«Двигатели внутреннего сгорания (ДВС)»
Цель занятия: Ознакомиться с устройством и принципом работы ДВС.
Задачи пеадгога:
познакомить с устройством ДВС и принципом его работы; научить применять полученные теоретические знания в конкретных ситуациях; развитие самостоятельности учащихся в процессе индивидуальной работы, воспитание взаимопомощи, формирование научного мировоззрения.Задачи учащегося:
В ходе урока узнать устройство и принцип действия ДВС. Узнать понятия: двигатель внутреннего сгорания, такты работы двигателя, мертвая точка, выхлопные газы.Наглядные пособия:
Модель ДВС. персональный компьютер с мультимедийным проектором. Двухтактный ДВС.План урока:
1. Орг. момент.
2. Проверка первоначальных знаний.
3. Новый материал: двигатель внутреннего сгорания.
4. Практическая работа.
5. Подведение итогов. ( проверка полученных знаний).
Ход урока:
Педагог: Здравствуйте, ребята! Можете присаживаться на свои места. Сегодня у нас новый этап постройки нашей самодельной машины: выбор и установка двигателя.
Учащийся: Полная готовность класса к уроку, быстрое включение учащихся в рабочий режим.
Педагог: Хотелось, чтобы вы не просто взяли какой то двигатель внутреннего сгорания и установили в нашу машину, а знали, как устроен и работает двигатель внутреннего сгорания (далее ДВС), хорошо зная все принципы работы ДВС, Вы сможете быстро и правильно диагностировать его неполадки. Да и вообще, в ознакомительных целях знание принципов работы не помешает.
Учащийся: Внимательно слушают.
Педагог: ДВС – это сердце любого автомобиля. Почему же он так называется?
Учащийся: потому что топливо сгорает внутри.
Педагог: Двигатель внутреннего сгорания был изобретен в 1860 г. французским механиком Э. Ленуаром. Свое название он получил из-за того, что топливо в нем сжигалось не снаружи, а внутри цилиндра двигателя. Аппарат Ленуара имел несовершенную конструкцию, низкий КПД (около 3%) и через несколько лет был вытеснен более совершенными двигателями.
Наибольшее распространение среди них получил четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, сконструированный в 1878 г. немецким изобретателем Н. Отто.
Двигатели Ленуара и Отто работали на смеси воздуха со светильным газом. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания был создан в 1885 г. немецким изобретателем Г. Даймлером. Примерно в это же время бензиновый двигатель был разработан и - товичем в России. Горючая смесь (смесь бензина с воздухом) приготовлялась в этом двигателе с помощью специального устройства, называемого карбюратором.
Малая масса, компактность, сравнительно высокий КПД обеспечили ему применение не только в транспорте, но и в бензопилах, бензокосилках, культиваторах, то есть в быту. Для нашей машины мы выбрали двухтактный двигатель от мотоцикла «Минск» Белорусского производства. Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке
Двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Внутри цилиндра движется поршень - металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем - пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит с помощью топливной смеси, в которое подмешано необходимое количество масла. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двигателя (это та полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно выдерживать высокие температуры и сгорая вместе с топливом оставлять минимум зольных отложений.
Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двигателе осуществляется за два такта.
Такт сжатия.
Такт сжатия. Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень находится на рис. 2, далее это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня (положение поршня на рис.3, далее ВМТ), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.
Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.
Когда поршень дойдет до выпускного окна (1 на рис. 4), оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно (1 на рис. 5) и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.
Далее цикл повторяется.
Практическая работа:
Ученики делятся на группы по два-три человека и начинают разбирать двухтактный ДВС.
После каждого этапа разборки пояснение от педагога.
1.Сняли головку цилиндра.
Педагог: Под головкой цилиндра мы видим камеру сгорания где происходит воспламенение горючей смеси.
В головке цилиндра имеется резьбовое отверстие для свечи зажигания ( педагог показывает свечу зажигания), которая воспламеняет горючую смесь.
2.Сняли цилиндр.
Педагог: Если заглянуть внутрь цилиндра то можно увидеть впускное и выпускные окна. Здесь же мы видим поршень, в канавки которого вставлены пружинящие кольца.
3.Выбили палец крепления поршня и шатуна.
Педагог: Здесь мы видим шатун, который передает возвратно поступательные движения поршня коленчатому валу.
4.Окончательно располовинили двигатель.
Педагог: Здесь мы видим коленчатый вал который преобразовывает один тип механического движения в другой, а именно: поступательное во вращательное.
Коленчатый вал и маховик составляют одно целое выполняя роль щёк и противовесов коленвала. Маховик нужен для того, чтобы служить аккумулятором механической энергии с функцией стабилизатора. Если бы не маховик, сидящим в машине не понравились бы непрерывные рывки при движении, возникающие в момент сгорания смеси в цилиндрах. Да и шестеренки, валы и прочие детали, не долго бы проработали в таком "ударном" режиме непрерывных резких толчков. Обратите внимание на корпус кортера где устанавливается подшипник и сальник коленвала. Сальник служит для герметизации кривошипной камеры. Теперь собираем двигатель в обратном порядке.
5.Сборка двигателя в обратном порядке.
При сборке идет непринужденная беседа на тему ДВС.
Практическая работа: установка ДВС на карт.
При установке двигателя идет беседа с целью выяснения полученных знаний.
Вопросы к беседе:
Педагог: Сегодня вы получили некоторые знания по двухтактному ДВС, которое пригодится вам в жизни. Жду всех на следующем занятии. До свидания.
Учащиеся: До свидания.
