Содержание

ВОЗДУШНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Подача воздуха в двигатель: устройство и схема работы
Система подачи воздуха на бензиновых двигателях
Система подачи воздуха в дизельный двигатель
Поршневой двигатель работающий на сжатом воздухе

ВОЗДУШНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Начнем рассматривать каждую часть такого воздушного двигателя по отдельности. Данный двигатель способен дать от 500 до 1000 оборотов в минуту и благодаря применению маxовика обладает приличной мощностью. Запаса сжатого воздуxа в резонаторе xватает на 20 минут непрерывной работы двигателя, но можно и увеличить время работы, если в качестве резервуара использовать автомобильное колесо. Данный двигатель может работать и с паром. Принцип работы состоит в следующем — цилиндр с припаянной к одной из его сторон призмой имеет отверстие в своей верxней части, которое проxодит и через призму качается вместе с укрепленной в нем осью в подшипнике стойки.

Справа и слева от подшипника сделаны два отверстия, одно для впуска воздуxа из резервуара в цилиндр, второе для выпуска отработанного воздуxа. Первое положение работы двигателя показывает момент впуска воздуxа (отверстие в цилиндре совпадает с правым отверстием в стойке). Воздуx из резервуара войдя в полость цилиндра давит на поршень и толкает его вниз. Движение поршня через шатун передается к маxовику, который поворачиваясь, выводит цилиндр из крайнего правого положения и продолжает вращаться. Цилиндр принимает вертикальное положение и в этот момент впуск воздуxа прекращается, так как отверстия цилиндра и стойки не совпадают.

Благодаря инерции маxовика движение продолжается и цилиндр переxодит уже в крайнее левое положение. Отверстие цилиндра совпадает с левым отверстием в стойке и через это отверстие отработанный воздуx выталкивается наружу. И цикл повторяется снова и снова.

Детали воздушного двигателя

ЦИЛИНДР — изготавливается из латунной, медной или стальной трубки с диаметром 10 — 12 мм,. В качестве качестве цилиндра можно использовать латунную гильзу ружейного патрона подxодящего калибра. Трубка должна иметь гладкие внутренние стены. На цилиндр нужно напаять выпиленная из куска железа призма, в которой плотно укреплен винт с гайкой (ось качания), выше винта, на расстоянии 10 мм от его оси, просверлено через призму внутрь цилиндра отверстие диаметром 2мм для впуска и выпуска воздуxа.

ШАТУН — выпиливают из латунной пластинки толщиной 2 мм. один конец шатуна расширение в котором сверлят отверстие с диаметром 3 мм для пальца кривошипа. Другой конец шатуна, предназначен для впайки в поршень. Длина шатуна 30 мм.

ПОРШЕНЬ — отливают из свинца непосредственно в цилиндре. Для этого в жестяную банку насыпают суxой речной песок. Затем заготовленную для цилиндра трубку вставляем в песок, оставляя снаружи выступ 12мм. Для уничтожения влаги, банку с песком и цилиндр нужно прогреть в печи или на газовой плите. Теперь нужно расплавлять свинец в цилиндр и сразу же нужно погружать туда шатун. Шатун нужно установить точно в центре поршня. Когда отливка остынет , из банки с песком вынимают цилиндр и выталкивают из него готовый поршень. Все неравномерности сглаживаем мелким напильником.

СТОЙКИ ДВИГАТЕЛЯ — нужно изготовить согласно размерам которые указаны на фотографии. Его делаем из 3 — миллиметрового железа или латуни. Высота основной стоки 100 мм. В верxней части основной стойки сверлят по центральной осевой линии отверстие диаметром 3мм, которое служит подшипником для оси качания цилиндра. Два самыx верxниx отверстия диаметром по 2 мм сверлим по окружности радиусом 10 мм, проведенной от центра подшипника оси качания. Эти отверстия расположены по обе стороны от осевой линии стойки на расстоянии 5 мм от нее. Через одно из этиx отверстий воздуx поступает в цилиндр, через другое — выталкивается из цилиндра. Вся конструкция воздушного двигателя собрана на основной стойке, которая сделана из дерева с толщиной примерно 5 см.

МАXОВИК — можно подобрать готовый или отлить из свинца (раньше выпускались машинки с инерционным двигателем, там присутствует нужный нам маxовик). Если вы все же решили отлить его из свинца, то не забудьте в центре формы установить вал (ось) с диаметром 5мм. Размеры маxовика также указаны на рисунке. Для крепления кривошипа на одном конце вала имеется резьба.
КРИВОШИП — выпиливаем из железа или латуни с толщиной 3 мм по рисунку. Палец кривошипа можно изготовить из стальной проволки с диаметром 3 мм и впаивается в отверстие кривошипа.
КРЫШКА ЦИЛИНДРА — изготовливаем и 2-х миллиметровой латуни и после отливки поршня припаивают к верxней части цилиндра. После сборки всеx частей двигателя собираем его. В пайке латуни и стали следует использовать мощный советский паяльниик и соленую кислоту для прочной пайки. Резервуар в моей конструкции применен от краски, трубки резиновые. Мой двигатель собран чуть по иному, размеры я поменял, но принцип работы тоже самое. Двигатель раньше у меня работал часами, к нему был подключен самодельный генератор переменного тока. Такой двигатель особенно может заинтересовать моделистов. Используйте двигатель там, где сочтете нужным и на сегодня все. Удачи в сборке — АКА

Форум по обсуждению материала ВОЗДУШНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Подача воздуха в двигатель: устройство и схема работы

Принцип работы бензинового или дизельного двигателя внутреннего сгорания основан на преобразовании высвобождающейся в результате сжигания топлива энергии в полезную механическую работу. При этом в цилиндрах ДВС горит не только солярка, газ или бензин, а так называемая топливно-воздушная смесь.

Другими словами, для эффективного сжигания заряда на определенное количество топлива необходимо подать в камеру сгорания часть воздуха. Независимо от того, является ли двигатель атмосферным, компрессорным или турбированным, воздух берется из атмосферы.

За его забор и дальнейшую подачу в нужном количестве непосредственно в цилиндры мотора отвечает целый ряд отдельных элементов, которые входят в общую впускную систему двигателя. Далее мы поговорим о том, как реализована подача воздуха в двигатель, а также какое устройство и особенности имеет система подачи воздуха в двигатель на бензиновых и дизельных моторах.

Система подачи воздуха на бензиновых двигателях

Сразу отметим, что останавливаться на моторах, которые оборудованы устаревшей карбюраторной системой, мы не будем. Речь пойдет о ДВС с инжектором. В качестве примера давайте рассмотрим общее устройство системы подачи воздуха на модели авто с инжекторным двигателем.

Добавим, что хотя на разных моделях отечественного и иностранного производства схема реализации может несколько отличаться, общий принцип и конструкция остаются одинаковыми.

Система подачи воздуха состоит из следующих базовых элементов:

воздухозаборник;
воздушный фильтр в корпусе;
впускной патрубок (патрубок впускной трубы);
дроссельный патрубок;
ресивер;

Воздухозаборник на разных автомобилях представляет собой пластиковую деталь, через которую атмосферный воздух «засасывается» в двигатель. Элемент обычно установлен в подкапотном пространстве так, чтобы забирать воздух по ходу движения авто, находится в области чуть ниже передних фар, ближе к радиаторной решетке, справа или слева. Такое место расположения позволяет эффективно забирать необходимое количество воздуха на разных режимах работы ДВС.

Исключением можно считать мощные внедорожники и специально подготовленные для офф-роадинга автомобили, у которых воздухозаборник обычно выносится отдельно и выводится наружу. Как правило, в этом случае предполагается, что автомобиль будет преодолевать глубокие водные преграды, а вынос воздухозаборника позволяет избежать гидроудара в результате попадания воды в цилиндры двигателя.

Следующим элементом является корпус воздушного фильтра и сам фильтр, который установлен внутри него. Обычно на большинстве автомобилей корпус с фильтром устанавливается в передней части моторного отсека, дополнительно под корпусом могут использоваться резиновые уплотнители-опоры. Что касается фильтра, фильтрующий элемент обычно является бумажным, площадь фильтрующей поверхности максимально увеличена.

В корпусе воздушного фильтра на многих авто также установлен важный электронный датчик ДМРВ (датчик массового расхода воздуха). Также этот датчик может располагаться и на других элементах системы до дроссельной заслонки.

Дроссельный патрубок крепится к ресиверу и дозирует объем воздуха, который подается во впускную трубу. За количество поступающего в мотор воздуха отвечает дроссельная заслонка, которая при помощи специального привода соединена с педалью газа. Еще на многих современных ТС педаль газа может быть электронной, то есть не имеет прямой связи с дроссельным узлом. В этом случае после нажатия на акселератор соответствующий сигнал подается на электродвигатель, управляющий дроссельной заслонкой.

Еще добавим, что дроссельный патрубок также имеет в своей конструкции ДПДЗ (датчик положения дроссельной заслонки) и РХХ (регулятор холостого хода). Благодаря наличию ДПДЗ на электронный блок управления двигателем (ЭБУ) подается сигнал, по которому контроллер «понимает», на какой угол открыта заслонка. На основании сигналов от ДМРВ, ДПДЗ и ряда других датчиков ЭБУ корректирует уровень подачи топлива в цилиндры через инжекторные форсунки в соответствии с тем или иным режимом работы ДВС.

Что касается РХХ, данный регулятор устанавливается на корпусе дроссельного узла. Фактически указанный регулятор является шаговым двигателем, к которому присоединен конусный шток-клапан. Если просто, шток РХХ выдвигается или, наоборот, втягивается благодаря работе шагового электродвигателя. Управляющий сигнал на шаговый двигатель формирует ЭБУ.

Такое решение позволяет поддерживать и гибко изменять количество оборотов холостого хода тогда, когда дроссельная заслонка закрыта, то есть воздух идет в обход. Другими словами, РХХ управляет количеством воздуха, который подается по специальному каналу в обход закрытой дроссельной заслонки на холостом ходу.

Когда клапан-шток выдвигается полностью, его конусная часть перекрывает подачу воздуха мимо заслонки (клапан РХХ закрыт). Когда происходит его открытие, увеличивается количество воздуха, которое нарастает пропорционально степени смещения штока от седла. Общая степень перемещения штока напрямую зависит от количества шагов, которые выполнил шаговый электродвигатель.

Если двигатель холодный и работает на холостом ходу, тогда ЭБУ до прогрева «держит» завышенные (прогревочные) обороты ХХ и гибко реагирует на любые изменяющиеся нагрузки (включение габаритов, фар, климатической установки и т.д.) путем поднятия оборотов холостого хода. Это позволяет мотору стабильно работать.

После того, как двигатель прогреется, контроллер уменьшает количество подаваемого воздуха через РХХ и стремится всегда поддерживать строго определенную частоту вращения коленвала, однако на многих авто при изменении нагрузки в режиме ХХ блок управления все еще способен кратковременно повысить обороты.

Еще отметим, что когда водитель выключает зажигание, ЭБУ сначала переводит шток РХХ в закрытое положение, после чего приоткрывает клапан на нужное количество шагов, чтобы создать условия в виде достаточной подачи воздуха для нормального запуска агрегата в момент повторного пуска ДВС.

Система подачи воздуха в дизельный двигатель

Как известно, современный дизельный двигатель на разных автомобилях и спецтехнике обычно оснащается турбокомпрессором. Также данное решение активно используется и на турбобензиновых ДВС.

Другими словами, для получения необходимой отдачи от моторов силовую установку дополнительно турбируют. Дизельный агрегат с турбонаддувом получил название турбодизель. Давайте остановимся на схеме подачи воздуха в такие моторы более подробно.

Как и в случае с бензиновыми ДВС, система питания дизельных моторов воздухом предполагает его забор из атмосферы, очистку поступающего воздуха и дальнейшую подачу в цилиндры. При этом воздух дополнительно проходит через турбину, охлаждается и уже затем поддается в камеру сгорания, причем нагнетается под давлением.

На примере турбодизеля стоит выделить следующие элементы системы питания воздухом:

воздухозаборник;
воздухоочиститель (воздушный фильтр);
турбокомпрессор;
специальный воздушный радиатор (интеркулер);
впускной коллектор;

С функцией воздухозаборника и воздушного фильтра мы уже ознакомились при рассмотрении атмосферного бензинового мотора. Что касается турбодвигателей на спецтехнике, которая работает в условиях сильной запыленности и общего загрязнения воздуха, используется многоступенчатая система очистки (двух или даже трехступенчатые схемы). В конструкцию может быть включен инерционный предварительный очиститель воздуха и другие подобные решения.

Итак, после прохода через фильтры, воздух втягивается в турбокомпрессор. После турбины воздух идет по трубопроводам уже под давлением, проходя через так называемый воздушный радиатор. Дело в том, что после сжатия в турбине воздух нагревается. При этом если его охладить перед подачей в цилиндры, тогда общая масса воздуха увеличивается.

В результате такого снижения температуры в камеру сгорания удается подать больше воздуха, что позволяет более полноценно и эффективно сжечь топливо, добиться прироста мощности, улучшенной экономичности и снизить токсичность выхлопа.

Далее сжатый и охлажденный воздух попадает во впускной коллектор, а затем и в цилиндры дизельного двигателя. Что касается турбокомпрессора, данное устройство использует энергию отработавших газов. Если просто, газы под давлением вращают турбинное колесо, за счет такого вращения начинает крутиться и компрессорное колесо, которое закреплено на одном валу вместе с турбинным колесом. Затем выхлоп после турбины попадает в выпускную систему ТС и выводится в атмосферу.

Поршневой двигатель работающий на сжатом воздухе

Здравствуйте, уважаемые читатели!

Из ниже приведенной статьи вы узнаете, как своими руками сделать поршневой двигатель из дерева. Дальнейшее описание и инструкция взяты с YouTube канала «Matthias Wandel».

Один из друзей мастера является моделистом – конструктором. Он создает различные модели кораблей, машин и разнообразные электростанции. Именно он и попросил своего друга изготовить модель поршневого двигателя из дерева, который работал бы на сжатом воздухе.

Вот так выглядит примерный чертеж и детали данного двигателя.

Для изготовления данного двигателя потребовались следующие материалы и инструменты:

— небольшой кусок фанеры 10 мм.;
— деревянный брусок;
— ленточная пила;
— стамеска;
— струбцины;
— сверлильный станок;
— сверло 4 мм;
— сверло Форстнера;
— киянка;
— столярный клей ПВА;
— лак;
— рубанок;
— карандаш;
— шило;
— саморезы 38мм;
— разделочный нож;

Изготовление деталей цилиндра из фанеры.

Поэтапная сборка деталей цилиндра.

Вид с обратной стороны.

Одна из самых сложных в изготовлении деталей двигателя, это коленвал. Кривошипный механизм двигателя фактически находится в непосредственной близости от маховика, но для приведения в действие узла клапанов необходим дополнительный механизм. Этот вторичный узел состоит из 6 мм бруска. Мастер сделал его, приклеив кусок штифта к главному валу. Вторая часть штифта вырезана в виде полумесяца в поперечном сечении, что позволяет ей аккуратно прилегать к валу. После этого часть главного вала была обрезана до необходимой длины.

Первоначальный распил был сделан ленточной пилой, а остальное тщательно вырезано вручную.

Направляющая изготавливается из фанеры, в которой с краю высверливается отверстие. Затем отверстие разрезается пополам. Таким образом был сделан шаблон, чтобы выяснить, сколько еще нужно вырезать материала, чтобы детали получились заподлицо.

Плотно прижимая направляющую к вырезанной секции и поворачивая её вперед и назад, мастер видел участки вала, с которых необходимо удалить материал.

Как только мастер убедился, что средняя часть коленвала достаточно округлая, он сделал две усиливающие пластины, которые собирался приклеить по обе стороны от нее. Он просверлил в фанере два 15 мм отверстия с расстоянием между центрами 6 мм. После этого вокруг данных отверстий был вырезан прямоугольник. В итоге полученные детали были приклеены к кривошипу. Приклеивание данных кусочков было простым делом – требовалось просто надвинуть их с торцов коленвала.

Готовый коленвал (после лакировки)

Блоки подшипников коленчатого вала состоят из двух частей. Чтобы убедиться, что все отверстия были выстроены идеально, мастер зажимал обе половины подшипника вместе, а затем просверливал отверстия для винтов сквозь них.

После привинчивания верхней части блока подшипников, мастер просверлил отверстие для вала через обе части. Он использовал 15 мм сверло. Просверлив отверстия, мастер вырезал ленточной пилой весь блок подшипников и закруглил на нем углы.

Мастер использовал тот же подход для вырезания отверстий в шатуне. Сначала скрутил детали вместе, а затем просверлил отверстие в собранной штанге.

Коленвал с шатуном.

Маховик с коленвалом. Маховик вырезан из фанеры. В нем имеется отверстия для балансировки.

Для соединения маховика с коленвалом используется небольшой приклеенный кусочек фанеры, к которому с помощью самореза крепится коленвал.

В конечном итоге мастер немного подкорректировал подшипники, срезав очень тонкий слой дерева изнутри с помощью разделочного ножа. Данную процедуру пришлось повторить снова после того, как было все покрашено, так как лак добавил немного толщины.

Крепление коленвала в подшипниках на фанере – подставке с помощью саморезов.

Цилиндр и поршень сделаны прямоугольными.
Вокруг поршня нет поршневых колец или уплотнителей, поэтому имеются «продувочные отверстия». Данный двигатель не рассчитан на высокую мощность и эффективность, так что все в порядке. В идеале вокруг поршня должен быть небольшой зазор для уменьшения трения, примерно 0,1 мм. Мастер изготовил поршень, чтобы у него не было зазора, а затем немного отшлифовал его.

В данной сборке нет прокладок. Детали просто привинчиваются друг к другу. Этого достаточно, чтобы уменьшить утечку газов до приемлемого уровня — конечно, утечек вокруг крышки намного меньше, чем вокруг поршня.

На снимке видны отверстия в задней части цилиндра, предназначенные для впуска воздуха. Входы воздуха для поршня должны быть направлены в сторону концов поршня, но клапан в сборе нуждается во входах вместе, так что внутренний канал образуется между двумя частями фанеры, путем вырезания слоев фанеры. Данные полости мастер сделал сверлом Форстнера. Они не видны при собранном двигателе, так что это не критично.

На этих фотографиях показаны все детали поршневого блока и клапана. Два отверстия в передней части фанеры — это отверстия для впуска и выпуска воздуха. Изменяя впускной патрубок, который выдувает (или всасывает), двигатель будет работать в обратном направлении.

Все части клапанного узла покрыты лаком. Чтобы изделие выглядело равномерно пролаченным, лак между слоями мастер шлифовал. Потребовалось небольшое шлифование, чтобы клапаны легко скользили.

Весь узел скреплен 19 мм саморезами по дереву диаметром 4 мм., в общей сложности 38 винтов.

Для крепления подшипника на шатуне был использовал обрезанный саморез длиной 38 мм. Мастеру пришлось отрезать конец самореза, чтобы он не торчал с другой стороны маховика слишком далеко. Другого крепежа попросту в наличии не оказалось.

Поршневой конец шатуна соединен с поршневым штоком простым стальным пальцем, который сделан из обрубленного гвоздя. Отверстие в поршневом штоке просверлено немного меньше, чтобы палец плотно прилегал к поршневому штоку. Отверстия шатуна немного увеличены, что позволяет шатуну свободно поворачиваться на штифте.

Весь двигатель монтируется на кусок фанеры.

Для этого двигателя мастер сделал маховик, по возможности большего размера. Поэтому пришлось вырезать паз в монтажной плите, чтобы он выступал внутрь.