Jeder von uns hat ein bestimmtes Auto, aber nur wenige Fahrer denken darüber nach, wie der Automotor funktioniert. Es ist auch wichtig zu verstehen, dass nur Spezialisten, die an einer Tankstelle arbeiten, das Gerät eines Automotors vollständig kennen müssen. Viele von uns haben zum Beispiel verschiedene elektronische Geräte, aber das bedeutet nicht, dass wir verstehen müssen, wie sie funktionieren. Wir verwenden sie nur für ihren vorgesehenen Zweck. Die Situation mit dem Auto ist jedoch etwas anders.

Das verstehen wir alle das Auftreten von Fehlfunktionen in einem Automotor wirkt sich direkt auf unsere Gesundheit und unser Leben aus. Die Fahrqualität sowie die Sicherheit der Personen im Auto hängen oft von der korrekten Funktion des Aggregats ab. Aus diesem Grund empfehlen wir Ihnen, diesen Artikel darüber zu lesen, wie ein Automotor funktioniert und woraus er besteht.

Entwicklungsgeschichte von Automobilmotoren

Aus der lateinischen Ursprache übersetzt bedeutet der Motor oder Motor "fahren". Heutzutage ist ein Motor ein spezielles Gerät, das entwickelt wurde, um eine der Arten von Energie in mechanische umzuwandeln. Am beliebtesten sind heute Verbrennungsmotoren, deren Typen unterschiedlich sind. Der erste Motor dieser Art erschien 1801, als Philippe Le Bon aus Frankreich einen Motor patentieren ließ, der mit Lampengas betrieben wurde. Danach präsentierten August Otto und Jean Etienne Lenoir ihre Entwürfe. Es ist bekannt, dass August Otto den 4-Takt-Motor als Erster patentieren ließ. Der Aufbau des Motors ist bisher praktisch unverändert geblieben.

1872 debütierte der amerikanische Motor, der mit Kerosin lief. Dieser Versuch kann jedoch kaum als erfolgreich bezeichnet werden, da Kerosin in Zylindern normalerweise nicht explodieren kann. Nach 10 Jahren präsentierte Gottlieb Daimler seine benzinbetriebene Version des Motors, die recht gut funktionierte.

Erwägen moderne Arten von Automotoren und finden Sie heraus, zu welchem ​​​​Ihr Auto gehört.

Arten von Automotoren

Da der Verbrennungsmotor in unserer Zeit als der gebräuchlichste gilt, betrachten Sie die Motortypen, mit denen heute fast alle Autos ausgestattet sind. ICE ist bei weitem nicht der beste Motortyp, wird aber in vielen Fahrzeugen verwendet.

Klassifizierung von Automotoren:

• Dieselmotoren. Dieselkraftstoff wird den Zylindern über spezielle Düsen zugeführt. Diese Motoren benötigen keine elektrische Energie zum Betrieb. Sie brauchen es nur, um das Aggregat zu starten.
• Benzinmotoren. Sie sind auch Injektionen. Heute werden verschiedene Arten von Einspritzsystemen verwendet und. Solche Motoren laufen mit Benzin.
• Gasmotoren. Diese Motoren können komprimiertes oder verflüssigtes Gas verwenden. Diese Gase werden durch die Umwandlung von Holz, Kohle oder Torf in gasförmige Brennstoffe hergestellt.

Betrieb und Konstruktion von Verbrennungsmotoren

Das Funktionsprinzip eines Automotors- diese Frage interessiert fast jeden Autobesitzer. Bei der ersten Bekanntschaft mit dem Aufbau des Motors sieht alles sehr kompliziert aus. In Wirklichkeit wird das Design des Motors jedoch mit Hilfe sorgfältiger Studien recht verständlich. Bei Bedarf kann das Wissen über das Funktionsprinzip des Motors im Leben genutzt werden.

1. Zylinderblock ist eine Art Motorgehäuse. Im Inneren befindet sich ein Kanalsystem, das zur Kühlung und Schmierung des Aggregats dient. Es dient als Basis für Zusatzausstattungen wie Kurbelgehäuse etc.

2. Kolben, das ein hohles Metallglas ist. An seinem oberen Teil befinden sich "Nuten" für die Kolbenringe.

3. Kolbenringe. Die unteren Ringe werden als Ölabstreifringe bezeichnet, die oberen als Kompressionsringe. Die oberen Ringe sorgen für eine hohe Kompression bzw. Verdichtung des Kraftstoff/Luft-Gemisches. Die Ringe werden verwendet, um die Dichtheit des Brennraums zu gewährleisten und auch als Dichtungen, um das Eindringen von Öl in den Brennraum zu verhindern.

4. Kurbelmechanismus. Verantwortlich für die Übertragung der hin- und hergehenden Energie der Kolbenbewegung auf die Motorkurbelwelle.

Viele Autofahrer wissen nicht, dass das Funktionsprinzip eines Verbrennungsmotors tatsächlich recht einfach ist. Zunächst tritt es aus den Düsen in die Brennkammer ein, wo es sich mit Luft vermischt. Es gibt dann einen Funken ab, der das Luft-Kraftstoff-Gemisch entzündet und zur Explosion bringt. Die dabei entstehenden Gase bewegen den Kolben nach unten, wobei er die entsprechende Bewegung auf die Kurbelwelle überträgt. Die Kurbelwelle beginnt das Getriebe zu drehen. Danach überträgt ein Satz Spezialgetriebe die Bewegung auf die Räder der Vorder- oder Hinterachse (je nach Antrieb vielleicht auf alle vier).

So funktioniert ein Automotor. Jetzt können Sie sich nicht von skrupellosen Spezialisten täuschen lassen, die die Reparatur des Aggregats Ihres Autos durchführen.

Der Verbrennungsmotor wird so genannt, weil der Kraftstoff direkt in seinem Arbeitsraum gezündet wird und nicht in zusätzlichen externen Medien. Das Funktionsprinzip des Verbrennungsmotors basiert auf dem physikalischen Effekt der Wärmeausdehnung von Gasen, die bei der Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches unter Druck in den Motorzylindern entstehen. Die dabei freiwerdende Energie wird in mechanische Arbeit umgewandelt.

Im Zuge der Entwicklung des Verbrennungsmotors wurden verschiedene Arten von Motoren unterschieden, deren Klassifizierung und allgemeine Struktur:

• Hubkolben-Verbrennungsmotoren. Bei ihnen befindet sich der Arbeitsraum im Inneren der Zylinder und die Wärmeenergie wird über einen Kurbeltrieb in mechanische Arbeit umgewandelt, der die Bewegungsenergie auf die Kurbelwelle überträgt. Kolbenmotoren werden wiederum unterteilt in:
  • Vergaser, bei dem im Vergaser ein Luft-Kraftstoff-Gemisch gebildet wird, in den Zylinder eingespritzt und dort durch einen Funken einer Zündkerze gezündet wird;
  • Einspritzung, bei der das Gemisch unter der Steuerung des elektronischen Steuergeräts über spezielle Düsen direkt in den Ansaugkrümmer geleitet und ebenfalls mit einer Kerze gezündet wird;
  • Diesel, bei dem die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemischs ohne Kerze erfolgt, indem Luft komprimiert wird, die von Druck auf eine Temperatur über der Verbrennungstemperatur erhitzt wird, und Kraftstoff über Injektoren in die Zylinder eingespritzt wird.
• Drehkolben-Verbrennungsmotoren. Hier wird thermische Energie in mechanische Arbeit umgewandelt, indem ein speziell geformter und profilierter Rotor mit Arbeitsgasen rotiert wird. Der Rotor bewegt sich innerhalb der Arbeitskammer auf einer "planetaren Flugbahn", die die Form einer "Acht" hat und die Funktionen eines Kolbens und eines Zeitsteuerungsmechanismus (Gasverteilungsmechanismus) sowie einer Kurbelwelle erfüllt.
• Gasturbinen-Verbrennungsmotoren. Die Besonderheiten ihres Gerätes liegen in der Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Arbeit durch Rotieren eines Rotors mit speziellen keilförmigen Schaufeln, der die Turbinenwelle antreibt.

Weiterhin kommen nur Kolbenmotoren in Betracht, da nur sie sich in der Automobilindustrie durchgesetzt haben. Die Hauptgründe dafür sind Zuverlässigkeit, Produktions- und Wartungskosten, hohe Produktivität.

Gerät mit Verbrennungsmotor

Die ersten Kolben-Verbrennungsmotoren hatten nur einen Zylinder mit kleinem Durchmesser. Später, um die Leistung zu erhöhen, wurde zuerst der Zylinderdurchmesser und dann ihre Anzahl erhöht. Nach und nach nahmen Verbrennungsmotoren die gewohnte Form an. Das "Herz" eines modernen Autos kann bis zu 12 Zylinder haben.

Am einfachsten ist der Reihenmotor. Mit der Anzahl der Zylinder steigt jedoch auch die lineare Größe des Motors. Daher erschien eine kompaktere Anordnung - V-förmig. Bei dieser Option stehen die Zylinder in einem Winkel zueinander (innerhalb von 180 Grad). Wird normalerweise für 6-Zylinder-Motoren und höher verwendet.

Einer der Hauptteile des Motors ist der Zylinder (6), der den Kolben (7) enthält, der über die Pleuelstange (9) mit der Kurbelwelle (12) verbunden ist. Die geradlinige Bewegung des Kolbens im Zylinder auf und ab, das Pleuel und die Kurbel werden in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt.

Am Ende der Welle ist ein Schwungrad (10) befestigt, das bei laufendem Motor für eine gleichmäßige Drehung der Welle sorgt. Von oben wird der Zylinder durch den Zylinderkopf (Zylinderkopf) dicht verschlossen, der die Einlass- (5) und Auslassventile (4) enthält, die die entsprechenden Kanäle verschließen.

Die Ventile werden von den Nockenwellennocken (14) über die Zahnräder (15) geöffnet. Die Nockenwelle wird über Zahnräder (13) von der Kurbelwelle angetrieben.
Um Reibungsverluste, Wärmeabfuhr, Riefenbildung und schnellen Verschleiß zu reduzieren, werden reibende Teile mit Öl geschmiert. Um ein normales thermisches Regime in den Zylindern zu erzeugen, muss der Motor gekühlt werden.

Aber die Hauptaufgabe besteht darin, den Kolben zum Laufen zu bringen, denn er ist die Hauptantriebskraft. Dazu muss den Zylindern ein brennbares Gemisch in einem bestimmten Anteil (bei Ottomotoren) oder zugemessenen Kraftstoffanteilen zu einem genau definierten Zeitpunkt unter hohem Druck (bei Dieselmotoren) zugeführt werden. Der Kraftstoff entzündet sich im Brennraum, schleudert den Kolben mit großer Kraft nach unten und setzt ihn dadurch in Bewegung.

So funktioniert der Motor

Aufgrund der geringen Leistung und des hohen Kraftstoffverbrauchs von 2-Takt-Motoren werden fast alle modernen Motoren mit 4-Takt-Zyklen hergestellt:

1. Kraftstoffeinlass;
2. Kompression von Kraftstoff;
3. Verbrennung;
4. Ableitung von Abgasen außerhalb der Brennkammer.

Ausgangspunkt ist die Position des Kolbens oben (OT - oberer Totpunkt). In dem Moment wird der Einlasskanal durch das Ventil geöffnet, der Kolben beginnt sich nach unten zu bewegen und saugt das Kraftstoffgemisch in den Zylinder. Dies ist die erste Messung des Zyklus.

Beim zweiten Hub erreicht der Kolben seinen tiefsten Punkt (UT - unterer Totpunkt), bei geschlossenem Einlass beginnt sich der Kolben nach oben zu bewegen, wodurch das Kraftstoffgemisch komprimiert wird. Wenn der Kolben seinen maximalen Höchstpunkt erreicht, wird das Kraftstoffgemisch maximal komprimiert.

Die dritte Stufe ist die Zündung des komprimierten Kraftstoffgemisches mit einer Zündkerze, die einen Funken abgibt. Als Ergebnis explodiert die brennbare Zusammensetzung und drückt den Kolben mit großer Kraft nach unten.

In der Endphase erreicht der Kolben die untere Grenze und kehrt durch die Trägheit zum oberen Punkt zurück. Zu diesem Zeitpunkt öffnet das Auslassventil, das Abgasgemisch in Form von Gas verlässt den Brennraum und gelangt durch die Abgasanlage auf die Straße. Danach wird der Zyklus, beginnend mit der ersten Stufe, erneut wiederholt und während der gesamten Motorbetriebszeit fortgesetzt.

Die oben beschriebene Methode ist universell. Der Betrieb fast aller Ottomotoren basiert auf diesem Prinzip. Dieselmotoren zeichnen sich dadurch aus, dass es keine Zündkerzen gibt - ein Element, das Kraftstoff entzündet. Dieselkraftstoff wird durch die starke Kompression des Kraftstoffgemisches gezündet. Während des „Ansaugtakts“ gelangt saubere Luft in die Zylinder des Dieselmotors. Beim „Verdichtungstakt“ erwärmt sich die Luft auf 600°C. Am Ende dieses Taktes wird ein bestimmter Teil des Kraftstoffs in den Zylinder eingespritzt, der sich selbst entzündet.

Motorsysteme

Das obige ist ein BC (Zylinderblock) und KShM (Kurbelmechanismus). Darüber hinaus besteht ein moderner Verbrennungsmotor auch aus anderen Hilfssystemen, die der besseren Wahrnehmung halber wie folgt gruppiert sind:

1. Timing (Ventilsteuerzeiten-Einstellmechanismus);
2. Schmiersystem;
3. Kühlsystem;
4. Kraftstoffversorgungssystem;
5. Abgassystem.

Timing - Gasverteilungsmechanismus

Damit die erforderliche Kraftstoff- und Luftmenge in den Zylinder eintreten und die Verbrennungsprodukte rechtzeitig aus der Arbeitskammer entfernt werden können, ist in der Brennkraftmaschine ein als Gasverteilungsmechanismus bezeichneter Mechanismus vorgesehen. Es ist verantwortlich für das Öffnen und Schließen der Ein- und Auslassventile, durch die das Luft-Kraftstoff-Gemisch in die Zylinder gelangt und die Abgase abgeführt werden. Timing-Teile umfassen:

• Nockenwelle;
• Einlass- und Auslassventile mit Federn und Führungsbuchsen;
• Ventilantriebsteile;
• Timing-Antriebselemente.

Das Timing wird von der Kurbelwelle des Automotors angetrieben. Mit Hilfe einer Kette oder eines Riemens wird die Drehung auf die Nockenwelle übertragen, die mittels Nocken oder Kipphebeln durch Stößel das Ein- oder Auslassventil drückt und diese wiederum öffnet und schließt.

Schmiersystem

Jeder Motor hat viele reibende Teile, die ständig geschmiert werden müssen, um Reibungsverluste zu reduzieren und erhöhten Verschleiß und Festfressen zu vermeiden. Dafür gibt es ein Schmiersystem. Unterwegs werden mit seiner Hilfe mehrere weitere Aufgaben gelöst: Korrosionsschutz von Verbrennungsmotorteilen, zusätzliche Kühlung von Motorteilen sowie Entfernung von Verschleißprodukten aus den Kontaktstellen von Reibteilen. Das Schmiersystem des Automotors besteht aus:

• Ölwanne (Sumpf);
• Ölversorgungspumpe;
• Ölfilter mit Druckminderventil;
• Ölpipelines;
• Ölmessstab (Ölstandsanzeige);
• Systemdruckanzeige;
• Öleinfüllstutzen.

Kühlsystem

Während des Betriebs des Motors kommen seine Teile mit heißen Gasen in Kontakt, die bei der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches entstehen. Um zu verhindern, dass Teile der Brennkraftmaschine durch zu starke Ausdehnung bei Erwärmung kollabieren, müssen diese gekühlt werden. Sie können einen Automotor mit Luft oder Flüssigkeit kühlen. Moderne Motoren haben in der Regel einen Flüssigkeitskühlkreislauf, der aus folgenden Teilen besteht:

• Motorkühlmantel;
• Pumpe (Pumpe);
• Thermostat;
• Kühler;
• Fan;
• Ausgleichsbehälter.

Kraftstoffversorgungssystem

Das Stromversorgungssystem für Otto- und Kompressions-Brennkraftmaschinen unterscheidet sich voneinander, obwohl sie eine Reihe gemeinsamer Elemente teilen. Häufig sind:

• Treibstofftank;
• Kraftstoffstandsensor;
• Kraftstofffilter - grob und fein;
• Kraftstoffleitungen;
• Ansaugkrümmer;
• Luftrohre;
• Luftfilter.

In beiden Systemen gibt es Kraftstoffpumpen, Kraftstoffverteiler, Kraftstoffinjektoren, das Versorgungsprinzip ist das gleiche: Kraftstoff aus dem Tank wird von einer Pumpe durch Filter zum Kraftstoffverteiler geleitet, von dem er in die Injektoren gelangt. Wenn es aber bei den meisten Otto-Verbrennungsmotoren von Injektoren in das Saugrohr eines Pkw-Motors geleitet wird, wird es bei Dieselmotoren direkt in den Zylinder geleitet und vermischt sich dort bereits mit Luft.

Was ist ein Verbrennungsmotor (ICE)?

Alle Motoren wandeln Energie in Arbeit um. Motoren sind unterschiedlich - elektrisch, hydraulisch, thermisch usw., je nachdem, welche Art von Energie sie in Arbeit umwandeln. Verbrennungsmotor ist ein Verbrennungsmotor, es ist eine Wärmekraftmaschine, bei der die Wärme des im Arbeitsraum des Motors verbrannten Kraftstoffs in Nutzarbeit umgewandelt wird. Es gibt auch externe Verbrennungsmotoren - Düsentriebwerke von Flugzeugen, Raketen usw. Bei diesen Motoren erfolgt die Verbrennung extern, daher werden sie als externe Verbrennungsmotoren bezeichnet.

Aber ein gewöhnlicher Mensch auf der Straße wird eher einem Automotor begegnen und den Motor als einen Kolben-Verbrennungsmotor verstehen. Bei einer Kolben-Brennkraftmaschine wirkt die bei der Verbrennung von Kraftstoff im Arbeitsraum auftretende Gasdruckkraft auf den Kolben, der sich im Motorzylinder hin- und herbewegt und die Kraft auf den Kurbeltrieb überträgt, der die Hubbewegung des Kolbens umsetzt in Drehbewegung der Kurbelwelle ... Dies ist jedoch eine sehr vereinfachte Ansicht des Verbrennungsmotors. Tatsächlich konzentrieren sich die komplexesten physikalischen Phänomene im Verbrennungsmotor, dem sich viele herausragende Wissenschaftler gewidmet haben. Damit die Brennkraftmaschine in ihren sich gegenseitig ersetzenden Zylindern arbeiten kann, finden Prozesse wie Luftzufuhr, Kraftstoffeinspritzung und -zerstäubung, ihre Vermischung mit Luft, Zündung des resultierenden Gemisches, Flammenausbreitung und Abgasentfernung statt. Jeder Vorgang dauert mehrere Tausendstelsekunden. Hinzu kommen die Prozesse, die in Verbrennungsmotoren ablaufen: Wärmeaustausch, Strömung von Gasen und Flüssigkeiten, Reibung und Verschleiß, chemische Prozesse der Abgasneutralisation, mechanische und thermische Belastungen. Dies ist keine vollständige Liste. Und jeder der Prozesse muss bestmöglich organisiert werden. Tatsächlich wird die Qualität des Motors insgesamt aus der Qualität der im Verbrennungsmotor ablaufenden Prozesse gebildet - seiner Leistung, seines Wirkungsgrades, seines Geräusches, seiner Toxizität, seiner Zuverlässigkeit, seiner Kosten, seines Gewichts und seiner Abmessungen.

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Der wichtigste Verbrennungsmotor des NIVA-Autos

Keiner der Tätigkeitsbereiche ist hinsichtlich der Größenordnung, der Anzahl der an Entwicklung, Produktion und Betrieb beteiligten Personen mit Kolben-Brennkraftmaschinen zu vergleichen. In entwickelten Ländern hängt die Tätigkeit eines Viertels der Erwerbsbevölkerung direkt oder indirekt mit dem Kolbenmaschinenbau zusammen. Der Maschinenbau als ausschließlich wissensintensiver Bereich bestimmt und stimuliert die Entwicklung von Wissenschaft und Bildung. Die Gesamtkapazität von Hubkolben-Verbrennungsmotoren beträgt 80-85% der Kapazität aller Kraftwerke im Weltenergiesektor. In Straße, Schiene, Wasserverkehr, Landwirtschaft, Bauwesen, Kleinmechanisierung und vielen anderen Bereichen hat der Kolbenverbrennungsmotor als Energieträger noch keine richtige Alternative. Allein die Weltproduktion von Automobilmotoren nimmt ständig zu und übersteigt 60 Millionen Einheiten pro Jahr. Auch die Zahl der weltweit produzierten Kleinmotoren übersteigt mehrere zehn Millionen pro Jahr. Auch in der Luftfahrt dominieren Kolbenmotoren in Bezug auf die Gesamtleistung, die Anzahl der Modelle und Modifikationen sowie die Anzahl der in Flugzeugen verbauten Triebwerke. Weltweit werden mehrere hunderttausend Flugzeuge mit Kolben-Verbrennungsmotoren (Business Class, Sports, unbemannt etc.) betrieben. In den Vereinigten Staaten machen Kolbenmotoren etwa 70 % der Leistung aller in zivilen Flugzeugen installierten Motoren aus.

Aber im Laufe der Zeit ändert sich alles und bald werden wir grundlegend unterschiedliche Arten von Motoren sehen und betreiben, die eine hohe Leistung, einen hohen Wirkungsgrad, ein einfaches Design und vor allem Umweltfreundlichkeit aufweisen. Ja, richtig, der Hauptnachteil eines Verbrennungsmotors ist seine Umweltverträglichkeit. Egal wie sehr die Arbeit des Verbrennungsmotors gehont wird, egal welche Systeme eingeführt werden, er hat immer noch einen erheblichen Einfluss auf unsere Gesundheit. Ja, jetzt können wir mit Zuversicht sagen, dass die bestehende Motorenbautechnik eine "Decke" fühlt - dies ist ein Zustand, in dem diese oder jene Technologie ihre Fähigkeiten vollständig ausgeschöpft hat, vollständig ausgequetscht, alles, was getan werden konnte, bereits getan ist, und aus ökologischer Sicht lässt sich an bestehenden Verbrennungsmotoren grundsätzlich NICHTS mehr ändern. Es stellt sich eine Frage: Es ist notwendig, das Funktionsprinzip des Motors, seinen Energieträger (Ölprodukte) vollständig gegen etwas Neues, grundlegend anderes () zu ändern. Aber leider ist dies keine Frage eines Tages oder gar eines Jahres, es braucht Jahrzehnte ...

Bisher werden mehr als eine Generation von Wissenschaftlern und Designern die alte Technologie erforschen und verbessern und sich allmählich der Mauer nähern, über die es unmöglich sein wird, zu springen (physisch ist es nicht möglich). Der Verbrennungsmotor wird noch lange Zeit denen Arbeit geben, die ihn herstellen, betreiben, warten und verkaufen. Wieso den? Alles ist sehr einfach, aber gleichzeitig versteht und akzeptiert nicht jeder diese einfache Wahrheit. Der Hauptgrund für die Verlangsamung der Einführung grundlegend anderer Technologien ist der Kapitalismus. Ja, so seltsam es auch klingen mag, aber es ist der Kapitalismus, das System, das sich für neue Technologien zu interessieren scheint, das die Entwicklung der Menschheit bremst! Es ist ganz einfach - Sie müssen Geld verdienen. Was ist mit diesen Bohrinseln, Raffinerien und Einnahmen?

Der Verbrennungsmotor wurde mehrmals „vergraben“. Zu verschiedenen Zeiten wurde es durch batteriebetriebene Elektromotoren, Wasserstoff-Brennstoffzellen und vieles mehr ersetzt. ICE hat den Wettbewerb ausnahmslos gewonnen. Und selbst das Problem der Erschöpfung der Öl- und Gasreserven ist kein ICE-Problem. Es gibt eine unbegrenzte Kraftstoffquelle für den Verbrennungsmotor. Nach neuesten Daten könnte sich das Öl erholen, aber was bedeutet das für uns?

ICE-Eigenschaften

Bei gleichen Konstruktionsparametern für verschiedene Motoren können sich Indikatoren wie Leistung, Drehmoment und spezifischer Kraftstoffverbrauch unterscheiden. Dies ist auf Merkmale wie die Anzahl der Ventile pro Zylinder, die Ventilsteuerung usw. zurückzuführen. Um den Betrieb des Motors bei verschiedenen Drehzahlen zu bewerten, werden daher Eigenschaften verwendet - die Abhängigkeit seiner Leistung von den Betriebsarten. Die Kennlinien werden empirisch an speziellen Stativen ermittelt, da sie theoretisch nur annähernd berechnet werden.

In der technischen Dokumentation des Autos sind in der Regel die äußeren Drehzahlkennlinien des Motors angegeben (Abbildung links), die die Abhängigkeit von Leistung, Drehmoment und spezifischem Kraftstoffverbrauch von der Drehzahl der Kurbelwelle bei voller Kraftstoffversorgung. Sie geben eine Vorstellung von der maximalen Leistung des Motors.

Motoranzeigen (vereinfacht) ändern sich aus den folgenden Gründen. Mit zunehmender Drehzahl der Kurbelwelle steigt das Drehmoment, da mehr Kraftstoff in die Zylinder strömt. Bei etwa mittleren Drehzahlen erreicht er sein Maximum und beginnt dann abzufallen. Dies liegt daran, dass mit einer Erhöhung der Kurbelwellendrehzahl Trägheitskräfte, Reibungskräfte, aerodynamischer Widerstand der Ansaugleitungen eine wesentliche Rolle zu spielen beginnen, was die Füllung der Zylinder mit einer frischen Ladung von verschlechtert das Kraftstoff-Luft-Gemisch usw.

Ein schneller Anstieg des Motordrehmoments deutet auf eine gute Beschleunigungsdynamik aufgrund der starken Traktionssteigerung an den Rädern hin. Je länger das Moment im Bereich seines Maximums liegt und nicht abnimmt, desto besser. Ein solcher Motor ist besser an sich ändernde Straßenbedingungen angepasst und Sie müssen seltener die Gänge wechseln.

Die Leistung wächst mit dem Drehmoment, und selbst wenn es abnimmt, nimmt es aufgrund höherer Drehzahlen weiter zu. Nach Erreichen des Maximums beginnt die Leistung aus dem gleichen Grund zu sinken, aus dem das Drehmoment abnimmt. Die etwas höheren Umdrehungen als die maximale Leistung werden durch Regelvorrichtungen begrenzt, da in diesem Modus ein erheblicher Teil des Kraftstoffs nicht für die Verrichtung von Nutzarbeit, sondern für die Überwindung der Trägheits- und Reibungskräfte im Motor verwendet wird. Die maximale Leistung bestimmt die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs. In diesem Modus beschleunigt das Auto nicht und der Motor arbeitet nur, um die Kräfte des Bewegungswiderstands zu überwinden - Luftwiderstand, Rollwiderstand usw.

Auch der Wert des spezifischen Kraftstoffverbrauchs ändert sich in Abhängigkeit von der Kurbelwellendrehzahl, was an der Kennlinie zu erkennen ist. Der spezifische Kraftstoffverbrauch sollte so lange wie möglich möglichst gering sein; dies weist auf eine gute Wirtschaftlichkeit des Motors hin. Der minimale spezifische Verbrauch wird in der Regel etwas unterhalb der Durchschnittsgeschwindigkeit erreicht, mit der das Auto hauptsächlich bei Fahrten in der Stadt verwendet wird.

Die gestrichelte Linie in der obigen Grafik zeigt die optimalere Motorleistung.

Um sich mit dem wichtigsten und wesentlichen Bestandteil eines Fahrzeugs vertraut zu machen, sollten Sie Folgendes berücksichtigen: Woraus besteht der Motor? Für eine vollständige Wahrnehmung seiner Bedeutung wird der Motor immer mit dem menschlichen Herzen verglichen. Solange das Herz arbeitet, lebt ein Mensch. Ebenso der Motor, sobald er stoppt oder nicht startet - das Auto mit all seinen Systemen und Mechanismen verwandelt sich in einen Haufen nutzlosen Eisens.

Während der Modernisierung und Verbesserung von Autos haben sich Motoren in ihrem Design stark in Richtung Kompaktheit, Effizienz, Geräuschlosigkeit, Langlebigkeit usw. Das Funktionsprinzip ist jedoch unverändert geblieben - jedes Auto hat einen Verbrennungsmotor (ICE). Einzige Ausnahme sind Elektromotoren als alternative Energieerzeugungsmethode.

Automotorgerät vorgestellt in einem Abschnitt über Figur 2.

Der Name „Verbrennungsmotor“ kommt genau aus dem Prinzip der Energiegewinnung. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch, das im Motorzylinder brennt, setzt eine enorme Energiemenge frei und zwingt einen Pkw, sich schließlich durch eine Vielzahl von Knoten und Mechanismen zu bewegen.

Es sind Kraftstoffdämpfe, die, wenn sie mit Luft vermischt werden, beim Zünden eine solche Wirkung auf engstem Raum haben.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit auf Figur 3 zeigt das Gerät eines Einzylinder-Automotors.

Der Arbeitszylinder ist von innen ein geschlossener Raum. Der Kolben, der über eine Pleuelstange mit der Kurbelwelle verbunden ist, ist das einzige bewegliche Element im Zylinder. Wenn sich Kraftstoff- und Luftdämpfe entzünden, drückt die gesamte freigesetzte Energie gegen die Zylinderwand und den Kolben, wodurch dieser sich nach unten bewegt.

Die Kurbelwelle ist so konstruiert, dass die Bewegung des Kolbens durch die Pleuelstange ein Drehmoment erzeugt, das die Welle selbst dazu zwingt, sich zu drehen und Rotationsenergie aufzunehmen. Somit wird die bei der Verbrennung des Arbeitsgemisches freigesetzte Energie in mechanische Energie umgewandelt.

Zur Herstellung des Kraftstoff-Luft-Gemisches werden zwei Methoden verwendet: interne oder externe Gemischbildung. Beide Methoden unterscheiden sich noch in der Zusammensetzung des Arbeitsgemisches und den Methoden seiner Zündung.

Um eine klare Vorstellung zu haben, ist es wichtig zu wissen, dass in Motoren zwei Arten von Kraftstoffen verwendet werden: Benzin und Diesel. Beide Arten von Energieträgern werden auf Basis der Erdölraffination gewonnen. Benzin verdunstet sehr gut an der Luft.

Daher wird bei Benzinmotoren eine Vorrichtung wie ein Vergaser verwendet, um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zu erhalten.

Im Vergaser wird der Luftstrom mit Benzintröpfchen vermischt und in den Zylinder geleitet. Dort wird das entstehende Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet, wenn ein Funke durch die Zündkerze zugeführt wird.

Dieselkraftstoff (DF) hat bei normalen Temperaturen eine geringe Flüchtigkeit, aber wenn er mit Luft unter enormem Druck vermischt wird, entzündet sich das resultierende Gemisch spontan. Dies ist die Grundlage des Funktionsprinzips von Dieselmotoren.

Dieselkraftstoff wird getrennt von Luft durch eine Düse in den Zylinder eingespritzt. Die schmalen Düsen der Injektoren in Kombination mit dem hohen Druck beim Einspritzen in den Zylinder wandeln den Dieselkraftstoff in feine Tröpfchen um, die sich mit der Luft vermischen.

Für eine visuelle Präsentation ist dies vergleichbar mit dem Drücken auf den Deckel einer Parfüm- oder Kölnisch Wasserdose: Die ausgepresste Flüssigkeit vermischt sich sofort mit Luft zu einer fein verteilten Mischung, die sofort versprüht wird und einen angenehmen Duft hinterlässt. Der gleiche Sprüheffekt tritt im Zylinder auf. Der sich nach oben bewegende Kolben komprimiert den Luftraum, erhöht den Druck, und das Gemisch entzündet sich spontan und zwingt den Kolben, sich in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen.

In beiden Fällen beeinflusst die Qualität des aufbereiteten Arbeitsgemisches den vollen Betrieb des Motors stark. Bei Kraftstoff- oder Luftmangel verbrennt das Arbeitsgemisch nicht vollständig und die erzeugte Motorleistung wird deutlich reduziert.

Wie und womit wird dem Zylinder das Arbeitsgemisch zugeführt?

Auf Figur 3 Es ist zu erkennen, dass sich zwei Stangen mit großen Kappen vom Zylinder nach oben erstrecken. Das ist Einlass und
Auslassventile, die zu bestimmten Zeitpunkten schließen und öffnen und Arbeitsvorgänge im Zylinder ermöglichen. Sie können beide geschlossen werden, aber beide können nie geöffnet werden. Dies wird etwas später besprochen.

Bei einem Ottomotor befindet sich im Zylinder die gleiche Zündkerze, die das Kraftstoff-Luft-Gemisch zündet. Dies ist auf die Erzeugung eines Funkens unter dem Einfluss einer elektrischen Entladung zurückzuführen. Das Funktionsprinzip und die Bedienung werden beim Studium berücksichtigt

Das Einlassventil sorgt für das rechtzeitige Einströmen des Arbeitsgemisches in den Zylinder und das Auslassventil für die rechtzeitige Abgabe nicht mehr benötigter Abgase. Die Ventile arbeiten zu einem bestimmten Zeitpunkt, wenn sich der Kolben bewegt. Der gesamte Prozess der Umwandlung von Energie aus der Verbrennung in mechanische Energie wird als Arbeitszyklus bezeichnet und besteht aus vier Takten: Gemischeinlass, Verdichtung, Arbeitstakt und Abgasauslass. Daher der Name - Viertaktmotor.

Mal sehen, wie das weitergeht Figur 4.

Der Kolben im Zylinder führt nur Hin- und Herbewegungen aus, also auf und ab. Dies wird als Kolbenhub bezeichnet. Die Extrempunkte, zwischen denen sich der Kolben bewegt, werden Totpunkte genannt: oberer (OT) und unterer (UT). Der Name "tot" kommt daher, dass der Kolben in einem bestimmten Moment die Richtung um 180 Grad ändert, als ob er in der unteren oder oberen Position für Tausendstelsekunden "einfriert".

Der OT liegt in einem gewissen Abstand zur oberen Begrenzung des Zylinders. Dieser Bereich im Zylinder wird als Brennraum bezeichnet. Die Fläche mit dem Kolbenhub wird als Arbeitsvolumen des Zylinders bezeichnet. Sie haben dieses Konzept wahrscheinlich schon gehört, wenn Sie die Eigenschaften eines Automotors aufgelistet haben. Nun, die Summe aus Arbeitsvolumen und Brennraum bildet das volle Volumen des Zylinders.

Das Verhältnis des Gesamtvolumens des Zylinders zum Volumen des Brennraums wird als Verdichtungsverhältnis des Arbeitsgemisches bezeichnet. Das
ein ziemlich wichtiger Indikator für jeden Automotor. Je stärker das Gemisch komprimiert wird, desto größer ist der Verbrennungsrückschlag, der in mechanische Energie umgewandelt wird.

Andererseits führt eine übermäßige Kompression des Kraftstoff-Luft-Gemisches eher zu seiner Explosion als zu einer Verbrennung. Dieses Phänomen wird "Detonation" genannt. Es führt zu Leistungsverlust und Zerstörung bzw. übermäßigem Verschleiß des gesamten Motors.

Um dies zu vermeiden, produziert die moderne Kraftstoffproduktion Benzin, das gegen hohe Verdichtungsverhältnisse beständig ist. An der Tankstelle sahen alle Schilder wie AI-92 oder AI-95. Die Zahl gibt die Oktanzahl an. Je höher sein Wert, desto höher ist die Detonationsfestigkeit des Kraftstoffs bzw. kann er mit einem höheren Verdichtungsverhältnis verwendet werden.

EIS ist ein Motor, der verschiedene Kraftstoffe direkt im Gerät selbst verbrennt. Im Gegensatz zu Motoren eines anderen Typs werden Verbrennungsmotoren entzogen: alle Elemente, die Wärme zur weiteren Umwandlung in mechanische Energie übertragen, die Umwandlung erfolgt direkt aus der Verbrennung von Kraftstoff; viel kompakter; sind im Vergleich zu anderen Gerätetypen mit vergleichbarer Leistung leicht; erfordern die Verwendung eines bestimmten Kraftstoffs mit starren Eigenschaften von Verbrennungstemperatur, Verdampfungsgrad, Oktanzahl usw.

Viertaktmotoren werden in der Automobilindustrie eingesetzt:

1. Einlass;

2. Kompression;

3. Arbeitshub;

4. Veröffentlichung.
Es gibt aber auch Zweitakt-Versionen von Verbrennungsmotoren, die jedoch in der modernen Welt nur begrenzt einsetzbar sind.

In diesem Artikel werden nur Motoren berücksichtigt, die in Autos eingebaut sind.

Sorten von Motoren nach Kraftstoffverbrauch

Sie lassen sich nach Art der Ansaugung in Vergaser und Einspritzung unterteilen. Vergasermotoren verschwinden aufgrund der schwierigen Feinabstimmung, des hohen Benzinverbrauchs, der Ineffizienz beim Mischen des Kraftstoffgemischs und der Unzulänglichkeit moderner strenger Umweltanforderungen bereits aus der Produktion. Bei solchen Motoren beginnt die Vermischung des brennbaren Gemisches in den Kammern des Vergasers und endet auf dem Weg im Ansaugkrümmer.

Einspritzeinheiten entwickeln sich in rasantem Tempo und das Kraftstoffeinspritzsystem wurde von Generation zu Generation verbessert. Die ersten Injektoren hatten eine "Einzeleinspritzung" mit einer einzigen Düse. Tatsächlich war es die Modernisierung der Vergasermotoren. Im Laufe der Zeit begannen die meisten Einheiten, Systeme mit separaten Düsen für jeden Zylinder zu verwenden. Der Einsatz von Injektoren im Ansaugsystem ermöglichte es, die Anteile von Kraftstoff und Luft in verschiedenen Betriebsmodi des Aggregats genauer zu steuern, den Kraftstoffverbrauch zu senken, die Qualität des Kraftstoffgemisches zu erhöhen und die Leistung und Umweltfreundlichkeit der Leistung zu erhöhen Einheiten.

Moderne Injektoren an Aggregaten mit Direkteinspritzung in die Zylinder sind in der Lage, mehrere getrennte Kraftstoffeinspritzungen in einem Hub zu erzeugen. Dadurch wird die Qualität des Kraftstoffgemisches weiter verbessert und die Energierückgewinnung aus der eingesetzten Benzinmenge maximiert. Das heißt, die Wirtschaftlichkeit und Leistung der Motoren sind noch mehr gestiegen.

Dieselaggregate - verwenden das Zündprinzip eines Gemisches aus Dieselkraftstoff und Luft, wenn es durch starke Kompression erhitzt wird. Gleichzeitig werden bei Dieselaggregaten keine Fremdzündungssysteme verwendet. Diese Motoren haben gegenüber Benzinmotoren eine Reihe von Vorteilen, vor allem sind sie kraftstoffsparend (bis zu 20%) bei einer vergleichbaren Leistung. Aufgrund des höheren Verdichtungsverhältnisses in den Zylindern wird weniger Kraftstoff verbraucht, was die Verbrennungseigenschaften und die Energieabgabe des Kraftstoffgemisches verbessert, und daher wird weniger Kraftstoff benötigt, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen. Darüber hinaus verwenden Dieselaggregate keine Drosselklappen, was den Luftstrom zum Aggregat verbessert und den Kraftstoffverbrauch weiter senkt. Dieselmotoren entwickeln mehr Drehmoment und bei niedrigeren Kurbelwellendrehzahlen.

Nicht ohne Nachteile. Aufgrund der erhöhten Belastung der Zylinderwände mussten die Konstrukteure zuverlässigere Materialien verwenden und die Struktur vergrößern (erhöhtes Gewicht und höhere Produktionskosten). Außerdem ist der Betrieb des Dieseltriebwerks aufgrund der Besonderheiten der Kraftstoffzündung laut. Und die erhöhte Masse der Teile ermöglicht es dem Motor nicht, hohe Drehzahlen bei der gleichen Geschwindigkeit wie bei Benzinmotoren zu entwickeln, und der Höchstwert der Kurbelwellenumdrehungen ist niedriger als bei Benzinmotoren.

Eine Art Verbrennungsmotor vom Design her

Hybridantrieb

Die Vorteile des Kombinierens äußern sich in der Fähigkeit, die Energie zweier Einheiten beim Beschleunigen zu kombinieren oder jeden Motortyp je nach Bedarf separat zu verwenden. Bei Fahrten im Stadtstau kann beispielsweise nur der Elektromotor arbeiten und so Dieselkraftstoff sparen. Bei Fahrten auf Landstraßen arbeitet der Verbrennungsmotor robuster, leistungsstärker und mit einer großen Gangreserveeinheit.

Gleichzeitig kann eine spezielle Batterie für Elektromotoren über einen Generator oder über ein regeneratives Bremssystem aufgeladen werden, was nicht nur Kraftstoff, sondern auch den zum Laden der Batterie benötigten Strom spart.

Drehkolbenmotor

Dank dieser Konstruktion nimmt der Motor schnell Geschwindigkeit auf, was die dynamischen Eigenschaften des Autos erhöht. Doch mit der Entwicklung der klassischen Verbrennungsmotor-Bauweise verlor der Wankelmotor aufgrund von Konstruktionszwängen an Bedeutung. Das Prinzip der Kolbenbewegung erlaubt es nicht, ein hohes Verdichtungsverhältnis des Kraftstoffgemisches zu erreichen, was die Verwendung von Dieselkraftstoff ausschließt. Eine kleine Ressource, die Komplexität von Wartung und Reparatur sowie schwache Umweltindikatoren ermöglichen es den Automobilherstellern nicht, diese Richtung zu entwickeln.

Sorten von Aggregaten nach Layout

Inline-Motoren

Der Reihenmotor ist die klassischste Version des Triebwerks. Bei dem sich alle Kolben und Zylinder in einer Reihe befinden. Gleichzeitig enthalten moderne Reihenmotoren nicht mehr als sechs Zylinder. Aber es sind die Sechszylinder-Reihenmotoren, die die beste Leistung beim Ausgleich von Vibrationen während des Betriebs haben. Der einzige Nachteil ist die erhebliche Länge des Motors im Vergleich zu anderen Layouts.

V-förmige Motoren

Diese Motoren entstanden aus dem Wunsch der Konstrukteure, die Größe der Motoren zu reduzieren und mehr als sechs Kolben in einem Block zu platzieren. Bei diesen Motoren befinden sich die Zylinder in verschiedenen Ebenen. Optisch bildet die Anordnung der Zylinder den Buchstaben "V", daher der Name. Der Winkel zwischen den beiden Reihen wird Sturzwinkel genannt und variiert über einen weiten Bereich, wobei ein bestimmter Motortyp in Untergruppen unterteilt wird.

Boxermotoren

Boxermotoren erhielten einen maximalen Sturzwinkel von 180 Grad. Dadurch konnten die Konstrukteure die Höhe der Einheit auf ein Minimum reduzieren und die Last auf die Kurbelwelle verteilen, um deren Ressourcen zu erhöhen.

VR-Motoren

Dies ist eine Kombination der Eigenschaften von Reihen- und V-förmigen Einheiten. Der Sturzwinkel in solchen Motoren erreicht 15 Grad, was die Verwendung eines Zylinderkopfs mit einem einzigen Ventilsteuerungsmechanismus ermöglicht.

W-förmige Motoren

Eines der leistungsstärksten und "extremsten" ICE-Designs. Sie können drei Zylinderreihen mit großem Sturzwinkel oder zwei kombinierte VR-Blöcke haben. Heute sind Motoren für Acht- und Zwölfzylinder weit verbreitet, die Konstruktion erlaubt jedoch den Einsatz einer größeren Anzahl von Zylindern.

Eigenschaften des Verbrennungsmotors

Die Leistung des Aggregats, gemessen in PS. (oder kW * h);

Das vom Aggregat entwickelte maximale Drehmoment, gemessen in N / m;

Die meisten Autoenthusiasten teilen sich die Aggregate nur in Bezug auf die Leistung. Aber diese Aufteilung ist nicht ganz richtig. Sicherlich ist eine Einheit von 200 "Pferden" einem Motor von 100 "Pferden" bei einer schweren Frequenzweiche vorzuziehen. Und für ein leichtes urbanes Fließheck reicht ein 100-PS-Motor aus. Aber es gibt einige Nuancen.

Die in der technischen Dokumentation angegebene maximale Leistung wird bei bestimmten Kurbelwellendrehzahlen erreicht. Bei der Verwendung eines Autos in einer städtischen Umgebung dreht der Fahrer den Motor jedoch selten über 2.500 U / min. Je länger die Betriebszeit der Maschine ist, desto mehr ist daher nur ein Teil der potentiellen Leistung beteiligt.

Aber oft gibt es Fälle auf der Straße. Wenn es erforderlich ist, die Geschwindigkeit zum Überholen stark zu erhöhen oder einen Notfall zu vermeiden. Es ist das maximale Drehmoment, das die Fähigkeit der Einheit beeinflusst, schnell die erforderliche Geschwindigkeit und Leistung zu erreichen. Einfach ausgedrückt beeinflusst das Drehmoment die Fahrdynamik.

Es ist erwähnenswert, dass ein kleiner Unterschied zwischen Benzin- und Dieselmotoren besteht. Benzinmotor - liefert maximales Drehmoment bei Kurbelwellendrehzahl von 3.500 bis 6.000 U/min, und Dieselmotoren können maximale Parameter bei niedrigeren Drehzahlen erreichen. Daher scheint es vielen. Dass Dieselaggregate leistungsstärker sind und besser "ziehen". Die meisten der leistungsstärksten Einheiten verwenden jedoch Benzinkraftstoff, da sie in der Lage sind, eine größere Anzahl von Umdrehungen pro Minute zu entwickeln.

Und für ein detailliertes Verständnis des Begriffs Drehmoment sollten Sie sich die Maßeinheiten ansehen: Newton mal Meter. Mit anderen Worten, das Drehmoment bestimmt die Kraft, mit der der Kolben gegen die Kurbelwelle drückt, die wiederum die Kraft auf das Getriebe und schließlich auf die Räder überträgt.

Erwähnenswert ist auch die leistungsstarke Technik, bei der das maximale Drehmoment bei einer Geschwindigkeit von 1.500 pro Minute erreicht wird. Im Grunde sind dies Traktoren, leistungsstarke Muldenkipper und einige Diesel-Geländewagen. Natürlich müssen solche Maschinen den Motor nicht bis zur maximalen Drehzahl hochdrehen.

Aus den gemachten Angaben kann geschlossen werden, dass das Drehmoment vom Volumen des Aggregats, seinen Abmessungen, der Größe der Teile und deren Gewicht abhängt. Je schwerer diese Elemente sind, desto mehr Drehmoment herrscht bei niedrigen Drehzahlen. Dieselaggregate haben ein höheres Drehmoment und niedrigere Kurbelwellendrehzahlen (die hohe Trägheit einer schweren Kurbelwelle und andere Elemente lassen keine hohen Drehzahlen zu).

Automotorleistung

Es gibt eine bekannte Formel, die das Verhältnis von Leistung und Drehmoment charakterisiert:

Leistung = Drehmoment * U/min / 9549

Als Ergebnis erhalten wir den Leistungswert in Kilowatt. Aber wenn wir uns die Eigenschaften von Autos ansehen, sind wir natürlich eher daran gewöhnt, die Zahlen in "PS" zu sehen. Kilowatt in PS umrechnen Sie müssen den resultierenden Wert mit 1,36 multiplizieren.

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