомобиле с КЭУ.Безусловно, достижение подобных преимуществ приводит к недостаткам, представленным на рисунке 4.2. Очевидно, что существенным из трёх представленных недостатков является высокая стоимость. Установка дополнительного оборудования не только приводит к росту параметров массы автомобиля, но и значительно повышает цену на него (на 15-20 % по сравнению с альтернативными не гибридными вариантами).Рост стоимость вызван и трудоемкостью процесса сборки, а также необходимости в цветных металлах, которые используются в электродвигателе, электрогенераторе, аккумуляторе др.Еще один недостаток КЭУ – необходимость оптимизации характеристик ДВС на различных режимах и при различных частотах вращения вала в зависимости от требуемой для автомобиля мощности, т.е. для различных условий работы ДВС в городских условиях и на магистралях. При движении автомобиля в городских условиях на малых скоростях от 10 до 60 км/ч ДВС работает в диапазоне малых нагрузок и малых частот вращения вала.Рис. 4.2. Недостатки гибридных автомобилейРеальные режимы работы (ДВС) находятся далеко от зоны минимальных удельных расходов топлива. Исходя из вышеизложенного, необходимо осуществить изменение формы универсальной характеристики с целью смещения зоны минимальных удельных расходов топлива из области больших частот вращения вала и нагрузок в зону малых оборотов и средних нагрузок. Осуществление этого мероприятия весьма сложно и малоэффективно из-за известных на текущий момент недостатков методов совершенствования рабочих процессов ДВС, связанных с ухудшением показателей экономичности при больших частотах вращения вала и нагрузках.В итоге, для получения наибольшего эффекта по снижению расхода топлива и СО2 (парникового газа), а также выброса вредных веществ, необходимо уменьшение литража ДВС (не менее чем двое), с тем, чтобы соединить режимы работы в условиях города автомобиля с зоной наименьших удельных расходов топлива.5 Двигатели внутреннего сгорания В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯДВС классифицируются по различным признакам, представленным на рисунке 5.1. Рис. 5.1. Классификация ДВСВ предыдущем разделе была подробно рассмотрена история появления и развития ДВС, начиная от конца 19-го века, заканчивая рубежом веков с нынешним 21-м столетием. В настоящее время существуют следующие разновидности ДВС, представленные на рисунке 5.2.Рис. 5.2. Классификация двигателей внутреннего сгорания. Отличительной особенностью поршневых двигателей является то, что камера сгорания находится в салоне, а тепловая энергия трансформируется в механическую благодаря кругло-шатунному механизму.В газовой турбине энергия преобразуется за счет ротора с клиновидными лопатками.В жидкостно-ракетном двигателе энергия сгорающего топлива трансформируется непосредственно в энергию реактивной газовой струи.Согласно [5] выделяют роторно-поршневые двигатели (двигатели Вранкеля), позволяющие преобразовать энергию с помощью вращения рабочими газами ротора (рисунок 5.3).Рис. 5.3. Двигатель ВранкеляНаиболее распространенный поршневойДВС, представленный на рисунке 5.4., различается на двухтактных и четырёхтактный.Рис. 5.4. Четырёхтактный ДВСЧетырехтактный ДВС за счет более высокого КПД эксплуатируется практически во всех отраслях промышленности.Рабочий цикл четырёхтактных ДВС, представленный на рисунке 5.5, включает в себя:– впуск;– сжатие заряда;– рабочий хода;– выпуск.Рис. 5.5. Режимы работы четырёхтактного ДВСРабочие такты изменяются благодаря специальному газораспределительному механизму, который обычно включает в себя:– один или два распределительных вала;– систему толкателей и клапаны, которые позволяет осуществлять смену фазы. В ряде ДВС для обеспечения смены фазы применяют золотниковые гильзы (Рикардо), которые обладают впускными и/или выхлопными окнами. Сообщение полости цилиндра с коллекторами в этом случае обеспечивалось радиальным и вращательным движениями золотниковой гильзы, окнами открывающей нужный канал. По причине инерционности газов, времени возникновения газового ветра такты впуска, рабочего хода и выпуска в реальном четырёхтактном цикле перекрываются. Данное явление получило название перекрытия фаз газораспределения. Рост оборотов двигателя приводит к увеличению перекрытия фаз. Возрастание последней приводит к снижению крутящего моментаДВС при низких оборотах. По этой причине в сегодняшних ДВС применяют устройства, которые позволяют изменять фазы газораспределения в процессе работы. ЗаключениеВ ходе выполнения реферата по изучению истории развития ДВС было выявлено, что первые предпосылки к созданию устройства датируются 18-м веком. Целый ряд изобретателей занимался тем, что пытался найти способы получения механической энергии из энергии топлива. В начале 20-го века ДВС были ещё одноцилиндровыми. Однако необходимость в повышен мощности двигателей заставляла увеличивать не только объем, но и количество цилиндров. К середине20-го столетия стали производиться четырёхцилиндровые ДВС, которые и модернизировались на протяжении всего века. Одним из основных параметров в конце прошлого тысячелетия при оценке ДВС стали экологические нормы. Поэтому многие компании стали искать пути решения, позволяющие снизить токсичность отходов. Одним из таких способов стало внедрение гибридных автомобилей. Во второй части реферата представлены различные классификации современных ДВС. Подробно рассмотрены этапы работы четырехтактного двигателя. Список литературыhttp://mirznanii.com/a/320197/istoriya-razvitiya-dvsПлотников Л. В. Системы двигателей внутреннего сгорания. / Л. В. Плотников. Екатеринбург: УрФУ, 2012. http://ustroistvo-avtomobilya.ru/istoriya/bolshaya-istoriya-avtomobilya-rozhdenie-i-razvitie-avtomobilya/https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%B3%D0%BE%D0%BD_%D0%9D%D0%90%D0%9C%D0%98Тимошенко Н.Д. Системы двигателей внутреннего сгорания конспект лекций ч. 1/ Екатеринбург: УГТУ, 2009. 154 с.http://dvpt.narod.ru/ru/history/index05/index.htm