Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης. Πώς λειτουργεί και πώς λειτουργεί ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης; Πώς να χρησιμοποιήσετε έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης

Πριν σκεφτείτε την ερώτηση, πώς λειτουργεί ένας κινητήρας αυτοκινήτου, είναι απαραίτητο τουλάχιστον σε γενικές γραμμές να κατανοήσουμε τη δομή του. Σε οποιοδήποτε αυτοκίνητο εγκαθίσταται ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης, το έργο του οποίου βασίζεται στη μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε μηχανική. Ας δούμε βαθύτερα αυτόν τον μηχανισμό.

Πώς λειτουργεί ο κινητήρας του αυτοκινήτου - μελετάμε το διάγραμμα της συσκευής

Η κλασική σχεδίαση του κινητήρα περιλαμβάνει έναν κύλινδρο και έναν στροφαλοθάλαμο, κλειστά στο κάτω μέρος από ένα κάρτερ. Το εσωτερικό του κυλίνδρου είναι με διαφορετικούς δακτυλίους, οι οποίοι κινούνται με συγκεκριμένη σειρά. Έχει σχήμα ποτηριού με πάτο στο πάνω μέρος του. Για να καταλάβετε τελικά πώς λειτουργεί ένας κινητήρας αυτοκινήτου, πρέπει να γνωρίζετε ότι το έμβολο συνδέεται με τον στροφαλοφόρο άξονα χρησιμοποιώντας έναν πείρο εμβόλου και μια μπιέλα.

Για ομαλή και απαλή περιστροφή χρησιμοποιούνται κύρια και ρουλεμάν μπιέλας, τα οποία παίζουν το ρόλο των ρουλεμάν. Ο στροφαλοφόρος άξονας περιλαμβάνει τα μάγουλα, καθώς και τους κύριους και τους κρίκους μπιέλας. Όλα αυτά τα μέρη μαζί ονομάζονται μηχανισμός στροφάλου, ο οποίος μετατρέπει την παλινδρομική κίνηση του εμβόλου σε κυκλική περιστροφή.

Το πάνω μέρος του κυλίνδρου κλείνει με μια κεφαλή όπου βρίσκονται οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής. Ανοιγοκλείνουν ανάλογα με την κίνηση του εμβόλου και την κίνηση του στροφαλοφόρου άξονα. Για να φανταστείτε με ακρίβεια πώς λειτουργεί ένας κινητήρας αυτοκινήτου, το βίντεο στη βιβλιοθήκη μας θα πρέπει να μελετηθεί τόσο λεπτομερώς όσο το άρθρο. Στο μεταξύ, θα προσπαθήσουμε να εκφράσουμε την επίδρασή του με λόγια.

Πώς λειτουργεί ένας κινητήρας αυτοκινήτου - εν συντομία για πολύπλοκες διαδικασίες

Έτσι, το όριο κίνησης του εμβόλου έχει δύο ακραίες θέσεις - άνω και κάτω νεκρά σημεία. Στην πρώτη περίπτωση, το έμβολο βρίσκεται στη μέγιστη απόσταση από τον στροφαλοφόρο άξονα και η δεύτερη επιλογή είναι η μικρότερη απόσταση μεταξύ του εμβόλου και του στροφαλοφόρου άξονα. Προκειμένου να διασφαλιστεί η διέλευση του εμβόλου από το νεκρό κέντρο χωρίς διακοπή, χρησιμοποιείται ένας σφόνδυλος κατασκευασμένος σε μορφή δίσκου.

Σημαντική παράμετρος στους κινητήρες εσωτερικής καύσης είναι ο λόγος συμπίεσης, ο οποίος επηρεάζει άμεσα την ισχύ και την απόδοσή του.

Για να κατανοήσετε σωστά την αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα αυτοκινήτου, πρέπει να γνωρίζετε ότι βασίζεται στη χρήση της εργασίας των αερίων που διαστέλλονται κατά τη διαδικασία θέρμανσης, ως αποτέλεσμα της οποίας το έμβολο κινείται μεταξύ των άνω και κάτω νεκρών κέντρων. Όταν το έμβολο βρίσκεται στην επάνω θέση, το καύσιμο που εισέρχεται στον κύλινδρο και αναμιγνύεται με αέρα καίγεται. Ως αποτέλεσμα, η θερμοκρασία των αερίων και η πίεσή τους αυξάνονται σημαντικά.

Τα αέρια κάνουν χρήσιμη εργασία, λόγω της οποίας το έμβολο κινείται προς τα κάτω. Περαιτέρω, μέσω του μηχανισμού στροφάλου, η δράση μεταδίδεται στο κιβώτιο ταχυτήτων και στη συνέχεια στους τροχούς του αυτοκινήτου. Τα απόβλητα απομακρύνονται από τον κύλινδρο μέσω του συστήματος εξάτμισης και μια νέα μερίδα καυσίμου μπαίνει στη θέση τους. Η όλη διαδικασία, από την παροχή καυσίμου έως την απομάκρυνση των καυσαερίων, ονομάζεται κύκλος λειτουργίας του κινητήρα.

Πώς λειτουργεί ένας κινητήρας αυτοκινήτου - διαφορές μοντέλου

Υπάρχουν διάφοροι κύριοι τύποι κινητήρων εσωτερικής καύσης. Ο απλούστερος είναι ο εν σειρά κινητήρας. Τακτοποιημένα σε μία σειρά, προσθέτουν έναν ορισμένο όγκο εργασίας. Αλλά σταδιακά, ορισμένοι κατασκευαστές απομακρύνθηκαν από αυτήν την τεχνολογία κατασκευής σε μια πιο συμπαγή έκδοση.

Πολλά μοντέλα χρησιμοποιούν σχέδιο κινητήρα V. Με αυτήν την επιλογή, οι κύλινδροι βρίσκονται υπό γωνία μεταξύ τους (εντός 180 μοιρών). Σε πολλά σχέδια, ο αριθμός των κυλίνδρων κυμαίνεται από 6 έως 12 ή περισσότερους. Αυτό καθιστά δυνατή τη σημαντική μείωση της γραμμικής διάστασης του κινητήρα και τη μείωση του μήκους του.

Οι παλινδρομικές μηχανές εσωτερικής καύσης χρησιμοποιούνται κυρίως σε σύγχρονα τρακτέρ και αυτοκίνητα. Ένα εύφλεκτο μείγμα (ένα μείγμα καυσίμου και αέρα σε συγκεκριμένες αναλογίες και ποσότητες) καίγεται μέσα σε αυτούς τους κινητήρες. Μέρος της θερμότητας που απελευθερώνεται σε αυτή την περίπτωση μετατρέπεται σε μηχανική εργασία.

Ταξινόμηση κινητήρα

Οι παλινδρομικοί κινητήρες ταξινομούνται σύμφωνα με τα ακόλουθα κριτήρια:

• με τη μέθοδο ανάφλεξης του εύφλεκτου μείγματος - από συμπίεση (κινητήρες ντίζελ) και από ηλεκτρικό σπινθήρα
• με τη μέθοδο σχηματισμού μείγματος - με εξωτερικό (καρμπυρατέρ και αέριο) και εσωτερικό (κινητήρες ντίζελ) σχηματισμός μείγματος
• με τον τρόπο εκτέλεσης του κύκλου εργασίας - τετράχρονο και δίχρονο.
• ανά τύπο καυσίμου που χρησιμοποιείται - εργασία σε υγρό (βενζίνη ή ντίζελ), αέριο (συμπιεσμένο ή υγροποιημένο αέριο) καύσιμο και πολλαπλά καύσιμα
• με τον αριθμό των κυλίνδρων - μονοκύλινδροι και πολυκύλινδροι (δικύλινδροι, τρεις, τέσσερις, εξακύλινδροι κ.λπ.)
• σύμφωνα με τη διάταξη των κυλίνδρων - μονής σειράς ή γραμμική (οι κύλινδροι βρίσκονται σε μία σειρά) και διπλής σειράς ή σχήματος V (η μία σειρά κυλίνδρων τοποθετείται υπό γωνία προς την άλλη)

Οι τετράχρονοι πολυκύλινδροι κινητήρες ντίζελ χρησιμοποιούνται σε τρακτέρ και βαρέα οχήματα και οι τετράχρονοι πολυκύλινδροι κινητήρες καρμπυρατέρ και ντίζελ, καθώς και κινητήρες που λειτουργούν με συμπιεσμένο και υγροποιημένο αέριο, χρησιμοποιούνται σε επιβατικά αυτοκίνητα, μικρά και μεσαία - οχήματα υπηρεσίας.

Οι κύριοι μηχανισμοί και συστήματα του κινητήρα

Ο εμβολοφόρος κινητήρας εσωτερικής καύσης αποτελείται από:

• μέλη του σώματος
• μηχανισμός στροφάλου
• μηχανισμός διανομής αερίου
• συστήματα ισχύος
• συστήματα ψύξης
• σύστημα λίπανσης
• συστήματα ανάφλεξης και εκκίνησης
• ρυθμιστής ταχύτητας

Η συσκευή ενός τετράχρονου μονοκύλινδρου κινητήρα καρμπυρατέρ φαίνεται στο σχήμα:

Σχέδιο. Η συσκευή ενός μονοκύλινδρου τετράχρονου κινητήρα καρμπυρατέρ:
1 - γρανάζια κίνησης εκκεντροφόρου. 2 - ένας εκκεντροφόρος άξονας. 3 - ωθητής? 4 - άνοιξη? 5 - σωλήνας εξάτμισης. 6 - σωλήνας εισόδου. 7 - καρμπυρατέρ? 8 - βαλβίδα εξαγωγής. 9 - σύρμα στο κερί. 10 - κερί ανάφλεξης με σπινθήρα. 11 - βαλβίδα εισαγωγής. 12 - κυλινδροκεφαλή. 13 - κύλινδρος: 14 - μπουφάν νερού. 15 - έμβολο? 16 - πείρος εμβόλου. 17 - μπιέλα. 18 - σφόνδυλος? 19 - στροφαλοφόρος άξονας. 20 - δεξαμενή λαδιού (κάρτερ).

μηχανισμός στροφάλου(KShM) μετατρέπει την ευθύγραμμη παλινδρομική κίνηση του εμβόλου σε περιστροφική κίνηση του στροφαλοφόρου και αντίστροφα.

Μηχανισμός διανομής αερίουΤο (Timing) έχει σχεδιαστεί για την έγκαιρη σύνδεση του όγκου του υπερεμβόλου με το σύστημα εισαγωγής φρέσκου φορτίου και την απελευθέρωση προϊόντων καύσης (καυσαέρια) από τον κύλινδρο σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα.

Σύστημα ανεφοδιασμούχρησιμεύει για την παρασκευή ενός εύφλεκτου μείγματος και την παροχή του στον κύλινδρο (σε κινητήρες καρμπυρατέρ και αερίου) ή για την πλήρωση του κυλίνδρου με αέρα και την παροχή καυσίμου σε αυτόν υπό υψηλή πίεση (σε κινητήρα ντίζελ). Επιπλέον, αυτό το σύστημα κατευθύνει τα καυσαέρια προς τα έξω.

Σύστημα ψύξηςείναι απαραίτητο για τη διατήρηση των βέλτιστων θερμικών συνθηκών του κινητήρα. Μια ουσία που αφαιρεί την υπερβολική θερμότητα από τα μέρη του κινητήρα - το ψυκτικό μπορεί να είναι υγρό ή αέρας.

Σύστημα λίπανσηςΣχεδιασμένο για την παροχή λιπαντικού (λαδιού κινητήρα) σε επιφάνειες τριβής με σκοπό τον διαχωρισμό, την ψύξη, την προστασία από τη διάβρωση και την απομάκρυνση των προϊόντων φθοράς.

Σύστημα ανάφλεξηςχρησιμεύει για την έγκαιρη ανάφλεξη του μίγματος εργασίας με ηλεκτρικό σπινθήρα στους κυλίνδρους των κινητήρων καρμπυρατέρ και αερίου.

Σύστημα εκκίνησηςΕίναι ένα σύμπλεγμα μηχανισμών και συστημάτων που αλληλεπιδρούν που εξασφαλίζουν σταθερή έναρξη του κύκλου εργασίας στους κυλίνδρους του κινητήρα.

Ρυθμιστής ταχύτηταςΕίναι ένας μηχανισμός αυτόματης λειτουργίας που έχει σχεδιαστεί για να αλλάζει την παροχή καυσίμου ή εύφλεκτου μείγματος ανάλογα με το φορτίο του κινητήρα.

Ένας κινητήρας ντίζελ, σε αντίθεση με τους κινητήρες καρμπυρατέρ και αερίου, δεν διαθέτει σύστημα ανάφλεξης και αντί για καρμπυρατέρ ή μίκτη, εγκαθίσταται εξοπλισμός καυσίμου στο σύστημα ισχύος (αντλία καυσίμου υψηλής πίεσης, γραμμές καυσίμου υψηλής πίεσης και μπεκ).

Δεν θα είναι υπερβολή να πούμε ότι οι περισσότερες αυτοκινούμενες συσκευές σήμερα είναι εξοπλισμένες με κινητήρες εσωτερικής καύσης διαφόρων σχεδίων που χρησιμοποιούν διαφορετικές αρχές λειτουργίας. Σε κάθε περίπτωση, αν μιλάμε για οδικές συγκοινωνίες. Σε αυτό το άρθρο, θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στον κινητήρα εσωτερικής καύσης. Τι είναι, πώς λειτουργεί αυτή η μονάδα, ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της, θα μάθετε διαβάζοντάς το.

Η αρχή λειτουργίας των κινητήρων εσωτερικής καύσης

Η κύρια αρχή της λειτουργίας του ICE βασίζεται στο γεγονός ότι το καύσιμο (στερεό, υγρό ή αέριο) καίγεται σε έναν ειδικά κατανεμημένο όγκο εργασίας μέσα στην ίδια τη μονάδα, μετατρέποντας τη θερμική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια.

Το μίγμα εργασίας που εισέρχεται στους κυλίνδρους ενός τέτοιου κινητήρα συμπιέζεται. Μετά την ανάφλεξή του, με τη βοήθεια ειδικών συσκευών, προκύπτει υπερβολική πίεση αερίων, αναγκάζοντας τα έμβολα των κυλίνδρων να επιστρέψουν στην αρχική τους θέση. Αυτό δημιουργεί έναν σταθερό κύκλο εργασίας που μετατρέπει την κινητική ενέργεια σε ροπή με τη βοήθεια ειδικών μηχανισμών.

Σήμερα, η συσκευή ICE μπορεί να έχει τρεις κύριους τύπους:

• συχνά ονομάζεται πνεύμονας?
• τετράχρονη μονάδα ισχύος, που επιτρέπει την επίτευξη υψηλότερων τιμών ισχύος και απόδοσης.
• με αυξημένα χαρακτηριστικά ισχύος.

Επιπλέον, υπάρχουν και άλλες τροποποιήσεις των βασικών κυκλωμάτων που καθιστούν δυνατή τη βελτίωση ορισμένων ιδιοτήτων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής αυτού του τύπου.

Τα πλεονεκτήματα των κινητήρων εσωτερικής καύσης

Σε αντίθεση με τις μονάδες ισχύος που προβλέπουν την παρουσία εξωτερικών θαλάμων, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης έχει σημαντικά πλεονεκτήματα. Τα κυριότερα είναι:

• πολύ πιο συμπαγείς διαστάσεις.
• δείκτες υψηλότερης ισχύος.
• βέλτιστες τιμές απόδοσης.

Θα πρέπει να σημειωθεί, μιλώντας για τον κινητήρα εσωτερικής καύσης, ότι πρόκειται για μια συσκευή που στη συντριπτική πλειοψηφία των περιπτώσεων επιτρέπει τη χρήση διαφόρων τύπων καυσίμων. Μπορεί να είναι βενζίνη, καύσιμο ντίζελ, φυσικό ή κηροζίνη και ακόμη και συνηθισμένο ξύλο.

Αυτή η ευελιξία έχει κερδίσει σε αυτήν την ιδέα του κινητήρα μια δημοτικότητα, πανταχού παρουσία και πραγματικά παγκόσμια ηγετική θέση.

Μια σύντομη ιστορική εκδρομή

Είναι γενικά αποδεκτό ότι ο κινητήρας εσωτερικής καύσης χρονολογείται από την ιστορία του από τη δημιουργία μιας μονάδας εμβόλων από τον Γάλλο de Rivas το 1807, η οποία χρησιμοποιούσε το υδρογόνο ως καύσιμο σε κατάσταση αέριων αδρανών. Και παρόλο που από τότε η συσκευή ICE έχει υποστεί σημαντικές αλλαγές και τροποποιήσεις, οι βασικές ιδέες αυτής της εφεύρεσης συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται σήμερα.

Ο πρώτος τετράχρονος κινητήρας εσωτερικής καύσης κυκλοφόρησε το 1876 στη Γερμανία. Στα μέσα της δεκαετίας του '80 του XIX αιώνα, αναπτύχθηκε στη Ρωσία ένα καρμπυρατέρ, το οποίο κατέστησε δυνατή τη μέτρηση της παροχής βενζίνης στους κυλίνδρους του κινητήρα.

Και στα τέλη του προηγουμένου αιώνα, ο διάσημος Γερμανός μηχανικός πρότεινε την ιδέα της ανάφλεξης ενός εύφλεκτου μείγματος υπό πίεση, το οποίο αύξησε σημαντικά τα χαρακτηριστικά ισχύος του κινητήρα εσωτερικής καύσης και τους δείκτες απόδοσης μονάδων αυτού του τύπου. προηγουμένως άφησε πολλά να είναι επιθυμητά. Έκτοτε, η ανάπτυξη των κινητήρων εσωτερικής καύσης έχει ακολουθήσει κυρίως την πορεία της βελτίωσης, του εκσυγχρονισμού και της εφαρμογής διαφόρων βελτιώσεων.

Οι κύριοι τύποι και τύποι κινητήρων εσωτερικής καύσης

Ωστόσο, η 100ετής ιστορία των μονάδων αυτού του τύπου επέτρεψε την ανάπτυξη αρκετών κύριων τύπων σταθμών παραγωγής ενέργειας με εσωτερική καύση καυσίμου. Διαφέρουν μεταξύ τους όχι μόνο στη σύνθεση του μείγματος εργασίας που χρησιμοποιείται, αλλά και στα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά.

Βενζινοκινητήρες

Όπως υποδηλώνει το όνομα, οι μονάδες αυτής της ομάδας χρησιμοποιούν διάφορους τύπους βενζίνης ως καύσιμο.

Με τη σειρά τους, τέτοιοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής συνήθως χωρίζονται σε δύο μεγάλες ομάδες:

• Καρμπυρατέρ. Σε τέτοιες συσκευές, το μείγμα καυσίμου εμπλουτίζεται με μάζες αέρα σε ειδική συσκευή (καρμπυρατέρ) πριν εισέλθει στους κυλίνδρους. Στη συνέχεια αναφλέγεται με ηλεκτρικό σπινθήρα. Από τους πιο εξέχοντες εκπροσώπους αυτού του τύπου είναι τα μοντέλα VAZ, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης του οποίου για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα ήταν αποκλειστικά τύπου καρμπυρατέρ.
• Ενεση. Αυτό είναι ένα πιο περίπλοκο σύστημα στο οποίο το καύσιμο εγχέεται στους κυλίνδρους μέσω ειδικής πολλαπλής και μπεκ ψεκασμού. Μπορεί να πραγματοποιηθεί τόσο μηχανικά όσο και μέσω ειδικής ηλεκτρονικής συσκευής. Τα συστήματα άμεσου ψεκασμού Common Rail θεωρούνται τα πιο παραγωγικά. Εγκατεστημένο σε όλα σχεδόν τα σύγχρονα αυτοκίνητα.

Οι βενζινοκινητήρες έγχυσης θεωρούνται πιο οικονομικοί και παρέχουν υψηλότερη απόδοση. Ωστόσο, το κόστος τέτοιων μονάδων είναι πολύ υψηλότερο και η συντήρηση και η λειτουργία είναι πολύ πιο δύσκολες.

Κινητήρες Ντίζελ

Στην αυγή της ύπαρξης μονάδων αυτού του τύπου, θα μπορούσε κανείς πολύ συχνά να ακούσει ένα αστείο για έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης, ότι είναι μια συσκευή που τρώει βενζίνη σαν άλογο, αλλά κινείται πολύ πιο αργά. Με την εφεύρεση του κινητήρα ντίζελ, αυτό το αστείο έχει χάσει εν μέρει τη σημασία του. Κυρίως επειδή το ντίζελ μπορεί να λειτουργεί με πολύ χαμηλότερης ποιότητας καύσιμο. Αυτό σημαίνει ότι είναι πολύ φθηνότερο από τη βενζίνη.

Η κύρια θεμελιώδης διαφορά μεταξύ της εσωτερικής καύσης είναι η απουσία αναγκαστικής ανάφλεξης του μείγματος καυσίμου. Το καύσιμο ντίζελ εγχέεται στους κυλίνδρους με ειδικά ακροφύσια και μεμονωμένες σταγόνες καυσίμου αναφλέγονται λόγω της δύναμης της πίεσης του εμβόλου. Μαζί με τα πλεονεκτήματα, ο κινητήρας ντίζελ έχει και μια σειρά από μειονεκτήματα. Μεταξύ αυτών είναι τα εξής:

• πολύ λιγότερη ισχύς σε σύγκριση με τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής βενζίνης.
• μεγάλες διαστάσεις και χαρακτηριστικά βάρους.
• δυσκολίες εκκίνησης σε ακραίες καιρικές και κλιματικές συνθήκες.
• ανεπαρκής πρόσφυση και τάση για αδικαιολόγητες απώλειες ισχύος, ειδικά σε σχετικά υψηλές ταχύτητες.

Επιπλέον, η επισκευή ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης τύπου ντίζελ είναι, κατά κανόνα, πολύ πιο περίπλοκη και δαπανηρή από την προσαρμογή ή την αποκατάσταση της ικανότητας εργασίας μιας μονάδας βενζίνης.

Μηχανές αερίου

Παρά το χαμηλό κόστος του φυσικού αερίου που χρησιμοποιείται ως καύσιμο, η συσκευή μιας μηχανής εσωτερικής καύσης που λειτουργεί με αέριο είναι ασύγκριτα πιο περίπλοκη, γεγονός που οδηγεί σε σημαντική αύξηση του κόστους της μονάδας στο σύνολό της, της εγκατάστασης και της λειτουργίας της ειδικότερα.

Σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής αυτού του τύπου, υγροποιημένο ή φυσικό αέριο εισέρχεται στους κυλίνδρους μέσω ενός συστήματος ειδικών μειωτών, πολλαπλών και ακροφυσίων. Η ανάφλεξη του μείγματος καυσίμου συμβαίνει με τον ίδιο τρόπο όπως στις εγκαταστάσεις βενζίνης καρμπυρατέρ, με τη βοήθεια ενός ηλεκτρικού σπινθήρα που προέρχεται από ένα μπουζί.

Συνδυασμένοι τύποι κινητήρων εσωτερικής καύσης

Λίγοι γνωρίζουν για τα συνδυασμένα συστήματα ICE. Τι είναι και πού εφαρμόζεται;

Δεν μιλάμε φυσικά για σύγχρονα υβριδικά αυτοκίνητα που μπορούν να κινούνται τόσο με καύσιμο όσο και με ηλεκτροκινητήρα. Οι συνδυασμένες μηχανές εσωτερικής καύσης ονομάζονται συνήθως τέτοιες μονάδες που συνδυάζουν στοιχεία διαφόρων αρχών συστημάτων καυσίμου. Ο πιο εντυπωσιακός εκπρόσωπος της οικογένειας τέτοιων κινητήρων είναι οι μονάδες αερίου-ντίζελ. Σε αυτά, το μείγμα καυσίμου εισέρχεται στο μπλοκ ICE σχεδόν με τον ίδιο τρόπο όπως στις μονάδες αερίου. Αλλά το καύσιμο αναφλέγεται όχι με τη βοήθεια ηλεκτρικής εκκένωσης από ένα κερί, αλλά με ένα τμήμα ανάφλεξης του καυσίμου ντίζελ, όπως συμβαίνει σε έναν συμβατικό κινητήρα ντίζελ.

Συντήρηση και επισκευή κινητήρων εσωτερικής καύσης

Παρά μια αρκετά μεγάλη ποικιλία τροποποιήσεων, όλοι οι κινητήρες εσωτερικής καύσης έχουν παρόμοια βασικά σχέδια και σχήματα. Ωστόσο, για να πραγματοποιηθεί συντήρηση και επισκευή υψηλής ποιότητας ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε καλά τη δομή του, να κατανοήσουμε τις αρχές λειτουργίας και να μπορούμε να εντοπίσουμε προβλήματα. Για αυτό, φυσικά, είναι απαραίτητο να μελετήσετε προσεκτικά τον σχεδιασμό κινητήρων εσωτερικής καύσης διαφόρων τύπων, για να κατανοήσετε μόνοι σας τον σκοπό ορισμένων εξαρτημάτων, συγκροτημάτων, μηχανισμών και συστημάτων. Δεν είναι εύκολη υπόθεση, αλλά πολύ συναρπαστική! Και το πιο σημαντικό, το σωστό.

Ειδικά για τα περίεργα μυαλά που θέλουν να κατανοήσουν ανεξάρτητα όλα τα μυστήρια και τα μυστικά σχεδόν οποιουδήποτε οχήματος, ένα κατά προσέγγιση σχηματικό διάγραμμα του κινητήρα εσωτερικής καύσης φαίνεται στην παραπάνω φωτογραφία.

Έτσι, ανακαλύψαμε τι είναι αυτή η μονάδα ισχύος.

Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης είναι ένα από τα βασικά δομικά στοιχεία ενός οχήματος. Είναι μια εντυπωσιακή μονάδα, η αρχή του κινητήρα εσωτερικής καύσης βασίζεται στην αλλαγή της ενέργειας για τη δράση ορισμένων τμημάτων της μονάδας.

Υπάρχουν τρεις τύποι κινητήρων που βρίσκονται στα οχήματα:

• έμβολο
• περιστροφικό έμβολο
• τουρμπίνα αερίου

Η πρώτη έκδοση των κινητήρων είναι πολύ δημοφιλής. Ορισμένα μοντέλα αυτοκινήτων είναι εξοπλισμένα με τετράχρονους εμβολοφόρους κινητήρες. Αυτή η δημοτικότητα οφείλεται στο γεγονός ότι τέτοιες μονάδες είναι φθηνότερες, έχουν χαμηλό βάρος και είναι κατάλληλες για χρήση σε όλα σχεδόν τα μηχανήματα, ανεξάρτητα από την παραγωγή.

Με απλά λόγια, ένας κινητήρας αυτοκινήτου είναι ένας ειδικός μηχανισμός που μπορεί να αλλάξει την ενέργεια θερμότητας, μετατρέποντάς την σε μηχανική ενέργεια, γεγονός που καθιστά δυνατή τη διασφάλιση της λειτουργίας πολλών στοιχείων της δομής του αυτοκινήτου, καθώς και των συστημάτων του.

Δεν θα είναι δύσκολο να μελετήσετε την αρχή λειτουργίας του κινητήρα. Για παράδειγμα, οι κινητήρες εσωτερικής καύσης με έμβολο χωρίζονται σε δίχρονες και τετράχρονες μονάδες. Οι τετράχρονοι κινητήρες ονομάζονται επειδή σε έναν κύκλο λειτουργίας ενός στοιχείου, το έμβολο κινείται τέσσερις φορές (διαδρομές). Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με το τι είναι οι ράβδοι περιγράφονται παρακάτω.

Συσκευή κινητήρα

Πριν ασχοληθείτε με την αρχή της λειτουργίας, θα πρέπει πρώτα να κατανοήσετε πώς λειτουργεί η μονάδα ισχύος και τι περιλαμβάνεται στο σχεδιασμό της. Δεδομένου ότι οι μονάδες εμβόλου θεωρούνται οι πιο δημοφιλείς, θα εξεταστεί ακριβώς μια τέτοια συσκευή. Οι κύριες λεπτομέρειες περιλαμβάνουν:

1. Κύλινδροι που σχηματίζουν ξεχωριστό μπλοκ
2. Κεφαλή μπλοκ χρονισμού
3. μηχανισμός στροφάλου

Το τελευταίο κινεί τον στροφαλοφόρο άξονα, προκαλώντας την περιστροφή του. Ο μηχανισμός μεταφέρει στον άξονα την ενέργεια που λαμβάνεται από το κινούμενο έμβολο, το οποίο αλλάζει τη θέση του σε αρκετούς κύκλους. Η κίνηση του εμβόλου ρυθμίζει τη θερμική ενέργεια που παράγεται από την καύση του καυσίμου.

Είναι αδύνατο να φανταστεί κανείς και να οργανώσει την κίνηση μιας μονάδας ισχύος χωρίς μηχανισμούς εγκατεστημένους σε αυτήν. Έτσι, για παράδειγμα, ο ιμάντας χρονισμού αλλάζει τη θέση των βαλβίδων, λόγω της οποίας είναι δυνατό να εξασφαλιστεί η τακτική παροχή καυσίμου, η είσοδος και η έξοδος ορισμένων σκευασμάτων. Καθιερώθηκε το σύστημα εισαγωγής νέων αερίων και εξαγωγής των χρησιμοποιημένων.

Η λειτουργία του κινητήρα είναι δυνατή μόνο με την ταυτόχρονη λειτουργία όλων των εξαρτημάτων, μηχανισμών και άλλων στοιχείων που περιλαμβάνονται στη σχεδίαση. Επίσης, τα ακόλουθα συστήματα θα πρέπει να λειτουργούν ομαλά με αυτά:

• ανάφλεξη, ο κύριος ρόλος της οποίας είναι η ανάφλεξη του καυσίμου,
• που περιέχει επίσης αέρα.
• είσοδος, ρυθμίζοντας την έγκαιρη παροχή αέρα στο εσωτερικό του κυλίνδρου.
• καύσιμο, χάρη στο οποίο είναι δυνατή η εξασφάλιση της παροχής καυσίμου για την καύση και την περαιτέρω λειτουργία της μεταφοράς.
• ένα σύστημα λίπανσης που μειώνει τη φθορά των τριβόμενων δομικών μερών κατά τη λειτουργία τους.
• καυσαερίων, μέσω της δράσης των οποίων είναι δυνατή η απομάκρυνση των καυσαερίων, με αποτέλεσμα να μειώνεται η τοξικότητά τους.

Υπάρχει επίσης ένα σύστημα ψύξης που ρυθμίζει τη θερμοκρασία στο εσωτερικό της μονάδας και διασφαλίζει ότι είναι βέλτιστη.

Κύκλος εργασίας ICE

Η κύρια μοτοσυκλέτα περιλαμβάνει την εκτέλεση τεσσάρων κύριων κτυπημάτων. Πρόκειται για αυτά που θα συζητηθούν περαιτέρω στο κείμενο.

Πρώτο εγκεφαλικό επεισόδιο: πρόσληψη

Αρχική - η κίνηση των έκκεντρων, που αποτελούν μέρος του σχεδιασμού του εκκεντροφόρου. Αλλάζουν την επίδραση στη βαλβίδα εισαγωγής, αναγκάζοντάς την να ανοίξει.

Περαιτέρω, ακολουθώντας την ανοιχτή βαλβίδα, το έμβολο μετακινείται από τη θέση του. Το τμήμα μετακινείται σταδιακά από την ανώτατη θέση στην πιο κάτω θέση. Ο αέρας μέσα στον κύλινδρο, λόγω της μείωσης του χώρου από το έμβολο, γίνεται πιο σπάνιος, λόγω του οποίου η ροή του παρασκευασμένου μίγματος εργασίας καθίσταται δυνατή.

Μετά από αυτό, το έμβολο αρχίζει να ενεργεί στον στροφαλοφόρο άξονα μέσω της ράβδου σύνδεσης, με αποτέλεσμα ο άξονας να περιστρέφεται 180 μοίρες. Το ίδιο το έμβολο έχει ήδη φτάσει στην κρίσιμη κάτω θέση του και σε αυτό το σημείο αρχίζει η δεύτερη διαδρομή.

Δεύτερο μέτρο: συμπίεση

Περιλαμβάνει περαιτέρω συμπίεση του μείγματος μέσα στον κύλινδρο. Η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει και το έμβολο αλλάζει κατεύθυνση, κινούμενο προς τα πάνω. Λόγω της μείωσης του χώρου, ο αέρας αρχίζει να συμπιέζεται και το μείγμα εργασίας αρχίζει να θερμαίνεται. Όταν τελειώσει η δεύτερη διαδρομή, μπαίνει στο παιχνίδι το σύστημα ανάφλεξης. Ο κύριος σκοπός του είναι να παρέχει ένα φορτίο ηλεκτρικής ενέργειας στο κερί για να σχηματίσει μια σπίθα. Αυτή η σπίθα είναι που αναφλέγει το συμπιεσμένο μείγμα καυσίμου και αέρα, προκαλώντας την ανάφλεξή του.

Ξεχωριστά, αξίζει να εξεταστεί πώς αναφλέγεται το καύσιμο σε έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης ντίζελ. Μόλις ολοκληρωθεί η συμπίεση, το λεπτόκοκκο καύσιμο ντίζελ αρχίζει να ρέει μέσω του ακροφυσίου μέσα στο θάλαμο. Στη συνέχεια, η εύφλεκτη ουσία αναμιγνύεται με τον αέρα στο εσωτερικό, λόγω του οποίου συμβαίνει ανάφλεξη.

Όσον αφορά τον καρμπυρατέρ κινητήρα με στάνταρ καύσιμο, ο στρόφαλος καταφέρνει να κάνει μια πλήρη περιστροφή στον δεύτερο κύκλο.

Τρίτος κύκλος: εγκεφαλικό επεισόδιο εργασίας

Το τρίτο εγκεφαλικό επεισόδιο ονομάζεται εγκεφαλικό επεισόδιο εργασίας. Τα αέρια που απομένουν μετά την καύση του μείγματος αρχίζουν να σπρώχνουν το έμβολο, μετακινώντας το προς τα κάτω. Η ενέργεια που λαμβάνεται από το εξάρτημα μεταφέρεται στον στροφαλοφόρο άξονα και γυρίζει ξανά, αλλά ήδη κατά μισή στροφή.

Τέταρτο μέτρο: απελευθέρωση

Η τέταρτη διαδρομή είναι η απελευθέρωση των υπόλοιπων αερίων. Όταν η διαδρομή μόλις αρχίζει, το έκκεντρο αλλάζει θέση, αυτή τη φορά της βαλβίδας εξαγωγής, ανοίγοντάς το. Αυτό προωθεί την έναρξη της ανοδικής κίνησης του εμβόλου, με αποτέλεσμα τα καυσαέρια να αρχίζουν να διαφεύγουν από τον κύλινδρο.

Είναι ενδιαφέρον ότι στα σύγχρονα μοντέλα οχημάτων, τα ICE δεν είναι εξοπλισμένα με έναν κύλινδρο, αλλά με πολλούς. Χάρη στην καλά συντονισμένη εργασία τους, εξασφαλίζεται καλύτερη λειτουργία του κινητήρα και των συστημάτων μηχανής. Σε αυτή την περίπτωση, σε κάθε κύλινδρο εκτελούνται ταυτόχρονα διαφορετικές διαδρομές. Έτσι, για παράδειγμα, σε έναν κύλινδρο η διαδρομή εργασίας βρίσκεται σε πλήρη εξέλιξη και στον δεύτερο - ο στροφαλοφόρος άξονας κάνει απλώς μια επανάσταση. Παρόμοιο σχέδιο επίσης:

• εξαλείφει τους περιττούς κραδασμούς.
• εξισορροπεί τις δυνάμεις που δρουν στον στροφαλοφόρο άξονα.
• οργανώνει την ομαλή λειτουργία του κινητήρα.

Λόγω της συμπαγούς τους, οι κινητήρες με πολλούς κυλίνδρους δεν κατασκευάζονται σε σειρά, αλλά σε σχήμα V. Υπάρχει επίσης μια μορφή κινητήρων boxer που βρίσκονται συχνά σε οχήματα Subaru. Αυτή η λύση εξοικονομεί πολύ χώρο κάτω από την κουκούλα.

Πώς λειτουργεί ένας δίχρονος κινητήρας

Αναφέρθηκε παραπάνω ότι οι εμβολοφόροι κινητήρες χωρίζονται σε τετράχρονους και 2χρονους. Η αρχή λειτουργίας του τελευταίου είναι ελαφρώς διαφορετική από αυτή που περιγράφηκε προηγουμένως. Και η ίδια η συσκευή μιας τέτοιας μονάδας είναι πολύ πιο απλή από την προηγούμενη σχεδίαση. Σε μια δίχρονη μονάδα, υπάρχουν μόνο δύο παράθυρα στον κύλινδρο - είσοδος και έξοδος. Το δεύτερο βρίσκεται ακριβώς πάνω από το πρώτο και τώρα θα εξηγηθεί σε τι χρησιμεύει.

Στην αρχή της πρώτης διαδρομής, το έμβολο, που προηγουμένως έφραζε το παράθυρο εισόδου, αρχίζει να κινείται προς τα πάνω, με αποτέλεσμα να κλείνει το παράθυρο εισαγωγής καυσίμου. Ταυτόχρονα, το έμβολο συνεχίζει να χαμηλώνει, γεγονός που οδηγεί σε συμπίεση του μείγματος εργασίας. Μόλις το εξάρτημα φτάσει στην επιθυμητή θέση, σχηματίζεται ο πρώτος σπινθήρας στο κερί και το μείγμα που δημιουργείται αναφλέγεται αμέσως, αναφλέγοντας. Το παράθυρο εισόδου ανοίγει ήδη σε αυτό το σημείο. Περνάει την επόμενη μερίδα καυσίμου και αέρα, συνεχίζοντας τη λειτουργία του μηχανισμού.

Η αρχή της δεύτερης διαδρομής χαρακτηρίζεται από αλλαγή στην κατεύθυνση κίνησης του εμβόλου - αρχίζει να κινείται προς τα κάτω. Τα αέρια δρουν σε αυτό, προσπαθώντας να επεκτείνουν τον διαθέσιμο χώρο. Το έμβολο κινείται ανοίγοντας το παράθυρο εισόδου και τα αέρια που απομένουν μετά την καύση του μείγματος φεύγουν περνώντας μια νέα μερίδα καυσίμου μέσα.

Κάποιο μέρος του μείγματος εργασίας φεύγει επίσης από τον κύλινδρο μέσω της ανοιχτής βαλβίδας εξαγωγής. Επομένως, γίνεται σαφές γιατί οι δίχρονοι κινητήρες απαιτούν τόσο πολύ καύσιμο.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Το πλεονέκτημα των δίχρονων εμβόλων είναι η επίτευξη υψηλής ισχύος με μικρό όγκο εργασίας, σε σύγκριση με τις τετράχρονες. Ωστόσο, ο ιδιοκτήτης του αυτοκινήτου θα υποφέρει από εντυπωσιακή κατανάλωση καυσίμου, γι' αυτό και σύντομα θα προκύψει μια ιδέα στο κεφάλι του να αλλάξει μονάδα.

Επίσης, τα πλεονεκτήματα των δίχρονων κινητήρων εσωτερικής καύσης μπορούν να ονομαστούν απλός σχεδιασμός, σαφής και ομοιόμορφη λειτουργία, χαμηλό βάρος και συμπαγές μέγεθος. Στα μειονεκτήματα περιλαμβάνονται η βρώμικη εξάτμιση, η έλλειψη διαφόρων συστημάτων, καθώς και η γρήγορη φθορά των δομικών μερών. Πολύ συχνά, οι ιδιοκτήτες αυτοκινήτων με τέτοιο κινητήρα παραπονιούνται για υπερθέρμανση της μονάδας και τη βλάβη της.

Ένας κινητήρας αυτοκινήτου μπορεί να μοιάζει με ένα μεγάλο ακατάστατο συνονθύλευμα μεταλλικών εξαρτημάτων, σωλήνων και καλωδίων για τους μη μυημένους. Ταυτόχρονα, ο κινητήρας είναι η «καρδιά» σχεδόν κάθε αυτοκινήτου - το 95% όλων των αυτοκινήτων κινούνται με κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τη λειτουργία ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης: τη γενική του αρχή, θα μελετήσουμε τα συγκεκριμένα στοιχεία και τις φάσεις της λειτουργίας του κινητήρα, θα μάθουμε ακριβώς πώς το δυνητικό καύσιμο μετατρέπεται σε περιστροφική δύναμη και θα προσπαθήσουμε να απαντήσετε στις ακόλουθες ερωτήσεις: πώς λειτουργεί ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης, τι είδους κινητήρες υπάρχουν και οι τύποι τους και τι σημαίνουν αυτές ή εκείνες οι παράμετροι και τα χαρακτηριστικά του κινητήρα; Και, όπως πάντα, όλα αυτά είναι απλά και προσιτά, σαν δύο και δύο.

Ο κύριος σκοπός του βενζινοκινητήρα ενός αυτοκινήτου είναι να μετατρέπει τη βενζίνη σε κίνηση, ώστε το αυτοκίνητό σας να μπορεί να κινείται. Επί του παρόντος, ο ευκολότερος τρόπος για να δημιουργήσετε κίνηση από τη βενζίνη είναι απλά να την κάψετε μέσα στον κινητήρα. Έτσι, ένας «κινητήρας» αυτοκινήτου είναι ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης - δηλ. η καύση της βενζίνης γίνεται στο εσωτερικό του.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι κινητήρων εσωτερικής καύσης. Οι κινητήρες ντίζελ είναι μίας μορφής και οι αεριοστρόβιλοι είναι εντελώς διαφορετική. Κάθε ένα από αυτά έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.

Λοιπόν, όπως θα παρατηρήσετε, αφού υπάρχει κινητήρας εσωτερικής καύσης, πρέπει να υπάρχει και κινητήρας εξωτερικής καύσης. Η ατμομηχανή σε παλιομοδίτικα τρένα και ατμόπλοια είναι το καλύτερο παράδειγμα μηχανής εξωτερικής καύσης. Το καύσιμο (κάρβουνο, ξύλο, λάδι, οτιδήποτε άλλο) σε μια ατμομηχανή καίγεται έξω από τη μηχανή για να δημιουργήσει ατμό και ο ατμός δημιουργεί κίνηση μέσα στον κινητήρα. Φυσικά, ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης είναι πολύ πιο αποδοτικός (τουλάχιστον καταναλώνει πολύ λιγότερα καύσιμα ανά χιλιόμετρο διαδρομής του οχήματος) από έναν κινητήρα εξωτερικής καύσης και ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης είναι επίσης πολύ μικρότερος σε μέγεθος από έναν αντίστοιχο κινητήρα εξωτερικής καύσης. Αυτό εξηγεί γιατί δεν βλέπουμε ούτε ένα αυτοκίνητο που να μοιάζει με ατμομηχανή.

Τώρα ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο πώς λειτουργεί ο κινητήρας εσωτερικής καύσης.

Ας ρίξουμε μια ματιά στην αρχή πίσω από κάθε παλινδρομική κίνηση ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης: εάν βάλετε μια μικρή ποσότητα καυσίμου υψηλής ενέργειας (όπως βενζίνη) σε ένα μικρό κλειστό χώρο και το ανάψετε (αυτό το καύσιμο), μια απίστευτη ποσότητα η ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή ενός διαστελλόμενου αερίου. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτήν την ενέργεια, για παράδειγμα, για να προωθήσετε μια πατάτα. Σε αυτή την περίπτωση, η ενέργεια μετατρέπεται στην κίνηση αυτής της πατάτας. Για παράδειγμα, εάν ρίξετε λίγη βενζίνη σε ένα σωλήνα με το ένα άκρο καλά κλεισμένο και το άλλο ανοιχτό, ρίξετε λίγη βενζίνη και στη συνέχεια κολλήσετε μια πατάτα και βάλετε φωτιά στη βενζίνη, τότε η έκρηξή της θα προκαλέσει την κίνηση αυτής της πατάτας πιέζοντας σβήστε με βενζίνη που εκρήγνυται, έτσι, η πατάτα θα πετάξει ψηλά στον ουρανό αν σηκώσετε το σωλήνα προς τα πάνω. Αυτό περιγράψαμε εν συντομία την αρχή του παλιού κανονιού. Αλλά μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε αυτό το είδος ενέργειας βενζίνης για πιο ενδιαφέροντες σκοπούς. Για παράδειγμα, εάν μπορείτε να δημιουργήσετε έναν κύκλο εκρήξεων βενζίνης εκατοντάδες φορές το λεπτό και εάν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτήν την ενέργεια για χρήσιμους σκοπούς, τότε να ξέρετε ότι έχετε ήδη τον πυρήνα για τον κινητήρα του αυτοκινήτου!

Σχεδόν όλα τα αυτοκίνητα στις μέρες μας χρησιμοποιούν αυτό που λέγεται τετράχρονος κύκλος καύσηςγια να μετατρέψει τη βενζίνη σε κίνηση. Ο τετράχρονος κύκλος είναι επίσης γνωστός ως κύκλος Otto, από τον Nikolai Otto, ο οποίος τον εφηύρε το 1867. Ορίστε λοιπόν, αυτές οι 4 διαδρομές κινητήρα:

1. Διαδρομή εισαγωγής καυσίμου
2. Διαδρομή συμπίεσης καυσίμου
3. Κύκλος καύσης καυσίμου
4. Εγκεφαλικό επεισόδιο καυσαερίων

Φαίνεται ότι όλα είναι ξεκάθαρα από αυτό, έτσι δεν είναι; Μπορείτε να δείτε στο παρακάτω σχήμα ότι ένα στοιχείο που ονομάζεται έμβολο αντικαθιστά την πατάτα στο «κανόνι πατάτας» που περιγράψαμε προηγουμένως. Το έμβολο συνδέεται με τον στροφαλοφόρο άξονα χρησιμοποιώντας μια μπιέλα. Απλώς μην ανησυχείτε από τους νέους όρους - στην πραγματικότητα δεν υπάρχουν τόσα πολλά από αυτά στην αρχή της λειτουργίας του κινητήρα!

Στο σχήμα, τα γράμματα υποδεικνύουν τα ακόλουθα στοιχεία κινητήρα:

A - Εκκεντροφόρος άξονας
B - Κάλυμμα βαλβίδας
C - Βαλβίδα εξαγωγής
D - Τρύπα εξάτμισης
E - Κυλινδροκεφαλή
F - Κοιλότητα για ψυκτικό
G - Μπλοκ κινητήρα
H - Κάρτερ λαδιού
I - το κάρτερ κινητήρα
J - Μπουζί
K - Βαλβίδα εισαγωγής
L - Είσοδος
Μ - Έμβολο
N - Βάση σύνδεσης
O - Ρουλεμάν μπιέλας
P - Στροφαλοφόρος άξονας

Δείτε τι συμβαίνει όταν ο κινητήρας περνάει τον πλήρη τετράχρονο κύκλο του:

1. Η αρχική θέση του εμβόλου είναι στην κορυφή, αυτή τη στιγμή ανοίγει η βαλβίδα εισαγωγής και το έμβολο κινείται προς τα κάτω, ρουφώντας έτσι το προετοιμασμένο μείγμα βενζίνης και αέρα στον κύλινδρο. Αυτό είναι το εγκεφαλικό επεισόδιο πρόσληψης. Μόνο μια μικροσκοπική σταγόνα βενζίνης χρειάζεται να αναμιχθεί με τον αέρα για να λειτουργήσει.
2. Όταν το έμβολο φτάσει στο χαμηλότερο σημείο του, η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει και το έμβολο αρχίζει να κινείται ξανά προς τα πάνω (η βενζίνη παγιδεύεται), συμπιέζοντας αυτό το μείγμα καυσίμου και αέρα. Η συμπίεση στη συνέχεια θα κάνει την έκρηξη πιο ισχυρή.
3. Όταν το έμβολο φτάσει στην κορυφή της διαδρομής του, το μπουζί εκπέμπει έναν σπινθήρα, που παράγεται από πάνω από δέκα χιλιάδες βολτ, για να ανάψει τη βενζίνη. Εμφανίζεται έκρηξη και η βενζίνη στον κύλινδρο εκρήγνυται, σπρώχνοντας το έμβολο προς τα κάτω με απίστευτη δύναμη.
4. Αφού το έμβολο φτάσει ξανά στο κάτω μέρος της διαδρομής του, είναι η σειρά της βαλβίδας εξαγωγής να ανοίξει. Στη συνέχεια, το έμβολο κινείται προς τα πάνω (αυτό συμβαίνει ήδη με αδράνεια) και το εξαντλημένο μείγμα βενζίνης και αέρα φεύγει από τον κύλινδρο μέσω της οπής εξάτμισης για να πάει στον σωλήνα εξάτμισης και περαιτέρω στην ανώτερη ατμόσφαιρα.

Τώρα που η βαλβίδα βρίσκεται ξανά στην κορυφή, ο κινητήρας είναι έτοιμος για τον επόμενο κύκλο, ώστε να ρουφήξει το επόμενο μέρος του μείγματος αέρα και βενζίνης για να περιστρέψει περαιτέρω τον στροφαλοφόρο άξονα, ο οποίος, στην πραγματικότητα, μεταφέρει περαιτέρω στρέψη μέσω του κιβωτίου ταχυτήτων στους τροχούς. Δείτε τώρα παρακάτω πώς λειτουργεί ο κινητήρας και στις τέσσερις διαδρομές του.

Μπορείτε να δείτε τη δουλειά του κινητήρα εσωτερικής καύσης πιο καθαρά στα δύο κινούμενα σχέδια παρακάτω:

Πώς λειτουργεί ο κινητήρας - κινούμενα σχέδια

Σημειώστε ότι η κίνηση που δημιουργείται από τη λειτουργία της μηχανής εσωτερικής καύσης είναι περιστροφική, ενώ η κίνηση που δημιουργεί το «κανόνι πατάτας» είναι γραμμική (ευθεία). Στον κινητήρα, η γραμμική κίνηση των εμβόλων μετατρέπεται σε περιστροφική κίνηση του στροφαλοφόρου άξονα. Χρειαζόμαστε μια περιστροφική κίνηση γιατί σκοπεύουμε να γυρίσουμε τους τροχούς του αυτοκινήτου μας.

Τώρα ας ρίξουμε μια ματιά σε όλα τα μέρη που συνεργάζονται ως ομάδα για να συμβεί αυτό, ξεκινώντας από τους κυλίνδρους!

Ο πυρήνας του κινητήρα είναι ένας κύλινδρος με ένα έμβολο που κινείται πάνω-κάτω μέσα στον κύλινδρο. Ο κινητήρας που περιγράφεται παραπάνω έχει έναν κύλινδρο. Φαίνεται, τι άλλο χρειάζεται για ένα αυτοκίνητο;! Αλλά όχι, ένα αυτοκίνητο για μια άνετη βόλτα με αυτό χρειάζεται τουλάχιστον 3 ακόμη από αυτούς τους κυλίνδρους με έμβολα και όλα τα απαραίτητα χαρακτηριστικά για αυτό το ζευγάρι (βαλβίδες, μπιέλες κ.λπ.), αλλά ένας κύλινδρος είναι κατάλληλος μόνο για τα περισσότερα χλοοκοπτικά . Κοιτάξτε - στο παρακάτω animation θα δείτε τη λειτουργία του 4κύλινδρου κινητήρα:

Τύποι κινητήρων

Τα αυτοκίνητα έχουν συνήθως τέσσερις, έξι, οκτώ και ακόμη και δέκα, δώδεκα και δεκαέξι κυλίνδρους (οι τρεις τελευταίες επιλογές εγκαθίστανται κυρίως σε σπορ αυτοκίνητα και αγωνιστικά αυτοκίνητα). Σε έναν πολυκύλινδρο κινητήρα, όλοι οι κύλινδροι είναι συνήθως διατεταγμένοι με έναν από τους τρεις τρόπους:

• Στη γραμμή
• σε σχήμα V
• Πυγμάχος

Εδώ είναι - και οι τρεις τύποι διάταξης κυλίνδρων στον κινητήρα:

Ενσωματωμένη διάταξη 4 κυλίνδρων

Αντίθετη διάταξη 4 κυλίνδρων

V-διάταξη 6 κυλίνδρων

Οι διαφορετικές διαμορφώσεις έχουν διαφορετικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα όσον αφορά τους κραδασμούς, το κόστος κατασκευής και τα χαρακτηριστικά σχήματος. Αυτά τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα τα καθιστούν πιο κατάλληλα για συγκεκριμένα οχήματα. Έτσι, οι 4κύλινδροι κινητήρες σπάνια έχουν νόημα να κάνουν σχήμα V, επομένως είναι συνήθως σε σειρά. και οι 8κύλινδροι κινητήρες κατασκευάζονται συχνότερα με διάταξη κυλίνδρων σε σχήμα V.

Τώρα ας ρίξουμε μια ματιά στο πώς λειτουργεί το σύστημα ψεκασμού καυσίμου, το λάδι και άλλα εξαρτήματα στον κινητήρα:

Ας ρίξουμε μια ματιά σε μερικές από τις βασικές λεπτομέρειες του κινητήρα με περισσότερες λεπτομέρειες:

Τώρα προσοχή! Με βάση όσα διαβάσαμε, ας δούμε τον πλήρη κύκλο του κινητήρα με όλα τα στοιχεία του:

Πλήρης κύκλος κινητήρα

Γιατί δεν λειτουργεί ο κινητήρας;

Ας πούμε ότι βγαίνεις στο αυτοκίνητο το πρωί και ξεκινάς να το ξεκινάς, αλλά δεν ξεκινά. Τι μπορεί να φταίει; Τώρα που ξέρετε πώς λειτουργεί ένας κινητήρας, μπορείτε να κατανοήσετε τα βασικά πράγματα που μπορούν να αποτρέψουν την εκκίνηση ενός κινητήρα. Τρία θεμελιώδη πράγματα μπορούν να συμβούν:

• Φτωχό μείγμα καυσίμου
• Χωρίς συμπίεση
• Καμία σπίθα

Ναι, υπάρχουν χιλιάδες μικρά πράγματα που μπορούν να δημιουργήσουν προβλήματα, αλλά τα «μεγάλα τρία» που αναφέρονται είναι τις περισσότερες φορές το αποτέλεσμα ή η αιτία ενός από αυτά. Με βάση μια απλή κατανόηση της απόδοσης του κινητήρα, μπορούμε να συντάξουμε μια σύντομη λίστα με το πώς αυτά τα προβλήματα επηρεάζουν τον κινητήρα.

Το κακό μείγμα καυσίμου μπορεί να οφείλεται σε έναν από τους παρακάτω λόγους:

• Απλώς τελείωσες από βενζίνη στο ρεζερβουάρ και ο κινητήρας προσπαθεί να ξεκινήσει από τον αέρα.
• Η εισαγωγή αέρα μπορεί να βουλώσει, επομένως ο κινητήρας παίρνει καύσιμο, αλλά δεν έχει αρκετό αέρα για να εκραγεί.
• Το σύστημα καυσίμου μπορεί να παρέχει πάρα πολύ ή πολύ λίγο καύσιμο στο μείγμα, πράγμα που σημαίνει ότι η καύση δεν προχωρά σωστά.
• Το καύσιμο μπορεί να περιέχει ακαθαρσίες (και για τη ρωσική ποιότητα της βενζίνης αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό), οι οποίες εμποδίζουν την πλήρη καύση του καυσίμου.

Έλλειψη συμπίεσης - Εάν το φορτίο του αέρα και του καυσίμου δεν μπορεί να συμπιεστεί σωστά, η διαδικασία καύσης δεν θα λειτουργήσει σωστά. Η έλλειψη συμπίεσης μπορεί να συμβεί για τους ακόλουθους λόγους:

• Φθαρμένοι δακτύλιοι εμβόλου (επιτρέπουν στον αέρα και το καύσιμο να ρέουν πέρα ​​από το έμβολο όταν συμπιέζονται)
• Οι βαλβίδες εισαγωγής ή εξαγωγής δεν σφραγίζουν σωστά, ανοίγοντας ξανά διαρροή κατά τη συμπίεση
• Μια τρύπα εμφανίστηκε στον κύλινδρο.

Η απουσία σπινθήρα μπορεί να οφείλεται σε διάφορους λόγους:

• Εάν τα μπουζί ή το καλώδιο σε αυτά είναι φθαρμένα, ο σπινθήρας θα είναι αδύναμος.
• Εάν το καλώδιο είναι κατεστραμμένο ή απλώς λείπει, ή εάν το σύστημα που στέλνει έναν σπινθήρα μέσα από το καλώδιο δεν λειτουργεί σωστά.
• Εάν ο σπινθήρας εμφανιστεί είτε πολύ νωρίς είτε πολύ αργά στον κύκλο, το καύσιμο δεν θα αναφλεγεί την κατάλληλη στιγμή και αυτό μπορεί να προκαλέσει κάθε είδους προβλήματα.

Και εδώ είναι αρκετοί άλλοι λόγοι για τους οποίους ο κινητήρας μπορεί να μην λειτουργεί, και εδώ θα αγγίξουμε ορισμένες λεπτομέρειες εκτός του κινητήρα:

• Εάν η μπαταρία είναι νεκρή, δεν θα μπορείτε να βάλετε τη μίζα του κινητήρα για να τον εκκινήσετε.
• Εάν τα ρουλεμάν που επιτρέπουν στον στροφαλοφόρο άξονα να περιστρέφεται ελεύθερα είναι φθαρμένα, ο στροφαλοφόρος άξονας δεν θα μπορεί να στρίψει, επομένως ο κινητήρας δεν θα μπορεί να λειτουργήσει.
• Εάν οι βαλβίδες δεν ανοίγουν και κλείνουν τη σωστή στιγμή ή δεν λειτουργούν καθόλου, ο αέρας δεν θα μπορεί να εισέλθει και η εξάτμιση δεν θα μπορεί να βγει, οπότε ο κινητήρας δεν θα μπορεί να λειτουργήσει ξανά.
• Εάν κάποιος με κίνητρα χούλιγκαν κολλήσει μια πατάτα στον σωλήνα εξάτμισης, τα καυσαέρια δεν θα μπορέσουν να φύγουν από τον κύλινδρο και ο κινητήρας δεν θα λειτουργήσει ξανά.
• Εάν δεν υπάρχει αρκετό λάδι στον κινητήρα, το έμβολο δεν θα μπορεί να κινείται ελεύθερα πάνω-κάτω στον κύλινδρο, καθιστώντας δύσκολη ή αδύνατη την κανονική λειτουργία του κινητήρα.

Σε έναν κινητήρα που λειτουργεί σωστά, όλοι αυτοί οι παράγοντες είναι εντός ορίων ανοχής. Όπως μπορείτε να δείτε, ο κινητήρας διαθέτει μια σειρά από συστήματα που τον βοηθούν να κάνει τη δουλειά του να μετατρέπει το καύσιμο σε πρόωση άψογα. Θα καλύψουμε τα διάφορα υποσυστήματα που χρησιμοποιούνται στους κινητήρες στις επόμενες ενότητες.

Τα περισσότερα υποσυστήματα κινητήρα μπορούν να υλοποιηθούν χρησιμοποιώντας μια ποικιλία τεχνολογιών και οι καλύτερες τεχνολογίες μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την απόδοση του κινητήρα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ανάπτυξη της αυτοκινητοβιομηχανίας συνεχίζεται με τους υψηλότερους ρυθμούς, επειδή ο ανταγωνισμός μεταξύ των αυτοκινητοβιομηχανιών είναι αρκετά ισχυρός ώστε να επενδύσει πολλά χρήματα σε κάθε πρόσθετη ιπποδύναμη που αποσπάται από τον κινητήρα με τον ίδιο όγκο. Ας ρίξουμε μια ματιά στα διάφορα υποσυστήματα που χρησιμοποιούνται στους σύγχρονους κινητήρες, ξεκινώντας από τις βαλβίδες κινητήρα.

Πώς λειτουργούν οι βαλβίδες;

Το σύστημα βαλβίδων αποτελείται από βαλβίδες και έναν μηχανισμό που τις ανοίγει και τις κλείνει. Το σύστημα ανοίγματος και κλεισίματός τους ονομάζεται εκκεντροφόρος άξονας... Ο εκκεντροφόρος έχει ειδικά εξαρτήματα στον άξονά του που κινούν τις βαλβίδες πάνω-κάτω, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Οι περισσότεροι σύγχρονοι κινητήρες έχουν αυτό που λέγεται εναέρια έκκεντρα... Αυτό σημαίνει ότι ο άξονας βρίσκεται πάνω από τις βαλβίδες, όπως μπορείτε να δείτε στην εικόνα. Οι παλαιότεροι κινητήρες χρησιμοποιούν έναν εκκεντροφόρο άξονα που βρίσκεται στο στροφαλοθάλαμο κοντά στον στροφαλοφόρο άξονα. Ο εκκεντροφόρος περιστρέφεται και μετακινεί το έκκεντρο προς τα κάτω, έτσι ώστε να σπρώχνει τη βαλβίδα προς τα κάτω, δημιουργώντας ένα κενό για τη διέλευση καυσίμου ή καυσαερίων. Ο ιμάντας χρονισμού ή η κίνηση της αλυσίδας κινείται από τον στροφαλοφόρο άξονα και μεταφέρει τη στρέψη από αυτόν στον εκκεντροφόρο έτσι ώστε οι βαλβίδες να είναι σε συγχρονισμό με τα έμβολα. Ο εκκεντροφόρος περιστρέφεται πάντα μία έως δύο φορές πιο αργά από τον στροφαλοφόρο άξονα. Πολλοί κινητήρες υψηλής απόδοσης έχουν τέσσερις βαλβίδες ανά κύλινδρο (δύο για τη λήψη καυσίμου προς τα μέσα και δύο για την εξαγωγή του μείγματος καυσαερίων).

Πώς λειτουργεί το σύστημα ανάφλεξης;

Το σύστημα ανάφλεξης δημιουργεί ένα φορτίο υψηλής τάσης και το μεταφέρει στα μπουζί χρησιμοποιώντας καλώδια ανάφλεξης. Η φόρτιση πηγαίνει πρώτα στο πηνίο ανάφλεξης (ένα είδος διανομέα που διανέμει τον σπινθήρα στους κυλίνδρους σε μια συγκεκριμένη στιγμή), το οποίο μπορείτε εύκολα να βρείτε κάτω από το καπό των περισσότερων αυτοκινήτων. Ένα πηνίο ανάφλεξης έχει ένα καλώδιο στο κέντρο και τέσσερα, έξι, οκτώ ή περισσότερα καλώδια ανάλογα με τον αριθμό των κυλίνδρων που βγαίνουν από αυτό. Αυτά τα καλώδια ανάφλεξης στέλνουν μια φόρτιση σε κάθε μπουζί. Ο κινητήρας δέχεται έναν τέτοιο σπινθήρα με την πάροδο του χρόνου με τέτοιο τρόπο που μόνο ένας κύλινδρος δέχεται σπινθήρα από τον διανομέα κάθε φορά. Αυτή η προσέγγιση εξασφαλίζει τη μέγιστη ομαλότητα του κινητήρα.

Πώς λειτουργεί η ψύξη;

Το σύστημα ψύξης στα περισσότερα οχήματα αποτελείται από ένα ψυγείο και μια αντλία νερού. Το νερό κυκλοφορεί μέσω διόδων (καναλιών) γύρω από τους κυλίνδρους, και στη συνέχεια περνά μέσα από το ψυγείο για να κρυώσει όσο το δυνατόν περισσότερο. Ωστόσο, υπάρχουν τέτοια μοντέλα αυτοκινήτων (κυρίως το Volkswagen Beetle), καθώς και οι περισσότερες μοτοσυκλέτες και χλοοκοπτικά που διαθέτουν αερόψυκτο κινητήρα. Πιθανότατα έχετε δει αυτούς τους αερόψυκτους κινητήρες που έχουν πτερύγια στα πλαϊνά - ραβδωτές επιφάνειες που κοσμούν το εξωτερικό κάθε κυλίνδρου για να βοηθήσουν στη διάχυση της θερμότητας.

Η ψύξη του αέρα κάνει τον κινητήρα ελαφρύτερο αλλά πιο ζεστό και γενικά μειώνει τη διάρκεια ζωής του κινητήρα και τη συνολική απόδοση. Τώρα λοιπόν ξέρετε πώς και γιατί ο κινητήρας σας παραμένει κρύος.

Πώς λειτουργεί ο εκτοξευτής;

Η βελτίωση της απόδοσης του κινητήρα σας είναι μεγάλη υπόθεση, αλλά πιο σημαντικό είναι τι συμβαίνει όταν γυρίζετε το κλειδί για να τον εκκινήσετε! Το σύστημα εκκίνησης αποτελείται από έναν κινητήρα εκκίνησης με έναν ηλεκτροκινητήρα. Όταν γυρίζετε το κλειδί της μίζας, η μίζα στρέφει τον κινητήρα αρκετές στροφές, έτσι ώστε η διαδικασία καύσης να αρχίσει να λειτουργεί και θα μπορούσε να σταματήσει μόνο γυρίζοντας το κλειδί προς την αντίθετη κατεύθυνση, όταν ο σπινθήρας σταματήσει να ρέει στους κυλίνδρους και ο κινητήρας έτσι σταματά.

Ο κινητήρας εκκίνησης, από την άλλη πλευρά, έχει έναν ισχυρό ηλεκτροκινητήρα που κινεί έναν κινητήρα ψυχρής καύσης. Η μίζα είναι πάντα αρκετά ισχυρή και, επομένως, ο κινητήρας «καταναλώνει» τους πόρους της μπαταρίας, γιατί πρέπει να ξεπεράσει:

• Όλες οι εσωτερικές τριβές που προκαλούνται από δακτυλίους εμβόλου και επιδεινώνονται από το κρύο, μη θερμαινόμενο λάδι.
• Η πίεση συμπίεσης οποιουδήποτε κυλίνδρου (ων) που εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της διαδρομής συμπίεσης.
• Αντίσταση που ασκείται από τις βαλβίδες ανοίγματος και κλεισίματος εκκεντροφόρου.
• Όλες οι άλλες διαδικασίες που σχετίζονται άμεσα με τον κινητήρα, συμπεριλαμβανομένης της αντίστασης της αντλίας νερού, της αντλίας λαδιού, της γεννήτριας κ.λπ.

Βλέπουμε ότι η μίζα θέλει πολλή ενέργεια. Το αυτοκίνητο χρησιμοποιεί τις περισσότερες φορές ένα ηλεκτρικό σύστημα 12 volt και εκατοντάδες αμπέρ ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να ρέουν στη μίζα.

Πώς λειτουργεί το σύστημα έγχυσης και λίπανσης;

Όσον αφορά την καθημερινή συντήρηση του αυτοκινήτου, το πρώτο σας μέλημα είναι πιθανώς να ελέγξετε την ποσότητα αερίου στο αυτοκίνητό σας. Πώς μπαίνει η βενζίνη από τη δεξαμενή καυσίμου στους κυλίνδρους; Το σύστημα καυσίμου του κινητήρα αντλεί βενζίνη από τη δεξαμενή χρησιμοποιώντας μια αντλία καυσίμου στο ρεζερβουάρ και την αναμιγνύει με τον αέρα, έτσι ώστε το σωστό μείγμα αέρα και καυσίμου να μπορεί να ρέει στους κυλίνδρους. Το καύσιμο παρέχεται με έναν από τους τρεις συνήθεις τρόπους: καρμπυρατέρ, ψεκασμός καυσίμου και άμεσος ψεκασμός καυσίμου.

Τα καρμπυρατέρ είναι πλέον πολύ ξεπερασμένα και δεν ταιριάζουν σε νεότερα μοντέλα αυτοκινήτων. Σε έναν κινητήρα έγχυσης, η απαιτούμενη ποσότητα καυσίμου εγχέεται ξεχωριστά σε κάθε κύλινδρο, είτε απευθείας στη βαλβίδα εισαγωγής (έγχυση καυσίμου) είτε απευθείας στον κύλινδρο (άμεσος ψεκασμός καυσίμου).

Σημαντικό ρόλο παίζει και το λάδι. Ένα άψογα και σωστά λιπασμένο σύστημα διασφαλίζει ότι κάθε κινούμενο μέρος του κινητήρα λαμβάνει λάδι, ώστε να μπορεί να κινείται εύκολα. Τα δύο κύρια μέρη που χρειάζονται λάδι είναι το έμβολο (ή μάλλον οι δακτύλιοι του) και τυχόν ρουλεμάν που επιτρέπουν σε στοιχεία όπως ο στροφαλοφόρος άξονας και άλλοι άξονες να περιστρέφονται ελεύθερα. Στα περισσότερα οχήματα, το λάδι αναρροφάται από τη λεκάνη λαδιού από μια αντλία λαδιού, διέρχεται από ένα φίλτρο λαδιού για να αφαιρεθούν τα σωματίδια βρωμιάς και στη συνέχεια ψεκάζεται κάτω από υψηλή πίεση στα ρουλεμάν και στα τοιχώματα του κυλίνδρου. Στη συνέχεια, το λάδι ρέει σε ένα κάρτερ, όπου συλλέγεται ξανά και ο κύκλος επαναλαμβάνεται.

Σύστημα εξάτμισης

Τώρα που γνωρίζουμε πολλά πράγματα που βάλαμε (χύσαμε) στο αυτοκίνητό μας, ας ρίξουμε μια ματιά σε άλλα πράγματα που προκύπτουν από αυτό. Το σύστημα εξάτμισης περιλαμβάνει σωλήνα εξάτμισης και σιγαστήρα. Χωρίς τον σιγαστήρα, θα ακούγατε τον ήχο χιλιάδων μικρών εκρήξεων από την εξάτμισή σας. Ο σιγαστήρας μειώνει τον ήχο. Το σύστημα εξάτμισης περιλαμβάνει επίσης έναν καταλυτικό μετατροπέα, ο οποίος χρησιμοποιεί καταλύτη και οξυγόνο για να κάψει όλα τα αχρησιμοποίητα καύσιμα και ορισμένες άλλες χημικές ουσίες στα καυσαέρια. Έτσι, το αυτοκίνητό σας συμμορφώνεται με ορισμένα ευρωπαϊκά πρότυπα για το επίπεδο ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Τι άλλο υπάρχει εκτός από όλα τα παραπάνω στο αυτοκίνητο; Το ηλεκτρικό σύστημα αποτελείται από μια μπαταρία και μια γεννήτρια. Ο εναλλάκτης συνδέεται με τον κινητήρα με έναν ιμάντα και παράγει ηλεκτρισμό για τη φόρτιση της μπαταρίας. Η μπαταρία παρέχει φόρτιση 12 volt ηλεκτρικής ενέργειας διαθέσιμη σε οτιδήποτε στο αυτοκίνητο χρειάζεται ηλεκτρική ενέργεια (σύστημα ανάφλεξης, ραδιόφωνο,