Das Gerät und das Funktionsprinzip eines Verbrennungsmotors. Wie funktioniert ein Verbrennungsmotor? Aufbau und Funktionsweise des Verbrennungsmotors

Für einen echten Autoliebhaber ist ein Auto nicht nur ein Fortbewegungsmittel, sondern auch ein Instrument der Freiheit. Mit Hilfe eines Autos kommen Sie überall in der Stadt, auf dem Land oder auf dem Kontinent an. Aber für einen echten Reisenden reicht es nicht aus, eine Lizenz zu haben. Schließlich gibt es immer noch viele Stellen, an denen das Handy nicht fängt und die Evakuatoren nicht erreichen können. In solchen Fällen liegt im Falle einer Panne die gesamte Verantwortung auf den Schultern des Autofahrers.

Daher sollte jeder Fahrer zumindest ein wenig über den Aufbau seines Autos wissen, und es ist notwendig, mit dem Motor zu starten. Natürlich produzieren moderne Autofirmen viele Autos mit unterschiedlichen Motorentypen, aber meistens verwenden die Hersteller Verbrennungsmotoren in ihren Designs. Sie haben einen hohen Wirkungsgrad und sorgen gleichzeitig für eine hohe Zuverlässigkeit des Gesamtsystems.

Beachtung! In den meisten wissenschaftlichen Artikeln werden Verbrennungsmotoren als Verbrennungsmotoren abgekürzt.

Was sind die Verbrennungsmotoren?

Bevor wir mit einer detaillierten Untersuchung des Verbrennungsmotors und seines Funktionsprinzips fortfahren, wollen wir uns überlegen, was Verbrennungsmotoren sind. Es gibt einen wichtigen Punkt, den Sie sofort ansprechen sollten. In über 100 Jahren Evolution haben Wissenschaftler viele Arten von Designs entwickelt, von denen jede ihre eigenen Vorteile hat. Lassen Sie uns daher zunächst die Hauptkriterien hervorheben, nach denen diese Mechanismen unterschieden werden können:

1. Je nach Methode zur Erzeugung eines brennbaren Gemisches werden alle Verbrennungsmotoren in Vergaser-, Gas- und Einspritzvorrichtungen unterteilt. Außerdem handelt es sich um eine Klasse mit externer Gemischbildung. Wenn wir über das Innere sprechen, dann - das sind Diesel.
2. Je nach Kraftstoffart lässt sich der Verbrennungsmotor in Benzin, Gas und Diesel unterteilen.
3. Die Kühlung der Motorvorrichtung kann auf zwei Arten erfolgen: Flüssigkeit und Luft.
4. Zylinder können sich sowohl gegenüberliegend als auch in Form des Buchstabens V befinden.
5. Das Gemisch in den Zylindern kann durch einen Funken entzündet werden. Dies geschieht bei Vergaser- und Einspritz-Brennkraftmaschinen oder durch Selbstentzündung.

In den meisten Autozeitschriften und bei professionellen Autoexporten ist es üblich, Verbrennungsmotoren in folgende Typen einzuteilen:

1. Benzinmotor. Dieses Gerät wird mit Benzin betrieben. Die Zündung erfolgt gewaltsam mit Hilfe eines von einer Kerze erzeugten Funkens. Für die Dosierung des Kraftstoff-Luft-Gemisches sind Vergaser und Einspritzanlage zuständig. Die Zündung erfolgt bei der Kompression.
2. Diesel ... Motoren mit dieser Art von Gerät arbeiten mit der Verbrennung von Dieselkraftstoff. Der Hauptunterschied zu Benzingeräten besteht darin, dass der Kraftstoff durch die Erhöhung der Lufttemperatur explodiert. Letzteres wird durch die Druckerhöhung im Zylinder möglich.
3. Gasanlagen arbeiten mit Propan-Butan. Zündung wird erzwungen. Dem Zylinder wird Gas mit Luft zugeführt. Ansonsten ähnelt die Einrichtung eines solchen Verbrennungsmotors einem Benzinmotor.

Diese Klassifizierung wird am häufigsten verwendet und weist auf die spezifischen Merkmale des Systems hin.

Gerät und Funktionsprinzip

Gerät mit Verbrennungsmotor

Betrachten Sie am besten die ICE-Vorrichtung am Beispiel eines Einzylindermotors. Der Hauptteil des Mechanismus ist der Zylinder. Es enthält einen Kolben, der sich auf und ab bewegt. Gleichzeitig gibt es zwei Kontrollpunkte seiner Bewegung: obere und untere. In der Fachliteratur werden sie als BMT und BMT bezeichnet. Die Dekodierung ist wie folgt: obere und untere Totpunkte.

Beachtung! Der Kolben ist auch mit der Welle verbunden. Die Pleuelstange ist die Pleuelstange.

Die Hauptaufgabe des Pleuels besteht darin, die Energie, die durch die Auf- und Abbewegung des Kolbens entsteht, in Rotation umzuwandeln. Das Ergebnis dieser Transformation ist die Bewegung des Autos in die gewünschte Richtung. Dafür ist das ICE-Gerät zuständig. Vergessen Sie auch nicht das Bordnetz, dessen Betrieb dank der vom Motor erzeugten Energie möglich wird.

Das Schwungrad ist am Ende der ICE-Welle befestigt. Es sorgt für eine stabile Drehung der Kurbelwelle. Die Ein- und Auslassventile befinden sich oben am Zylinder, der wiederum von einem speziellen Kopf abgedeckt wird.

Beachtung! Die Ventile öffnen und schließen die entsprechenden Kanäle zum richtigen Zeitpunkt.

Zum Öffnen der Verbrennungsmotorventile wirken die Nockenwellennocken auf diese ein. Dies geschieht durch Getriebeteile. Die Welle selbst wird von den Kurbelwellenrädern angetrieben.

Beachtung! Der Kolben bewegt sich frei im Zylinder, erstarrt kurz am oberen Totpunkt, dann am unteren.

Damit die ICE-Vorrichtung normal funktioniert, muss das brennbare Gemisch in einem genau eingestellten Verhältnis zugeführt werden. Andernfalls kann kein Feuer entstehen. Auch der Moment, in dem der Aufschlag stattfindet, spielt eine große Rolle.

Öl ist erforderlich, um einen vorzeitigen Verschleiß von Teilen im ICE-Gerät zu verhindern. Im Allgemeinen besteht die gesamte Vorrichtung eines Verbrennungsmotors aus folgenden Grundelementen:

• Zündkerzen,
• Ventile,
• Kolben,
• Kolbenringe,
• Stangen,
• Kurbelwelle,
• Kurbelgehäuse.

Das Zusammenspiel dieser Systemelemente ermöglicht es dem ICE-Gerät, die Energie zu erzeugen, die zum Bewegen des Autos benötigt wird.

Arbeitsprinzip

Betrachten wir die Funktionsweise eines Viertakt-Verbrennungsmotors. Um zu verstehen, wie es funktioniert, müssen Sie die Bedeutung von Takt kennen. Dies ist ein bestimmter Zeitraum, in dem die für den Betrieb des Geräts erforderliche Aktion im Inneren des Zylinders ausgeführt wird. Es kann schrumpfen oder brennen.

ICE-Hübe bilden einen Arbeitszyklus, der wiederum den Betrieb des gesamten Systems sicherstellt. Dabei wird thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt. Dadurch kommt es zur Bewegung der Kurbelwelle.

Beachtung! Der Arbeitszyklus gilt als abgeschlossen, nachdem die Kurbelwelle eine Umdrehung gemacht hat. Aber diese Aussage gilt nur für einen Zweitaktmotor.

Hier ist eine wichtige Erklärung zu geben. Heutzutage verwenden Autos hauptsächlich einen Viertaktmotor. Solche Systeme sind zuverlässiger und leistungsfähiger.

Um einen Viertaktzyklus zu vollenden, sind zwei Umdrehungen der Kurbelwelle erforderlich. Dies sind vier Bewegungen des Kolbens nach oben und unten. Jeder Balken führt Aktionen in der genauen Reihenfolge aus:

• Einlass,
• Kompression,
• Verlängerung,
• Veröffentlichung.

Der vorletzte Hub wird auch als Arbeitshub bezeichnet. Sie kennen bereits den oberen und unteren Totpunkt. Der Abstand zwischen ihnen weist jedoch auf einen weiteren wichtigen Parameter hin. Nämlich das Volumen des Verbrennungsmotors. Es kann im Durchschnitt von 1,5 bis 2,5 Liter reichen. Der Indikator wird gemessen, indem die Daten jedes Zylinders addiert werden.

Während der ersten halben Umdrehung bewegt sich der Kolben vom OT zum UT. Dabei bleibt das Einlassventil geöffnet, das Auslassventil wiederum dicht geschlossen. Durch diesen Vorgang entsteht im Zylinder ein Vakuum.

Ein brennbares Gemisch aus Benzin und Luft gelangt in die Gasleitung des Verbrennungsmotors. Dort vermischt es sich mit den Abgasen. Dadurch entsteht ein idealer Zündstoff, der sich im zweiten Akt verdichten lässt.

Kompression tritt auf, wenn der Zylinder vollständig mit dem Arbeitsgemisch gefüllt ist. Die Kurbelwelle dreht sich weiter und der Kolben bewegt sich vom unteren zum oberen Totpunkt.

Beachtung! Mit abnehmendem Volumen steigt die Temperatur des Gemisches im Zylinder des Verbrennungsmotors.

Die Expansion erfolgt im dritten Takt. Wenn die Kompression zu ihrem logischen Abschluss kommt, erzeugt die Kerze einen Funken und es kommt zur Zündung. Bei einem Dieselmotor läuft das etwas anders.

Erstens wird anstelle einer Kerze eine spezielle Düse installiert, die beim dritten Hub Kraftstoff in das System einspritzt. Zweitens wird Luft in den Zylinder gepumpt und kein Gasgemisch.

Das Funktionsprinzip eines Diesel-Verbrennungsmotors ist insofern interessant, als sich der darin enthaltene Kraftstoff von selbst entzündet. Dies geschieht aufgrund einer Erhöhung der Temperatur der Luft im Inneren des Zylinders. Ein ähnliches Ergebnis wird durch die Kompression erreicht, wodurch der Druck steigt und die Temperatur steigt.

Wenn Kraftstoff durch den Injektor in den Zylinder des Verbrennungsmotors eindringt, ist die Temperatur im Inneren so hoch, dass er sich selbst entzündet. Bei Verwendung von Benzin kann dieses Ergebnis nicht erreicht werden. Dies liegt daran, dass es sich bei einer viel höheren Temperatur entzündet.

Beachtung! Bei der Kolbenbewegung durch die im Inneren aufgetretene Mikroexplosion macht das Verbrennungsmotorteil einen Rückwärtsruck und die Kurbelwelle dreht sich.

Der letzte Takt eines Viertakt-Verbrennungsmotors wird als Einlass bezeichnet. Es findet in der vierten Halbrunde statt. Das Funktionsprinzip ist recht einfach. Das Auslassventil öffnet und alle Verbrennungsprodukte treten ein, von wo sie in die Abgasleitung gelangen.

Vor dem Eintritt in die Atmosphäre werden Abgase aus passieren in der Regel ein Filtersystem. Dadurch wird die Umweltbelastung minimiert. Trotzdem ist die Konstruktion von Dieselmotoren immer noch viel umweltfreundlicher als die von Benzinmotoren.

Geräte zur Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors

Seit der Erfindung des ersten Verbrennungsmotors wurde das System ständig verbessert. Erinnert man sich an die ersten Motoren von Serienautos, dann konnten sie auf maximal 80 Stundenkilometer beschleunigen. Moderne Supersportwagen überwinden problemlos die 390-km-Marke. Wissenschaftler konnten solche Ergebnisse aufgrund der Integration zusätzlicher Systeme in die Motorvorrichtung und einiger struktureller Änderungen erzielen.

Eine große Leistungssteigerung auf einmal wurde durch den in den Verbrennungsmotor eingeführten Ventilmechanismus gegeben. Ein weiterer Evolutionsschritt war die Anordnung der Nockenwelle an der Spitze der Struktur. Dies reduzierte die Anzahl der beweglichen Teile und erhöhte die Produktivität.

Auch die Nützlichkeit eines modernen ICE-Zündsystems ist nicht zu leugnen. Es bietet höchstmögliche Stabilität. Zunächst wird eine Ladung erzeugt, die dem Verteiler und von diesem einer der Kerzen zugeführt wird.

Beachtung! Natürlich dürfen wir das Kühlsystem nicht vergessen, das aus einem Kühler und einer Pumpe besteht. Dadurch ist es möglich, eine rechtzeitige Überhitzung des ICE-Geräts zu verhindern.

Ergebnisse

Wie Sie sehen, ist der Aufbau eines Verbrennungsmotors nicht besonders schwierig. Um es zu verstehen, braucht man keine besonderen Vorkenntnisse – ein einfacher Wunsch genügt. Dennoch wird das Wissen um die Grundlagen des ICE-Betriebs sicherlich nicht für jeden Fahrer überflüssig sein.

Einfach genug, trotz der vielen Details, die es ausmachen. Schauen wir uns das genauer an.

Allgemeines ICE-Gerät

Jeder der Motoren hat einen Zylinder und einen Kolben. Im ersten wird thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt, die ein Auto in Bewegung setzen kann. In nur einer Minute wiederholt sich dieser Vorgang mehrere hundert Mal, wodurch sich die aus dem Motor kommende Kurbelwelle kontinuierlich dreht.

Der Motor einer Maschine besteht aus mehreren Komplexen von Systemen und Mechanismen, die Energie in mechanische Arbeit umwandeln.

Seine Basis ist:

Gasverteilung;

Kurbelmechanismus.

Darüber hinaus arbeiten darin folgende Systeme:

• Zündung;

• Kühlung;

Kurbelmechanismus

Dank ihm wird die Hin- und Herbewegung der Kurbelwelle in eine Rotation umgewandelt. Letzteres wird leichter an alle Systeme übertragen als zyklisch, zumal die letzte Übertragungsstrecke die Räder sind. Und sie arbeiten durch Rotation.

Wenn das Auto kein Radfahrzeug wäre, wäre dieser Bewegungsmechanismus möglicherweise nicht erforderlich. Bei der Maschine ist die Kurbel-Pleuel-Betätigung jedoch völlig gerechtfertigt.

Gasverteilungsmechanismus

Dank des Zahnriemens gelangt das Arbeitsgemisch oder die Luft in die Zylinder (je nach Charakteristik der Gemischbildung im Motor), dann werden die Abgase und Verbrennungsprodukte entfernt.

Gleichzeitig erfolgt der Gasaustausch zum festgelegten Zeitpunkt in einer bestimmten Menge, ist in Zyklen organisiert und garantiert ein qualitativ hochwertiges Arbeitsgemisch sowie die größte Wirkung aus der freigesetzten Wärme.

Versorgungs System

Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird in den Zylindern verbrannt. Das betrachtete System regelt deren Versorgung in strikter Menge und Proportion. Es findet eine äußere und innere Gemischbildung statt. Im ersten Fall werden Luft und Kraftstoff außerhalb des Zylinders vermischt, im anderen im Inneren.

Das Stromversorgungssystem mit externer Gemischbildung verfügt über ein spezielles Gerät namens Vergaser. Darin wird der Kraftstoff in der Luft zerstäubt und gelangt dann in die Zylinder.

Ein Auto mit einem internen Gemischbildungssystem wird Einspritzung und Diesel genannt. In ihnen sind die Zylinder mit Luft gefüllt, in die über spezielle Mechanismen Kraftstoff eingespritzt wird.

Zündanlage

Hier erfolgt die Zwangszündung des Arbeitsgemisches im Motor. Dieselaggregate brauchen dies nicht, da ihr Prozess durch hohe Luft erfolgt, die tatsächlich glühend heiß wird.

Eine funkenelektrische Entladung wird hauptsächlich in Motoren verwendet. Darüber hinaus können aber auch Zündrohre verwendet werden, die das Arbeitsgemisch mit einem brennenden Stoff entzünden.

Es kann auf andere Weise in Brand gesetzt werden. Am praktischsten ist heute jedoch das elektrische Funkensystem.

Start

Dieses System erreicht die Drehung der Motorkurbelwelle beim Starten. Dies ist für den Start der Funktion einzelner Mechanismen und des Motors selbst als Ganzes erforderlich.

Ein Anlasser wird hauptsächlich zum Starten verwendet. Dank ihm ist der Prozess einfach, zuverlässig und schnell. Es ist aber auch eine Variante einer Pneumatikeinheit möglich, die auf Lager in Sammelbehältern arbeitet oder mit einem elektrisch angetriebenen Kompressor versehen ist.

Das einfachste System ist die Kurbel, durch die die Kurbelwelle im Motor gedreht wird und der Betrieb aller Mechanismen und Systeme beginnt. Bis vor kurzem nahmen alle Fahrer sie mit. Von Bequemlichkeit konnte in diesem Fall jedoch nicht die Rede sein. Daher kann heute jeder ohne sie auskommen.

Kühlung

Die Aufgabe dieses Systems besteht darin, eine bestimmte Temperatur des Betriebsgerätes aufrechtzuerhalten. Tatsache ist, dass die Verbrennung in den Zylindern des Gemischs unter Freisetzung von Wärme erfolgt. Motorbaugruppen und -teile werden heiß und müssen für einen normalen Betrieb ständig gekühlt werden.

Am gebräuchlichsten sind Flüssigkeits- und Luftsysteme.

Damit der Motor ständig kühlt, wird ein Wärmetauscher benötigt. Bei Motoren mit flüssiger Version spielt ein Kühler seine Rolle, der aus vielen Rohren besteht, um ihn zu bewegen und Wärme an die Wände zu übertragen. Die Abluft wird durch den Lüfter, der neben dem Kühler verbaut ist, weiter erhöht.

Bei luftgekühlten Geräten wird die Berippung der Oberflächen der heißesten Elemente verwendet, wodurch die Wärmeübertragungsfläche deutlich erhöht wird.

Dieses Kühlsystem ist wirkungslos und wird daher bei modernen Autos selten verbaut. Es wird hauptsächlich bei Motorrädern und kleinen Verbrennungsmotoren verwendet, die keine schwere Arbeit erfordern.

Schmiersystem

Die Schmierung der Teile ist notwendig, um den Verlust an mechanischer Energie zu reduzieren, der im Kurbelmechanismus und in der Steuerzeit auftritt. Darüber hinaus trägt das Verfahren dazu bei, den Verschleiß der Teile zu reduzieren und für eine gewisse Kühlung zu sorgen.

Die Schmierung in Automobilmotoren wird hauptsächlich unter Druck eingesetzt, wobei das Öl mittels einer Pumpe durch die Leitungen gefördert wird.

Einige Elemente werden durch Spritzen oder Eintauchen in Öl geschmiert.

Zweitakt- und Viertaktmotoren

Das Gerät des Motors eines Autos des ersten Typs wird derzeit in einem ziemlich engen Bereich verwendet: auf Mopeds, preiswerten Motorrädern, Booten und Gasmähern. Ihr Nachteil ist der Verlust des Arbeitsgemisches bei der Entfernung der Abgase. Außerdem sind Zwangsanblasung und erhöhte Anforderungen an die thermische Stabilität des Auslassventils der Grund für den Preisanstieg des Motors.

Bei einem Viertaktmotor gibt es aufgrund des Vorhandenseins eines Gasverteilungsmechanismus keine derartigen Nachteile. Dieses System hat jedoch auch seine eigenen Probleme. Die beste Motorleistung wird in einem sehr engen Kurbelwellendrehzahlbereich erreicht.

Die Entwicklung von Technologien und das Aufkommen elektronischer Steuergeräte ermöglichten es, dieses Problem zu lösen. Die innere Struktur des Motors umfasst nun eine elektromagnetische Steuerung, mit deren Hilfe der optimale Gasverteilungsmodus ausgewählt wird.

Arbeitsprinzip

Der Verbrennungsmotor arbeitet wie folgt. Nachdem das Treibmittelgemisch in den Brennraum eingetreten ist, wird es komprimiert und durch einen Funken gezündet. Bei der Verbrennung wird im Zylinder ein superstarker Druck erzeugt, der den Kolben antreibt. Es beginnt sich in Richtung des unteren Totpunkts zu bewegen, dem dritten Takt (nach Ansaugen und Verdichten), der als Arbeitstakt bezeichnet wird. Zu diesem Zeitpunkt beginnt sich die Kurbelwelle dank des Kolbens zu drehen. Der Kolben bewegt sich wiederum zum oberen Totpunkt und drückt die Abgase aus, was der vierte Takt des Motors ist - Auspuff.

Alle Viertakt-Arbeiten sind ziemlich einfach. Um sowohl den allgemeinen Aufbau des Automotors als auch seinen Betrieb leichter zu verstehen, ist es praktisch, ein Video anzusehen, das die Funktionsweise des Verbrennungsmotors anschaulich demonstriert.

Abstimmung

Viele Autobesitzer, die an ihr Auto gewöhnt sind, wollen mehr herausholen, als es bieten kann. Daher wird der Motor oft zu diesem Zweck abgestimmt und seine Leistung erhöht. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen.

Chiptuning ist beispielsweise bekannt, wenn der Motor durch Computerumprogrammierung auf einen dynamischeren Betrieb abgestimmt wird. Diese Methode hat sowohl Befürworter als auch Gegner.

Die traditionellere Methode ist das Motortuning, bei dem einige Modifikationen am Motor vorgenommen werden. Dazu wird ein Austausch durch dafür geeignete Kolben und Pleuel vorgenommen; eine Turbine wird installiert; komplexe Manipulationen mit Aerodynamik durchgeführt werden, und so weiter.

Die Einrichtung eines Automotors ist nicht so kompliziert. Aufgrund der Vielzahl der darin enthaltenen Elemente und der Notwendigkeit, diese untereinander abzustimmen, ist jedoch eine hohe Professionalität der Person erforderlich, die sie durchführt, damit Änderungen das gewünschte Ergebnis haben. Bevor Sie sich dafür entscheiden, lohnt es sich daher, sich die Mühe zu machen, einen echten Meister seines Fachs zu finden.

Der Verbrennungsmotor ist heute die wichtigste Antriebsart im Automobil. Das Funktionsprinzip einer Brennkraftmaschine beruht auf der Wirkung der Wärmeausdehnung von Gasen, die bei der Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Zylinder auftritt.

Die gängigsten Motorentypen

Es gibt drei Arten von Verbrennungsmotoren: Kolben, Drehkolbenantrieb des Wankelsystems und Gasturbine. Mit seltenen Ausnahmen sind moderne Autos mit Viertakt-Kolbenmotoren ausgestattet. Der Grund liegt im niedrigen Preis, der Kompaktheit, dem geringen Gewicht, der Multi-Fuel-Kapazität und der Möglichkeit der Installation an fast jedem Fahrzeug.

Der Automotor selbst ist ein Mechanismus, der die thermische Energie der Verbrennung von Kraftstoff in mechanische Energie umwandelt, deren Betrieb von vielen Systemen, Komponenten und Baugruppen bereitgestellt wird. Hubkolben-Verbrennungsmotoren sind Zwei- und Viertaktmotoren. Das Funktionsprinzip eines Pkw-Motors lässt sich am einfachsten am Beispiel eines Viertakt-Einzylinder-Triebwerks verstehen.

Ein Viertaktmotor wird genannt, weil ein Arbeitszyklus aus vier Kolbenbewegungen (Hüben) oder zwei Umdrehungen der Kurbelwelle besteht:

• Einlass;
• Kompression;
• Arbeitshub;
• Veröffentlichung.

Allgemeines ICE-Gerät

Um die Funktionsweise eines Motors zu verstehen, ist es notwendig, seine Konstruktion allgemein zu skizzieren. Die wichtigsten Teile sind:

1. zylinderblock (in unserem Fall gibt es nur einen Zylinder);
2. Kurbeltrieb, bestehend aus Kurbelwelle, Pleuel und Kolben;
3. der Kopf des Blocks mit einem Gasverteilungsmechanismus (Timing).

Der Kurbeltrieb setzt die Hin- und Herbewegung der Kolben in eine Drehung der Kurbelwelle um. Die Kolben werden durch die Energie des in den Zylindern verbrannten Kraftstoffs in Bewegung gesetzt.


Der Betrieb dieses Mechanismus ist ohne den Betrieb des Gasverteilungsmechanismus unmöglich, der das rechtzeitige Öffnen der Einlass- und Auslassventile für den Einlass des Arbeitsgemisches und die Freisetzung von Abgasen gewährleistet. Die Steuerzeiten bestehen aus einer oder mehreren Nockenwellen mit Nocken, Schubventilen (mindestens zwei pro Zylinder), Ventilen und Rückstellfedern.

Der Verbrennungsmotor kann nur mit koordinierter Arbeit von Hilfssystemen arbeiten, darunter:

• das Zündsystem, das für die Zündung des brennbaren Gemischs in den Zylindern verantwortlich ist;
• ein Einlasssystem, das Luft zuführt, um ein Arbeitsgemisch zu bilden;
• ein Kraftstoffsystem, das eine kontinuierliche Kraftstoffversorgung und ein Gemisch von Kraftstoff mit Luft bereitstellt;
• Schmiersystem zum Schmieren von reibenden Teilen und Entfernen von Verschleißprodukten;
• ein Abgassystem, das Abgase aus den Zylindern des Verbrennungsmotors entfernt und deren Toxizität verringert;
• das Kühlsystem, das erforderlich ist, um die optimale Temperatur für den Betrieb des Aggregats aufrechtzuerhalten.

Einschaltdauer des Motors

Wie oben erwähnt, besteht der Zyklus aus vier Maßnahmen. Beim ersten Hub drückt der Nocken der Nockenwelle auf das Einlassventil, öffnet es, der Kolben beginnt sich von der obersten Position nach unten zu bewegen. In diesem Fall wird im Zylinder ein Unterdruck erzeugt, durch den ein fertiges Arbeitsgemisch oder Luft, wenn der Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzung ausgestattet ist, in den Zylinder eintritt (in diesem Fall ist der Kraftstoff direkt im Brennraum mit Luft vermischt).

Der Kolben überträgt über die Pleuelstange eine Bewegung auf die Kurbelwelle und dreht sie um 180 Grad, bis sie die niedrigste Position erreicht.

Während des zweiten Hubs - der Kompression - schließt das Einlassventil (oder die Ventile), der Kolben kehrt die Bewegungsrichtung um, komprimiert und erwärmt das Arbeitsgemisch oder die Luft. Am Ende des Zyklus wird durch das Zündsystem eine elektrische Entladung an die Zündkerze angelegt und ein Funke gebildet, der das komprimierte Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet.

Das Prinzip der Kraftstoffzündung bei einem Diesel-Verbrennungsmotor ist anders: Am Ende des Verdichtungstaktes wird fein zerstäubter Dieselkraftstoff durch eine Düse in den Brennraum eingespritzt, wo er sich mit erhitzter Luft vermischt und das entstehende Gemisch spontan entzündet . Zu beachten ist, dass aus diesem Grund das Verdichtungsverhältnis des Diesels viel höher ist.

In der Zwischenzeit drehte sich die Kurbelwelle noch einmal um 180 Grad und machte eine komplette Umdrehung.

Der dritte Zyklus wird als Arbeitshub bezeichnet. Die bei der Kraftstoffverbrennung gebildeten Gase drücken den Kolben beim Ausdehnen in die unterste Position. Der Kolben überträgt über das Pleuel Energie auf die Kurbelwelle und dreht diese eine weitere halbe Umdrehung.

Beim Erreichen des unteren Totpunkts beginnt der letzte Takt – die Freigabe. Zu Beginn dieses Hubs drückt die Nockenwelle und öffnet das Auslassventil, der Kolben bewegt sich nach oben und stößt die Abgase aus dem Zylinder aus.

In modernen Autos installierte Verbrennungsmotoren haben nicht einen Zylinder, sondern mehrere. Für einen gleichmäßigen Betrieb des Motors zum gleichen Zeitpunkt werden unterschiedliche Hübe in unterschiedlichen Zylindern ausgeführt und bei jeder halben Kurbelwellenumdrehung erfolgt in mindestens einem Zylinder ein Arbeitstakt (Ausnahme 2- und 3-Zylinder .). Motoren). Dadurch ist es möglich, unnötige Vibrationen loszuwerden, die auf die Kurbelwelle wirkenden Kräfte auszugleichen und den reibungslosen Betrieb des Verbrennungsmotors zu gewährleisten. Die Pleuelzapfen befinden sich in gleichen Winkeln zueinander auf der Welle.

Aus Gründen der Kompaktheit werden Mehrzylindermotoren nicht in Reihe, sondern in V-Form oder gegenläufig (eine Visitenkarte von Subaru) gebaut. Das spart viel Platz unter der Haube.

Zweitaktmotoren

Neben Viertakt-Kolben-Verbrennungsmotoren gibt es auch Zweitakt-Motoren. Das Funktionsprinzip unterscheidet sich etwas von dem oben beschriebenen. Die Einrichtung eines solchen Motors ist einfacher. Der Zylinder hat für das Fenster - Einlass und Auslass, oben gelegen. Der Kolben, der sich im BDC befindet, schließt das Einlassfenster, schließt dann, indem er sich nach oben bewegt, den Auslass und komprimiert das Arbeitsgemisch. Beim Erreichen des OT bildet sich an der Kerze ein Funke und entzündet das Gemisch. Zu diesem Zeitpunkt stellt sich heraus, dass das Einlassfenster offen ist, und durch es gelangt eine weitere Dosis des Kraftstoff-Luft-Gemisches in die Kurbelkammer.

Während des zweiten Hubs, der sich unter dem Einfluss von Gasen nach unten bewegt, öffnet der Kolben den Auslasskanal, durch den die Abgase mit einem neuen Teil des Arbeitsgemisches aus dem Zylinder geblasen werden, der durch den Spülkanal in den Zylinder eintritt. Gleichzeitig gelangt teilweise auch das Arbeitsgemisch ins Auspufffenster, was die Völlerei des Zweitakt-Verbrennungsmotors erklärt.

Dieses Funktionsprinzip ermöglicht es Ihnen, mit kleinerem Hubraum mehr Motorleistung zu erzielen, dies müssen Sie jedoch mit einem hohen Kraftstoffverbrauch bezahlen. Zu den Vorteilen solcher Motoren zählen ein gleichmäßigerer Betrieb, ein einfacherer Aufbau, ein geringes Gewicht und eine hohe Leistungsdichte. Unter den Mängeln sind die schmutzigeren Auspuffe, das Fehlen von Schmier- und Kühlsystemen zu erwähnen, die eine Überhitzung und einen Ausfall des Aggregats drohen.

Motor oder ein Motor (von lat. Motor in Bewegung setzen) - ein Gerät, das jede Art von Energie in mechanisches umwandelt. Dieser Begriff wird seit Ende des 19. Jahrhunderts zusammen mit dem Wort "Motor" verwendet, das seit Mitte des 20. Jahrhunderts häufiger als Elektromotoren und Verbrennungsmotoren (ICEs) bezeichnet wird.

Verbrennungsmotor (ICE) ist eine Motorbauart, Wärmekraftmaschine, bei der die im Arbeitsbereich verbrannte chemische Energie des Brennstoffs (meist flüssiger oder gasförmiger Kohlenwasserstoff-Brennstoff) in mechanische Arbeit umgewandelt wird.

Bei einem Automobil ist Kraftstoff der Inhalt des Kraftstofftanks, mechanische Arbeit also Bewegung. Wie also betankt Benzin oder Diesel ein Auto?

Woraus der Verbrennungsmotor besteht

Sie müssen mit dem beginnen, woraus es besteht Verbrennungsmotor:

-Zylinderkopf- dies ist eine Art Behälter für den Brennraum des Arbeitsgemisches, Gasverteilerventile mit Antrieb, Zündkerzen und Injektoren;

-Zylinder- dies sind Hohlteile mit zylindrischer Innenfläche, Kolben bewegen sich in den Zylindern;

-Kolben- dies sind bewegliche Teile, die die Zylinder im Querschnitt eng überlappen und sich entlang ihrer Achse bewegen;

-Kolbenringe- dies sind offene Ringe, die in Nuten an den Außenflächen der Kolben dicht sitzen, den Brennraum abdichten, die Wärmeübertragung durch die Zylinderwände verbessern und den Schmierstoffverbrauch regulieren;

-Kolbenbolzen dienen zum Verschwenken des Kolbens mit der Pleuelstange, wobei jeder von ihnen eine Achse hat, gegenüber der die Pleuelstange schwingt.;

-Stäbe verbinden- dies ist ein Glied eines Flachmechanismus, das mit anderen beweglichen Gliedern durch Drehkinematikpaare verbunden ist und eine komplexe Flachbewegung ausführt;

-Kurbelwelle- dies ist eine Welle, die aus mehreren Kurbeln besteht;

-Schwungrad- ein massives rotierendes Rad, das als Speicher (Trägheitsspeicher) für kinetische Energie verwendet wird;

-Nockenwelle mit Nocken- der Hauptteil des Gasverteilungsmechanismus (Zeitsteuerung), der dazu dient, die Einlass- oder Auslass- und Motortakte zu synchronisieren;

-Ventile- Dies sind Mechanismen, mit denen Sie Öffnungen für verschiedene Zwecke nach Belieben öffnen oder schließen können;

-Zündkerze dienen zur Zündung eines brennbaren Gemisches, sie sind ein Satz Elektroden, zwischen denen ein Funke auftritt.

Für den vollwertigen Betrieb des Verbrennungsmotors werden jedoch mehrere weitere Systeme benötigt:

-Antriebssystem des Verbrennungsmotors besteht aus einem Kraftstofftank, Kraftstoffreinigungsfiltern, Kraftstoffleitungen, einer Kraftstoffpumpe, einem Luftfilter, einer Abgasanlage und einem Vergaser (wenn der Motor kein Einspritzmotor ist);

-ICE-Auspuffanlage besteht aus einem Auslassventil, einem Auslasskanal, einem Schalldämpfereinlassrohr, einem zusätzlichen Schalldämpfer (Resonator), einem Hauptschalldämpfer, Verbindungsschellen;

-ICE-Zündsystem besteht aus einer Stromversorgung für die Zündanlage (Batterie und Generator), einem Zündschalter, einem Energiespeichersteuergerät, einem Energiespeicher (z.B. einer Zündspule), einem Zündverteilersystem, Hochspannungskabeln und Zündkerzen ;

-Kühlsystem EIS besteht aus speziell angeordneten Doppelwänden des Zylinderblocks und der Köpfe (der Raum dazwischen ist mit Kühlmittel gefüllt), einem Kühler, einem Ausgleichsbehälter, einer Pumpe, einem Thermostat und Rohrleitungen;

Das Schmiersystem besteht aus einer Ölwanne, einer Ölpumpe, einem Ölfilter, Rohren, Kanälen und Ölbohrungen.

ICE-Arbeitsmischung

Der Name selbst EIS- Motor VERBRENNUNGS- deutet darauf hin, dass dort etwas brennt. Und natürlich verbrennt nicht der Kraftstoff selbst, sondern nur seine mit Luft vermischten Dämpfe. Diese Mischung wird üblicherweise als Arbeitsmischung bezeichnet. Die Verbrennung dieses Gemisches hat eine Besonderheit - es verbrennt, vergrößert sein Volumen erheblich und erzeugt sozusagen eine Stoßwelle für die Kolben der Zylinder.

Für die Erzeugung des Arbeitsgemisches ist je nach Motortyp der Vergaser bzw. der Injektor zuständig.

Autobewegung

Die Verbrennung des Arbeitsgemisches erzeugt also die Bewegung des Kolbens. Aber wie bewegt man das Auto mit Hilfe des Kolbens von der Stelle? Dazu müssen Sie die Bewegung des Kolbens in eine Rotation umwandeln. Daher verbinden der Stift und die Pleuelstange den Kolben mit der Kurbelwellenkurbel, die sich natürlich von dieser aus zu drehen beginnt. "Nimmt" die Umdrehungen von der Kurbelwelle Übertragung.

Zyklen von Verbrennungsmotoren

Das obige Schema ist extrem vereinfacht. Betrachten wir nun alles, was im Verbrennungsmotor passiert, genauer. Das klassische Schema des ICE-Betriebs ist seine Unterteilung in Taktzyklen. Um jeden Hub des Motors zu berücksichtigen, müssen Sie mehrere Definitionen lernen:

Oberer Totpunkt (OT)- die höchste Position des Kolbens im Zylinder.

Unterer Totpunkt (UT)- die unterste Position des Kolbens im Zylinder.

Kolbenhub- der Abstand zwischen TDC und BDC.

Die Brennkammer- das Volumen im Zylinder über dem Kolben bei OT.

Zylinderhubraum- das Volumen über dem Zylinderkolben bei UT.

Hubraum ist das gesamte Arbeitsvolumen aller Zylinder.

Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors ist das Verhältnis des Gesamtvolumens des Zylinders zum Volumen des Brennraums.

Einlass - 1 Takt des Verbrennungsmotors

Beim ersten Takt des Verbrennungsmotors öffnet das Einlassventil, um den Zylinder mit dem Arbeitsgemisch zu füllen. Der Füllungsgrad des Zylinders wird durch die Stellung des Kolbens bestimmt: In der UT-Stellung des Kolbens hört das Arbeitsgemisch auf zu fließen. Die Bewegung des Kolbens beginnt, die Kurbel zu drehen, und die Kurbelwelle dreht sich, obwohl sie nur eine halbe Umdrehung dreht.

Kompression - 2-Takt des Verbrennungsmotors

Das Einlassventil schließt während des zweiten Taktes der Brennkraftmaschine. Das Systemauslassventil ist ebenfalls geschlossen. Das Arbeitsgemisch befindet sich in einem verschlossenen Zylinder. Der Kolben beginnt sich zu bewegen und dementsprechend die Kompression des Arbeitsgemisches. Am Ende der Verdichtung (und damit beim zweiten Takt) ist der Druck im Zylinder bereits sehr hoch und die Temperatur erreicht 500 Grad Celsius.

Arbeitstakt - 3-Takt des Verbrennungsmotors

Der dritte Takt des Verbrennungsmotors ist der wichtigste. Im dritten Zyklus wird thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt.

Wo zwischen zweitem und drittem Takt ein schmaler Grat ist, wird die Zündkerze gezündet: Das Gemisch zündet und der Kolben rast zum UT. Das Ergebnis ist eine Drehung der Kurbelwelle.

Lösen - 4. Takt des Verbrennungsmotors

Während des vierten Takts des ICE-Betriebs öffnet das Auslassventil, während das Einlassventil geschlossen ist. Der zum OT zurückkehrende Kolben drückt die Abgase aus dem Zylinder in den Abgaskanal, der direkt durch den Schalldämpfer in die Atmosphäre führt.

Alle vier Takte des Verbrennungsmotors werden zyklisch wiederholt. Aber der wichtigste von ihnen ist zweifellos der dritte - ein Arbeitshub. Der Rest der Stangen dient nur der "Organisation" des dritten Hubs, der das Auto bewegt.

Der flüssigkeitsbetriebene Verbrennungsmotor, entwickelt und erstmals in der zweiten Hälfte des 19. Ohne diese Erfindung ist die moderne Zivilisation nicht vorstellbar, da Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren verschiedener Art in jeder Industrie, die die menschliche Existenz sichert, weit verbreitet sind.

Der verbrennungsmotorische Transport spielt eine entscheidende Rolle im globalen Logistiksystem, das vor dem Hintergrund der Globalisierungsprozesse immer mehr an Bedeutung gewinnt.

Alle modernen Fahrzeuge lassen sich je nach Motortyp in drei große Gruppen einteilen. Die erste Gruppe von Fahrzeugen verwendet Elektromotoren. Dazu gehören der übliche öffentliche Nahverkehr - Trolleybusse und Straßenbahnen, Elektrozüge mit Elektrofahrzeugen und riesige Schiffe und Schiffe, die Atomenergie nutzen - schließlich verwenden moderne Eisbrecher, Atom-U-Boote und Flugzeugträger der NATO-Staaten Elektromotoren. Die zweite Gruppe sind Geräte, die mit Strahltriebwerken ausgestattet sind.

Natürlich wird dieser Motortyp vor allem in der Luftfahrt verwendet. Am zahlreichsten, bekanntesten und bedeutendsten ist die dritte Fahrzeuggruppe, die Verbrennungsmotoren verwendet. Dies ist die größte Gruppe in Bezug auf Quantität, Vielfalt und Einfluss auf das Wirtschaftsleben einer Person. Das Funktionsprinzip des Verbrennungsmotors ist für alle mit einem solchen Motor ausgestatteten Fahrzeuge gleich. Was ist es?

Wie Sie wissen, kommt Energie nirgendwo her und geht nirgendwo hin. Das Funktionsprinzip eines Automotors basiert vollständig auf diesem Postulat des Energieerhaltungssatzes.

Am verallgemeinertsten lässt sich sagen, dass die Energie der Molekülbindungen des im Motorbetrieb verbrannten flüssigen Kraftstoffs zur Verrichtung nützlicher Arbeit genutzt wird.

Mehrere einzigartige Eigenschaften des Kraftstoffs selbst trugen zur Verbreitung von Verbrennungsmotoren bei, die mit flüssigem Kraftstoff betrieben werden. Das:

• hohe potentielle Energie molekularer Bindungen als Brennstoff für eine Mischung aus leichten Kohlenwasserstoffen "zum Beispiel Benzin"
• ganz einfach und sicher, im Vergleich zum Beispiel mit Atomenergie, der Weg ihrer Freisetzung
• die relative Häufigkeit von leichten Kohlenwasserstoffen auf unserem Planeten
• der natürliche Aggregatzustand eines solchen Kraftstoffs, der seine Lagerung und seinen Transport erleichtert.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist, dass Sauerstoff als Oxidationsmittel für den Prozess der Energiefreisetzung, die zu mehr als 20 Prozent aus der Atmosphäre besteht, notwendig ist. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, nicht nur die Kraftstoffversorgung, sondern auch die Katalysatorversorgung mitzuführen.

Idealerweise sollten alle Moleküle eines bestimmten Kraftstoffvolumens und alle Moleküle eines bestimmten Sauerstoffvolumens eine Reaktion eingehen. Für Benzin korrelieren diese Indikatoren mit 1 bis 14,7, d. h. es werden fast 15 kg Sauerstoff benötigt, um ein Kilogramm Kraftstoff zu verbrennen. Ein solches Verfahren, das als stöchiometrisch bezeichnet wird, ist jedoch in der Praxis nicht durchführbar. In Wirklichkeit gibt es immer einen Teil des Brennstoffs, der sich während der Reaktion nicht mit Sauerstoff verbindet.

Darüber hinaus ist die Stöchiometrie für bestimmte Betriebsarten der Brennkraftmaschine sogar schädlich.

Nachdem der chemische Prozess nun allgemein verstanden ist, lohnt es sich, die Mechanik der Umwandlung von Kraftstoffenergie in Nutzarbeit am Beispiel einer nach dem sogenannten Otto-Zyklus arbeitenden Viertakt-Brennkraftmaschine zu betrachten.

Der bekannteste und sozusagen klassische Arbeitsablauf ist der bereits 1876 von Nikolaus Otto patentierte Motorbetrieb, bestehend aus vier Teilen. "Hübe, daher die Viertakt-Verbrennungsmotoren." Der erste Hub ist die Erzeugung eines Unterdrucks im Zylinder durch den Kolben durch seine Eigenbewegung unter Gewichtseinfluss. Dadurch wird der Zylinder mit einem Gemisch aus Sauerstoff und Benzindämpfen gefüllt "die Natur verabscheut eine Leere". Die fortgesetzte Bewegung des Kolbens quetscht das Gemisch - wir erhalten den zweiten Hub. Beim dritten Takt entzündet sich das Gemisch "Otto hat einen konventionellen Brenner verwendet, jetzt ist die Zündkerze dafür verantwortlich."

Durch die Zündung des Gemisches wird eine große Menge Gas freigesetzt, die auf den Kolben drückt und ihn aufsteigen lässt - um nützliche Arbeit zu leisten. Der vierte Takt ist das Öffnen des Auslassventils und die Verdrängung der Verbrennungsprodukte durch den rücklaufenden Kolben.

Somit erfordert nur das Starten des Motors eine externe Aktion - das Scrollen der mit dem Kolben verbundenen Kurbelwelle. Dies geschieht nun mit Strom, und bei den ersten Autos musste die Kurbelwelle manuell durchgedreht werden "das gleiche Prinzip wird bei Autos angewendet, bei denen ein manueller Zwangsstart des Motors vorgesehen ist".

Seit der Veröffentlichung der ersten Autos haben viele Ingenieure versucht, einen neuen ICE-Zyklus zu erfinden. Das lag zunächst an der Funktionsweise des Patents, die viele umgehen wollten.

Infolgedessen entstand bereits zu Beginn des letzten Jahrhunderts der Atkinson-Zyklus, der die Konstruktion des Motors so veränderte, dass alle Kolbenbewegungen in einer Kurbelwellenumdrehung ausgeführt wurden. Dies erhöhte die Effizienz des Motors, verringerte jedoch seine Leistung. Außerdem benötigt ein Motor, der in diesem Zyklus läuft, keine separate Nockenwelle und kein separates Getriebe. Dieser Motor wurde jedoch aufgrund einer Abnahme der Leistung des Aggregats und eines ziemlich komplexen Designs nicht weit verbreitet.

Stattdessen verwenden moderne Autos oft den Miller-Zyklus.

Wenn Atkinson den Verdichtungstakt reduzierte, was die Effizienz steigerte, den Motor jedoch viel schwieriger machte, schlug Miller vor, den Ansaugtakt zu verringern. Dies ermöglichte es, die tatsächliche Kompressionszeit der Mischung zu reduzieren, ohne ihre geometrische Kompression zu reduzieren. Somit erhöht sich die Effizienz jedes Betriebszyklus des Verbrennungsmotors, wodurch der Verbrauch an "umsonst verbranntem" Kraftstoff reduziert wird.

Die meisten Motoren arbeiten jedoch nach dem Otto-Zyklus, daher ist eine genauere Betrachtung erforderlich.

Schon die einfachste Version des Verbrennungsmotors umfasst vierzehn wesentliche Elemente, die für seinen Betrieb notwendig sind. Jedes Element hat spezifische Funktionen.

Der Zylinder übernimmt also eine Doppelrolle - das Luftgemisch wird darin aktiviert und der Kolben bewegt sich. In dem als Brennkammer bezeichneten Teil ist ein Stopfen und zwei Ventile installiert, von denen eines den Kraftstofffluss blockiert, das andere die Freisetzung von Abgasen.

Eine Kerze ist ein Gerät, das die Mischung mit der erforderlichen Zyklizität entzündet. Tatsächlich handelt es sich um eine Vorrichtung zum Erzeugen eines ausreichend starken Lichtbogens für einen kurzen Zeitraum.

Der Kolben bewegt sich im Zylinder unter der Wirkung von expandierenden Gasen oder durch die Wirkung der Kurbelwelle, die durch den Kurbelmechanismus übertragen wird. Im ersten Fall wandelt der Kolben die Energie der Kraftstoffverbrennung in mechanische Arbeit um, im zweiten verdichtet er das Gemisch für eine bessere Verbrennung oder erzeugt Druck, um die verbrauchten Reste des Gemisches aus dem Zylinder zu entfernen.

Der Kurbeltrieb überträgt das Drehmoment vom Kolben auf die Welle und umgekehrt. Die Kurbelwelle wandelt konstruktionsbedingt die translatorische "Auf-Ab"-Bewegung des Kolbens in eine rotatorische um.

Der Einlasskanal, in dem sich das Einlassventil befindet, lässt das Gemisch in den Zylinder eintreten. Das Ventil sorgt für einen zyklischen Fluss der Mischung.

Das Auslassventil entfernt dementsprechend die angesammelten Verbrennungsprodukte des Gemisches. Um den normalen Betrieb des Motors zum Zeitpunkt des Druckaufbaus und der Zündung des Gemisches zu gewährleisten, wird er geschlossen.

Die Arbeit eines Benzinmotors. Detaillierte Analyse

Beim Saughub bewegt sich der Kolben nach unten. Gleichzeitig öffnet das Einlassventil und der Zylinder wird mit Kraftstoff versorgt. Somit befindet sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Zylinder. Bei bestimmten Benzinmotoren wird diese Mischung in einem speziellen Gerät - einem Vergaser - zubereitet, bei anderen erfolgt die Mischung direkt im Zylinder.

Außerdem beginnt der Kolben zu steigen. Gleichzeitig wird das Einlassventil geschlossen, wodurch ein ausreichend großer Druck im Zylinder erzeugt wird. Wenn der Kolben seinen äußersten oberen Punkt erreicht, wird das gesamte Kraftstoff-Luft-Gemisch in einem Teil des Zylinders, der Brennkammer genannt, komprimiert. An diesem Punkt gibt die Kerze einen elektrischen Funken ab und das Gemisch entzündet sich.

Durch die Verbrennung des Gemischs wird eine große Menge an Gasen freigesetzt, die beim Versuch, das gesamte bereitgestellte Volumen zu füllen, auf den Kolben drücken und ihn zum Fallen zwingen. Diese Arbeit des Kolbens wird durch den Kurbelmechanismus auf die Welle übertragen, die sich zu drehen beginnt und den Antrieb der Räder des Autos dreht.

Sobald der Kolben seine Abwärtsbewegung beendet, öffnet das Abgaskrümmerventil.

Die restlichen Gase rauschen dorthin, während sie vom Kolben gedrückt werden, der unter dem Einfluss der Welle nach oben geht. Der Zyklus ist beendet, dann geht der Kolben wieder nach unten und beginnt einen neuen Zyklus.

Wie Sie sehen, leistet nur eine Phase des Zyklus nützliche Arbeit. Die restlichen Phasen sind die Arbeit des Motors "für sich". Auch dieser Zustand macht den Verbrennungsmotor zu einem der effizientesten Systeme, die in puncto Effizienz in die Serie eingeführt wurden. Gleichzeitig führt die Möglichkeit, den „Leerlauf“ im Hinblick auf die Effizienz von Zyklen zu reduzieren, zur Entstehung neuer, wirtschaftlicherer Systeme. Darüber hinaus werden Motoren entwickelt und in begrenztem Umfang eingeführt, die im Allgemeinen kein Kolbensystem aufweisen. Einige japanische Autos sind beispielsweise mit Wankelmotoren ausgestattet, die einen höheren Wirkungsgrad haben.

Gleichzeitig weisen solche Motoren eine Reihe von Nachteilen auf, die hauptsächlich mit den hohen Herstellungskosten und der Komplexität der Wartung solcher Motoren verbunden sind.

Versorgungs System

Damit das in den Brennraum eintretende brennbare Gemisch richtig verbrannt wird und ein reibungsloser Betrieb des Motors gewährleistet ist, muss es in genau dosierten Portionen eingespritzt und richtig aufbereitet werden. Dazu dient das Kraftstoffsystem, dessen wichtigste Teile ein Gastank, eine Kraftstoffleitung, Kraftstoffpumpen, eine Vorrichtung zum Mischen von Kraftstoff und Luft, ein Krümmer, verschiedene Filter und Sensoren sind.

Es ist klar, dass der Zweck eines Gastanks darin besteht, die erforderliche Kraftstoffmenge zu speichern. Kraftstoffwasser wird als Leitungen zum Pumpen mit einer Benzinpumpe verwendet, Benzin- und Luftfilter werden benötigt, um ein Verstopfen von dünnen Krümmern, Ventilen und Kraftstoffleitungen zu verhindern.

Es lohnt sich, näher auf die Arbeit des Vergasers einzugehen. Trotz der Tatsache, dass Autos mit solchen Geräten nicht mehr hergestellt werden, sind in vielen Ländern der Welt immer noch viele Autos mit einem Vergasermotor in Betrieb. Der Vergaser mischt Kraftstoff mit Luft wie folgt.

Die Schwimmerkammer wird durch eine Ausgleichsbohrung, die überschüssige Luft ableitet und einen Schwimmer, der das Kraftstoffleitungsventil öffnet, sobald der Kraftstoffstand in der Vergaserkammer sinkt, auf konstantem Kraftstoff- und Druckniveau gehalten. Der Vergaser ist über eine Düse und einen Diffusor mit dem Zylinder verbunden. Wenn der Druck im Zylinder nachlässt, strömt die exakt dosierte Kraftstoffmenge dank der Düse in den Diffusor der Luftkammer.

Hier gelangt es aufgrund des sehr kleinen Durchmessers des Lochs unter hohem Druck in den Zylinder, Benzin wird mit atmosphärischer Luft vermischt, die den Filter passiert hat, und das resultierende Gemisch gelangt in den Brennraum.

Das Problem bei Vergasersystemen ist die Unmöglichkeit, die Kraftstoffmenge und die in den Zylinder eintretende Luftmenge genau zu messen. Daher sind alle modernen Autos mit einem Einspritzsystem, auch Einspritzung genannt, ausgestattet.

Bei einem Einspritzmotor erfolgt die Einspritzung anstelle eines Vergasers durch eine oder mehrere Düsen - ein spezielles mechanisches Spray, dessen wichtigster Teil ein Magnetventil ist. Diese Geräte ermöglichen es, insbesondere in Kombination mit speziellen Rechen-Mikrochips, eine genau dosierte Kraftstoffmenge im erforderlichen Moment einzuspritzen. Dadurch läuft der Motor ruhiger, startet leichter und verbraucht weniger Kraftstoff.

Gasverteilungsmechanismus

Es ist klar, wie der Vergaser ein brennbares Gemisch aus Benzin und Luft aufbereitet. Aber wie funktionieren die Ventile, um die rechtzeitige Versorgung des Zylinders mit diesem Gemisch zu gewährleisten? Verantwortlich dafür ist der Gasverteilungsmechanismus. Er führt das rechtzeitige Öffnen und Schließen der Ventile durch und sorgt auch für die erforderliche Dauer und Höhe ihres Hubs.

Es sind diese drei Parameter, die zusammen die Ventilsteuerzeiten darstellen.

Moderne Motoren verfügen über eine spezielle Vorrichtung zum Wechseln dieser Phasen, einen sogenannten Verbrennungsmotor-Phasenschieber, dessen Funktionsprinzip auf dem Drehen der Nockenwelle bei Bedarf beruht. Diese Kupplung dreht bei einer Erhöhung der eingespritzten Kraftstoffmenge die Nockenwelle um einen bestimmten Winkel in Drehrichtung. Diese Positionsänderung führt dazu, dass die Einlassventile früher öffnen und die Brennräume besser mit dem Gemisch gefüllt werden, was den stetig steigenden Leistungsbedarf ausgleicht. Die technisch fortschrittlichsten Modelle haben mehrere solcher Kupplungen, sie werden von einer ziemlich komplexen Elektronik gesteuert und können nicht nur die Ventilöffnungsfrequenz, sondern auch ihren Hub regulieren, was sich hervorragend auf den Betrieb des Motors bei Höchstgeschwindigkeit auswirkt.

Das Funktionsprinzip des Motorkühlsystems

Natürlich wird nicht die gesamte Energie, die aus den Bindungen der Kraftstoffmoleküle freigesetzt wird, in nützliche Arbeit umgewandelt. Das meiste davon geht verloren und wird in Wärme umgewandelt, und durch die Reibung der Teile des Verbrennungsmotors entsteht auch Wärmeenergie. Überschüssige Wärme muss abgeführt werden. Genau diesem Zweck dient das Kühlsystem.

Trennen Sie das Luftsystem, Flüssigkeit und kombiniert. Das gebräuchlichste Flüssigkeitskühlsystem, obwohl es Autos mit Luft gibt, wurde verwendet, um das Design zu vereinfachen und die Kosten von Budgetautos zu senken oder das Gewicht bei Sportwagen zu reduzieren.

Die Hauptelemente des Systems sind ein Wärmetauscher, ein Kühler, eine Kreiselpumpe, ein Ausdehnungsgefäß und ein Thermostat. Darüber hinaus umfasst das Kühlsystem einen Ölkühler, einen Kühlerlüfter und einen Kühlmitteltemperatursensor.

Die Flüssigkeit zirkuliert unter dem Einfluss der Pumpe durch den Wärmetauscher und entzieht dem Motor die Temperatur. Bis der Motor warm ist, schließt ein spezielles Ventil den Kühler - dies wird als "kleiner Bewegungskreis" bezeichnet. Dieser Betrieb des Systems ermöglicht es Ihnen, den Motor schnell aufzuwärmen.

Sobald die Temperatur auf die Betriebstemperatur ansteigt, gibt der Temperatursensor einen Befehl zum Öffnen des Ventils und das Kühlmittel beginnt sich durch den Kühler zu bewegen. Die dünnen Röhren dieser Einheit werden von einem stilvollen Gegenwind geblasen und kühlen so die Flüssigkeit ab, die wieder in den Kollektor gelangt und den Kühlkreislauf von neuem beginnt.

Wenn die Einwirkung der einströmenden Luft für eine normale Kühlung nicht ausreicht - das Auto fährt unter hoher Last, fährt mit niedriger Geschwindigkeit oder bei sehr heißem Wetter, schaltet sich der Kühlventilator ein. Es bläst über den Kühler und kühlt das Arbeitsfluid zwangsweise ab.

Autos mit Turbolader haben zwei Kühlkreisläufe. Der eine dient zur direkten Kühlung des Verbrennungsmotors, der zweite zum Abführen von überschüssiger Wärme aus der Turbine.

Elektriker

Die ersten Autos kamen mit einem Minimum an Elektrik aus. In modernen Autos tauchen immer mehr Stromkreise auf. Strom wird verbraucht durch das Kraftstoffversorgungssystem, Zünd-, Kühl- und Heizsysteme, Beleuchtung. Bei viel Energie verbrauchen Klimaanlage, Motormanagement, elektronische Sicherheitssysteme. Aggregate wie Startersysteme und Glühkerzen verbrauchen kurzzeitig Energie, aber in großen Mengen.

Um all diese Elemente mit dem nötigen Strom zu versorgen, werden Stromquellen, elektrische Leitungen, Bedienelemente und Sicherungskästen verwendet.

Stromquellen für das Auto sind ein Akku gepaart mit einem Generator. Bei laufendem Motor dreht der Wellenantrieb den Generator, um die benötigte Energie zu erzeugen.

Ein Generator arbeitet, indem er die Rotationsenergie einer Welle nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion in elektrische Energie umwandelt. Um den Verbrennungsmotor zu starten, wird Batterieenergie verwendet.

Der Hauptverbraucher von Energie beim Starten ist der Anlasser. Dieses Gerät ist ein Gleichstrommotor, der zum Ankurbeln der Kurbelwelle entwickelt wurde, um den Motorzyklus zu starten. Das Funktionsprinzip eines Gleichstrommotors beruht auf der Wechselwirkung zwischen dem im Stator erzeugten Magnetfeld und dem im Rotor fließenden Strom. Diese Kraft wirkt auf den Rotor, der sich zu drehen beginnt, und seine Drehung fällt mit der Drehung des für den Stator charakteristischen Magnetfelds zusammen. Dadurch wird elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt und der Anlasser beginnt die Motorwelle zu drehen. Sobald der Motor anspringt und der Generator zu arbeiten beginnt, hört die Batterie auf, Energie abzugeben und beginnt, sie zu speichern. Wenn der Generator nicht funktioniert oder seine Kapazität aus irgendeinem Grund nicht ausreicht, gibt die Batterie weiter Energie ab und entlädt sich.

Dieser Motortyp ist auch ein Verbrennungsmotor, weist jedoch Besonderheiten auf, die es ermöglichen, Motoren, die nach dem von Rudolf Diesel erfundenen Prinzip arbeiten, scharf von anderen Verbrennungsmotoren zu trennen, die mit "leichten" Kraftstoffen wie Benzin "in Automobilen" betrieben werden. oder Kerosin "in der Luftfahrt".

Der Unterschied im verwendeten Kraftstoff bestimmt den Unterschied in der Konstruktion. Tatsache ist, dass "Dieselkraftstoff" unter normalen Bedingungen relativ schwer zu entzünden ist und seine sofortige Verbrennung erreicht, daher ist die Zündmethode mit einer Kerze für diesen Kraftstoff nicht geeignet. Der Dieselmotor wird durch den Kontakt mit auf sehr hoher Temperatur erhitzter Luft gezündet. Dazu wird die Eigenschaft von Gasen genutzt, sich beim Verdichten zu erwärmen. Daher komprimiert der Kolben, der bei einem Dieselmotor läuft, nicht den Kraftstoff, sondern die Luft. Wenn das Verdichtungsverhältnis sein Maximum erreicht und der Kolben selbst den äußersten oberen Punkt erreicht, spritzt die Düse der "elektromagnetischen Pumpe" anstelle der Kerze dispergierten Kraftstoff ein. Es interagiert mit heißem Sauerstoff und entzündet sich. Außerdem tritt Arbeit auf, die für einen Benzin-Verbrennungsmotor typisch ist.

Dabei ändert sich die Leistung des Verbrennungsmotors nicht wie bei Ottomotoren durch das Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs, sondern ausschließlich durch die eingespritzte Dieselmenge, während sich die Luftmenge nicht ständig ändert. Gleichzeitig ist das Funktionsprinzip eines modernen mit einer Düse ausgestatteten Benzinaggregats dem Funktionsprinzip eines Diesel-Verbrennungsmotors absolut nicht ähnlich.

Benzinbetriebene elektromechanische Sprühpumpen sind in erster Linie für eine genauere Dosierung des eingespritzten Kraftstoffs ausgelegt und wirken mit Zündkerzen zusammen. Was sich diese beiden Arten von Verbrennungsmotoren ähneln, ist die erhöhte Nachfrage nach Kraftstoffqualität.

Da der durch den Betrieb des Kolbens eines Dieselmotors erzeugte Luftdruck viel höher ist als der Druck, der durch das komprimierte Luft-Benzin-Gemisch ausgeübt wird, stellt ein solcher Motor höhere Anforderungen an die Abstände zwischen dem Kolben und den Zylinderwänden. Außerdem ist es im Winter schwieriger, einen Dieselmotor zu starten, da sich der Dieselkraftstoff unter dem Einfluss von niedrigen Temperaturindikatoren verdickt und die Düse ihn nicht mit ausreichender Qualität versprühen kann.

Sowohl ein moderner Ottomotor als auch sein Diesel-„Verwandter“ fahren äußerst ungern mit DT-Benzin von mangelhafter Qualität, und selbst sein kurzfristiger Einsatz ist mit ernsthaften Problemen mit dem Kraftstoffsystem behaftet.

Moderne Verbrennungsmotoren sind die effizientesten Geräte, um thermische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Trotz der Tatsache, dass die meiste Energie nicht für direkt nützliche Arbeit verwendet wird, sondern für die Aufrechterhaltung des Motorzyklus selbst, hat die Menschheit noch nicht gelernt, Geräte in Massenproduktion herzustellen, die praktischer, leistungsfähiger, sparsamer und bequemer wären als ein Verbrennungsmotor. Gleichzeitig zwingen uns die steigenden Kosten für Kohlenwasserstoff-Energieressourcen und die Sorge um die Umwelt, nach neuen Antriebsoptionen für Autos und öffentliche Verkehrsmittel zu suchen. Am vielversprechendsten ist derzeit der Einsatz von autonomen, mit Batterien mit großer Kapazität ausgestatteten Elektromotoren, deren Effizienz viel höher ist, und Hybriden solcher Motoren mit Benzinoptionen. Schließlich wird sicherlich die Zeit kommen, in der es absolut unrentabel wird, Kohlenwasserstoffe zum Antrieb von Pkw zu verwenden, und Verbrennungsmotoren wie Lokomotiven in Museumsregalen Platz finden - vor einem halben Jahrhundert.