Индивидуальный проект по физике «Двигатель внутреннего сгорания мотоцикла Irbis 72 см3»

Пояснительная записка
1.	Автор (ФИО, должность)	Ильина Наталья Константиновна, учитель физики и информатики
2.	Название ресурса	Тема:   Двигатель внутреннего сгорания мотоцикла Irbis 72 см3
3.	Вид ресурса	Проект учащегося
4.	Предмет, УМК	Физика
5.	Цель и задачи ресурса	Цель исследования: Исследование поведения мотоцикла: •                    возрастание мощности и скорости из-за октанового числа. •                    проверка скорости: что изменится, если увеличить впускное отверстие в цилиндре, то туда будет поступать больше топлива, а значит должна увеличиться скорость. 1.
6.	Возраст учащихся, для которых предназначен ресурс	учителя и ученики (7-9 класс)
7.	Программа, в которой создан ресурс	Microsoft Office Word,  Microsoft Office PowerPoint 2007
8.	Источники информации 1.                 http://motoua.net/school/theory/view-motorcycle_power.html 2.                 https://www.carshistory.ru/posobie_mehanikam_motociklov/dinamika_motocikla/716.html 3.                 https://zen.yandex.ru/media/power2xkoles/pochemu-u-motociklov-raznye-po-razmeru-kolesa-5cf583f391dc1000af2b7f3f 4.                 https://ustroistvo-avtomobilya.ru/shiny-i-diski/shiny/vliyanie-shin-na-ekspluatatsionnye-kachestva-mototsikla-vy-bor-shin-dlya-mototsikla/ 5.                 https://moto-one.ru/poleznoe/articles/59-full-control.html?start=1 6.                 http://www.yunker\moto.ru/moto_stati_faq/pochemu_skorost_rastet_ne_proporcionalno_moshnosti_011/tekst_011.html 7.                  "https://ru.wikipedia.org/wiki/Мотоцикл" HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/ HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/Мотоцикл"Мотоцикл" HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/Мотоцикл"Мотоцикл
Авторская работа Коблякова Ивана, руководитель Ильина Наталья Константиновна

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа с. Карамышево

Индивидуальный проект

по физике

«Двигатель внутреннего сгорания мотоцикла

Irbis 72 см³»

                                                              ученика 9 класса

Коблякова Валерьевича

 

Руководитель проекта: учитель физики

Ильина Наталия Константиновна

с. Карамышево

2022 год

Содержание.   

     1.            Введение.           

     2.            История создания ДВС.

     3.            Механические характеристики ДВС, устройство и принцип работы.

     4.            Эксперимент № 1: влияние октанового числа бензина на двигатель.

     5.            Эксперимент №2: Увеличение впуска в цилиндре

     6.            Заключение экспериментов.              

     7.            Список источников и литературы.

Введение.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — разновидность теплового двигателя, в котором топливная смесь сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя. Продукты сгорания образуют рабочее тело. Такой двигатель является первичным, химическим, и преобразует энергию сгорания топлива в механическую работу.

У меня есть мотоцикл на котором стоит двигатель внутреннего сгорания Irbis  72 см³. Мне не нравились показатели двигателя. Я хотел сделать его быстрее и мощнее. И я решил разобраться, что внутри двигателя влияет на его мощность и скорость. Также я хотел узнать, что такое октановое число топлива, и как оно влияет на мощность и скорость двигателя.

Задачи:

Задачи:

•        Посетить различные интернет-сайты, посвященные двигателю внутреннего сгорания.

•        Обобщить и систематизировать результаты исследования в виде презентации.

•        Узнать, что такое двигатель внутреннего сгорания, и где он используется.

•        Изучить историю ДВС

•        Изучить строение ДВС

•        Сделать выводы

Методы исследования:

•        Обзор информации по сети интернет.

•        Обзор специальной литературы.

^•          Объект исследования: Двигатель внутреннего сгорания Irbis 72 см³

^•                      Актуальность исследования: Все исследования апробированы на моём двигателе Irbis 72 см³

Индивидуальный план выполнения проекта

Этап работы над проектом	Задачи	Виды деятельности	Планируемая дата исполнения	Дата фактически	Подпись руководителя
Подготовка	Подбор литературы по теме механика	Выбор темы учебного проекта и тем исследований обучающегося. Разработка основополагающего вопроса и проблемных вопросов учебной темы.	1.10.21 – 15.10.21	13.10.21
Планирование	Изучить литературу по теме «механические явления», разработать план и структуру исследования механических характеристик мотоцикла.	Формулировка задач, которые следует решить. Выбор средств и методов решения задач. Определение последовательности и сроков работы.	15.10.21 – 15.11.21	3.11. 21
Достигнутый результат	Используя результаты экспериментов оформить в соответствии с установленной  структурой  исследования.	Самостоятельная работа. Оформление записки, плакатов и др.	15.02.22 – 28.02.22	25.02.22
Защита	Обобщить результаты исследования.	Окончательное оформление проекта для защиты.

Работа состоит из введения, теоретической части – история ДВС, Механические характеристики ДВС, устройство и принцип работы. Практическая часть –  исследование поведения мотоцикла:

•                    Определить возрастание мощности и скорости из-за октанового числа.

•                    Проверка скорости: что изменится, если увеличить впускное отверстие в цилиндре, то туда будет поступать больше топлива, а значит должна увеличиться скорость.

Основная часть.

История создания ДВС.

Разработка первого двигателя внутреннего сгорания длилась почти два века, пока автомобилисты смогут узнать прототипы современных моторов. Все начиналось с газа, а не с бензина. В число людей, которые приложили свою руку к истории создания, являются — Отто, Бенц, Майбах, Форд и другие.

Первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) был изобретен французским инженером Ленуаром в 1860 г. Этот двигатель во многом повторял паровую машину, работал на светильном газе по двухтактному циклу без сжатия. Мощность такого двигателя составляла примерно 8 «лошадиных сил»   и             КПД – около 5%. Этот двигатель Ленуара был очень громоздким и поэтому не нашел дальнейшего применения.

Через 7 лет немецкий инженер Н. Отто (1867г.) создал 4-х-тактный двигатель с воспламенением от сжатия. Этот двигатель мощностью 10 «лошадиных сил» имел КПД 17% и массу 4600 кг. Таким двигателям нашли применение. Всего таких двигателей было выпущено более 6 тыс. В 1880 г. мощность двигателя была доведена до 100 «лошадиных сил».

В 1885 г. в России капитан Балтийского флота И.С. Костович создал двигатель для воздухоплавания мощностью 80 «лошадиных сил» с массой 240 кг. Тогда же в Германии Г. Даймлер и независимо от него К. Бенц создали двигатель небольшой мощности для самодвижущихся экипажей – автомобилей. С этого года началась эра автомобилей.

В конце 19 века был создан и запатентован двигатель, немецким инженером Дизелем, который впоследствии стали называть по имени автора двигателем Дизеля. Топливо в двигателе Дизеля подавалось в цилиндр сжатым воздухом от компрессора и воспламенялось от сжатия. КПД такого двигателя составляло примерно 30%.

Интересно, что за несколько лет до Дизеля русский инженер Тринклер разработал двигатель, работающий на сырой нефти по смешанному циклу – по которому работают все современные дизельные двигатели, однако он не был запатентован, а имя Тринклера мало кто теперь знает.

Механические характеристики ДВС, устройство и принцип работы.

1.Достоинствами поршневого двигателя внутреннего сгорания, обеспечившими его широкое применение, являются:

• Автономность;

• Универсальность (сочетание с различными потребителями);

• Невысокая стоимость;

• Компактность;

• Малая масса;

• Возможность быстрого запуска;

• Многотопливность.

Вместе с тем, двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных недостатков, к которым относятся:

• Высокий уровень шума;

• Большая частота вращения коленчатого вала;

• Токсичность отработавших газов;

• Невысокий ресурс;

• Низкий коэффициент полезного действия.

В зависимости от вида применяемого топлива различают следующие поршневые ДВС:

• Бензиновые двигатели;

• Дизельные двигатели.

Альтернативными видами топлива, используемыми в двигателях внутреннего сгорания, являются природный газ, спиртовые топлива – метанол и этанол, водород.

3.Система зажигания осуществляет принудительное воспламенение топливно-воздушной смеси в бензиновых двигателях. В дизельных двигателях происходит самовоспламенение смеси.

Система смазки выполняет функцию снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Охлаждение деталей двигателя, нагреваемых в результате работы, обеспечивает система охлаждения. Важные функции отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, снижения их шума и токсичности предписаны выпускной системе.

Система управления двигателем обеспечивает электронное управление работой систем двигателя внутреннего сгорания.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основан на эффекте теплового расширения газов, возникающего при сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего перемещение поршня в цилиндре.

Работа поршневого ДВС осуществляется циклически. Каждый рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала и включает четыре такта (четырехтактный двигатель):

• Впуск;

• Сжатие;

• Рабочий ход;

• Выпуск.

Рассмотренный принцип работы двигателя внутреннего сгорания позволяет понять, почему ДВС имеет небольшой коэффициент полезного действия — порядка 40%. В конкретный момент времени как правило только в одном цилиндре совершается полезная работа, в остальных – обеспечивающие такты: впуск, сжатие, выпуск.

Выхлопная система

Система выхлопа предназначена для отвода отработанных газов из цилиндров двигателя автомобиля. Основные детали, ее составляющие:

·       Выпускной коллектор;

·       Приемная труба глушителя; Глушитель;

·       Выхлопная труба; Резонатор.

Строение и характеристика двигателя внутреннего сгорания Irbis 72 см³

Характеристика двигателя по паспортным данным:

•        72 см³

•        4-х тактный

•        мощность – 5 «лошадиных сил»

•        максимальное количество оборотов в минуту — 7500

•        скорость 75 км/ч

Измерение механических характеристик ДВС и сравнение с заявленными производителем проводилось по следующему алгоритму:

•                    Тема эксперимента.

•                    Цель эксперимента.

•                    Приборы и материалы, используемые в ходе эксперимента.

•                    Ход эксперимента.

•                    Вывод опыта.

Благодаря продуманной трансмиссии с четырьмя передачами, мотор отлично справляется со штатными нагрузками во всех диапазонах возможностей её коробки передач.

Строение:

Конструкция мотора очень проста. В голове цилиндра расположены два клапана — впускной и выпускной. Их работу обеспечивает звезда ГРМ, расположенная там же, вращение которой происходит синхронно с магнето через цепную передачу. С левой стороны двигателя расположен рычаг ножного переключения передач, который управляет очень простой системой передаточных шестерён, установленных на двух параллельных валах в картере мотора. Маслонасос приводится в движение от цепи ГРМ и расположен под коленчатым валом. С правой стороны двигателя внутри картера располагается блок сцепления, который управляется рычагом при помощи тросика сцепления, идущего от левой рукоятки руля.

Надёжность и неприхотливость двигателя обусловлена его идеальной конструкцией, разработанной японскими специалистами. Даже в несколько упрощённом варианте, с применением более дешёвых материалов двигатель работает на удивление надёжно.

Обкатка. Смысл обкатки заключается в том, чтобы дать возможность деталям поработать под небольшой нагрузкой, в условиях, близких к тем, в которых им предстоит находиться на протяжении всего срока службы двигателя. Обкатка двигателя не занимает много времени и имеет несколько главных условий для получения хорошего результата. Необходимо строго соблюдать скоростной режим до первой тысячи километров пробега.

Улучшение показателей двигателя Irbis 72 см³

Самым распространённым способом увеличения мощности двигателя является замена поршневой группы на вариант с большим объёмом цилиндра. Как правило, такая замена добавляет мощности мотору, но не сильно влияет на увеличение скорости мопеда. Существуют и другие способы. Самый простой — двойное зажигание. Можно сделать ступеньку на выступе, расположенном на корпусе ротора генератора, спилив слой 0,5 мм с половины его металлической поверхности, с края, который первым касается датчика при рабочем ходе ротора. Это даст прирост в мощности на 5-10%.

Узловой тюнинг двигателя (ДВС)

Этот процесс потребует больших знаний и умений, нежели отвинчивание и привинчивание мотора. Начав с установки цилиндропоршневой группы увеличенного объема, нужно обратить внимание, насколько маленькое отверстие на впуске. Сердце мотора может теперь прокачать больше смеси, а ему она не достается. Нужно улучшать характеристики впуска. Можно увеличить впускное отверстие с 12 миллиметров до 16 хотя бы.

Октановое число бензина

Октановое число – обозначает химическую стойкость топлива к возгоранию. Чем выше этот показатель, тем ниже такая вероятность.

На одной из стадий своей работы поршень любого автомобильного двигателя начинает сжимать воздушно-топливную смесь. В результате действия высокого давления возникает вероятность её самовозгорания до момента появления искры от свечи зажигания. Это явление называется детонацией и становится серьёзной проблемой для многих машин. Его основная угроза заключается в повреждении шатунов и расплавке поршневых отверстий. Как бы там ни было, но такие случаи в наше время происходят сравнительно редко.

Эксперимент № 1: влияние октанового числа бензина на двигатель.

Цель эксперимента: Определить возрастание мощности и скорости из-за

октанового числа.

Ход эксперимента

В бак своего мотоцикла я залил бензин с октановым числом – 92.

Я выехал на прямую дорогу, и решил проехать небольшой участок чтоб зафиксировать максимальную скорость. Потом я залил в бак бензин с октановым числом – 95 и также выехал на прямую и проехал такой же путь.

Вывод: Из эксперимента я понял, что двигатель должен быть адаптирован к конкретному топливу, и он должен соответствовать двигателю и степени его модификации, если таковые имеются. Октановое число топлива никак не влияет на положительные качества двигателя.

Эксперимент №2: Увеличение впуска в цилиндре

Цель эксперимента: что изменится, если увеличить впускное отверстие в цилиндре, то туда будет поступать больше топлива, а значит должна увеличиться скорость…

Ход эксперимента

Сначала я решил замерить обычную скорость мотоцикла. Выехал на прямую дорогу и проехал небольшой участок. Максимальная скорость оказалась 71 км.ч. Затем я увеличил впускное отверстие и также выехал на прямую и поехал такое же расстояние…

Вывод: Из эксперимента я понял, что скорость увеличилась на 3 км.ч.

Заключение экспериментов.

1.     Конечно, ситуация немного отличается в случае двигателей, которые, например, на основе данных датчика детонации, способны регулировать момент зажигания. Компьютер «обнаруживает» топливо с более высоким октановым числом, увеличивает время зажигания («ускоряет зажигание»), также может изменять количество дозы топлива. Эти действия приводят к тому, что топливо сгорает под более высоким давлением, так что мощность может немного увеличиться, но только в определенных небольших пределах. Из данных которые я вычитал из интернета понял, что это конечно возможно (небольшое увеличение мощности) благодаря бортовым компьютерам, которые в настоящее время являются гибкими для различных видов топлива. Высокооктановое топливо (имеем в виду бензин с октановым числом более 100) может причинить больше вреда двигателю, чем пользы. Теплотворная способность топлива оказывает основное влияние на достигнутую мощность в двигателе. Это количество тепла, выделяемое при сжигании единицы массы или объема топлива, когда оно сжигается полностью. Таким образом, теплотворная способность, на пример сжиженного нефтяного газа, октановое число которого составляет 110 октанов равна примерно 3660 кДж / м³. Теплотворная способность 95-октанового бензина составляет 3860 кДж / м³. Вывод очевиден - несмотря на более высокое октановое число, сгорание бензина обеспечит больше тепла и, следовательно, больше мощности для двигателя.

2.     По результатам эксперимента № 2, я понял, что двигатель стал разгоняться еще быстрее. Также мощность двигателя увеличилась на несколько процентов. Еще можно было увеличить выпускное отверстие, а также поставить немного другой карбюратор. Обслуживание двигателя предполагает выбор бензина и масла в соответствии с требованиями производителя. Все масла имеют разную формулу и выпускаются в соответствии с параметрами двигателя. Выбор масла, рекомендованного производителем или близкого к нему, позволит оттянуть момент капитального ремонта вашего двигателя. Кроме того, от масла зависит то, будет ли работать мотоцикл на заявленную мощность. Покупка более дорогого вариант позволяет сэкономить на ремонте двигателя. Следует внимательно соблюдать и сроки замены масла. Фильтр рекомендуется менять каждый раз при замене масла. Его следует менять один раз в сезон, либо через каждые 5000 – 6000 км. Уровень масла необходимо проверять каждую 1000 км. Уровень проверяется специальным масломерным щупом. Также двигатель необходимо чистить хотя бы 1 раз в год. Чтобы хорошо почистить двигатель необходимо смешать солярку с небольшим количеством масла. Такую жидкость нужно залить в маслозаливную горловину и запустить двигатель. Через 15 минут после работы необходимо слить жидкость и залить новое моторное масло.

Список источников и литературы.

                             1.           http://motoua.net/school/theory/view-motorcycle_power.html

                             2.           https://www.carshistory.ru/posobie_mehanikam_motociklov/dinamika_motocikla/716.html

                             3.           https://zen.yandex.ru/media/power2xkoles/pochemu-u-motociklov-raznye-po-razmeru-kolesa-5cf583f391dc1000af2b7f3f

                             4.           https://ustroistvo-avtomobilya.ru/shiny-i-diski/shiny/vliyanie-shin-na-ekspluatatsionnye-kachestva-mototsikla-vy-bor-shin-dlya-mototsikla/

                             5.           https://moto-one.ru/poleznoe/articles/59-full-control.html?start=1

                             6.           http://www.yunker\moto.ru/moto_stati_faq/pochemu_skorost_rastet_ne_proporcionalno_moshnosti_011/tekst_011.html

                             7.           "https://ru.wikipedia.org/wiki/Мотоцикл" HYPERLINK

                             8.           "https://ru.wikipedia.org/wiki/ HYPERLINK

                             9.           "https://ru.wikipedia.org/wiki/Мотоцикл"Мотоцикл" HYPERLINK

                         10.           "https://ru.wikipedia.org/wiki/Мотоцикл"Мотоцикл

Краткое описание документа:

Итоговый индивидуальный проект Коблякова Ивана представляет собой информационный проект в виде реферативной работы по выбранной теме, в котором продемонстрировано умения работать с различными источниками информации, сформулирована собственная точка зрения по рассматриваемой проблеме и предложены методы исследования и рекомендации по решению проблемы. Данный проект является актуальным,поскольку многие дети, увлекаясь мототехникой, могут только эксплуатировать свою технику, но совершенно не вникают в технические вопросы, не умеют устранить даже небольшие неполадки, не говоря об умении исправить небольшие поломки. Необходимо вести разъяснительную работу по умению вникать в суть работы технических устройств, пропагандировать умение работать, с целью формирования общественного мнения о необходимости заниматься профориентацией с учетом возможностей учащихся и потребностей государства в кадрах.