Silnik spalinowy Silnik spalinowy samochodu. Silnik spalinowy (ICE) - co to jest w samochodzie

Dla niewtajemniczonych silnik samochodowy może wyglądać jak wielka pomieszana mieszanina metalowych części, rur i przewodów. Jednocześnie silnik jest „sercem” prawie każdego samochodu - 95% wszystkich aut pracuje na silniku wewnętrzne spalanie.

W tym artykule omówimy działanie silnika spalinowego: jego ogólna zasada przestudiujemy poszczególne elementy i fazy pracy silnika, dowiemy się jak dokładnie przerabiane jest potencjalne paliwo siła obrotowa, a my postaramy się odpowiedzieć następne pytania: jak działa silnik spalinowy, jakie są silniki i ich typy oraz co oznaczają te lub inne parametry i właściwości silnika? I jak zawsze wszystko to jest proste i przystępne, jak dwa i dwa.

Głównym celem silnika benzynowego jest przekształcenie benzyny w ruch, aby Twój samochód mógł się poruszać. Obecnie najłatwiejszym sposobem na wytworzenie ruchu z benzyny jest po prostu spalenie jej wewnątrz silnika. Tak więc "silnik" samochodowy jest silnikiem spalinowym - tj. w nim zachodzi spalanie benzyny.

Istnieją różne typy silników spalinowych. Silniki Diesla to jedna z form, a turbiny gazowe to zupełnie inna. Każdy z nich ma swoje wady i zalety.

Cóż, jak zauważysz, skoro jest silnik spalinowy, to musi być silnik spalanie zewnętrzne. Silnik parowy w staromodnych pociągach i parowcach jest dokładnie tak samo najlepszy przykład silnik spalinowy. Paliwo (węgiel, drewno, olej, dowolne inne) w silnik parowy spala się na zewnątrz silnika, tworząc parę, a para wytwarza ruch wewnątrz silnika. Oczywiście silnik spalinowy jest dużo wydajniejszy (przynajmniej dużo zużywa) mniej paliwa na kilometr jazdy pojazdu) niż silnik spalinowy, a silnik spalinowy jest znacznie mniejszy niż równoważny silnik spalinowy. To wyjaśnia, dlaczego nie widzimy ani jednego wagonu, który wygląda jak lokomotywa parowa.

Przyjrzyjmy się teraz bliżej działaniu silnika spalinowego.

Przyjrzyjmy się zasadzie stojącej za każdym ruchem posuwisto-zwrotnym silnika spalinowego: jeśli umieścisz mała ilość wysokoenergetyczne paliwo (takie jak benzyna) do małej zamkniętej przestrzeni i podpalenie go (to jest paliwo), uwalniana jest niesamowita ilość energii w postaci rozprężającego się gazu. Możesz wykorzystać tę energię na przykład do napędzania ziemniaka. W tym przypadku energia jest zamieniana na ruch tego ziemniaka. Na przykład, jeśli wlejesz trochę benzyny do rury z jednym końcem szczelnie zamkniętym, a drugim otwartym, wlej trochę benzyny, a następnie wbijesz ziemniaka i podpalisz benzynę, to jego eksplozja sprowokuje ruch tego ziemniaka poprzez ściskanie z eksplodującą benzyną, w ten sposób ziemniak pofrunie wysoko w niebo, jeśli skierujesz rurę w górę. Tak pokrótce opisaliśmy zasadę starej armaty. Ale taką energię benzyny można też wykorzystać na więcej ciekawe cele... Na przykład, jeśli możesz stworzyć cykl eksplozji benzyny setki razy na minutę i jeśli możesz wykorzystać tę energię w użyteczne cele, to wiedz, że masz już rdzeń do silnika samochodu!

Prawie wszystkie samochody w dzisiejszych czasach używają tego, co się nazywa czterosuwowy cykl spalania zamienić benzynę w ruch. Cykl czterosuwowy jest również znany jako cykl Otto, na cześć Nikołaja Otto, który wynalazł go w 1867 roku. Oto one, te 4 skoki silnika:

1. Skok wlotu paliwa
2. Skok sprężania paliwa
3. Cykl spalania paliwa
4. Skok spalin

Wydaje się, że wszystko jest z tego jasne, prawda? Na poniższym rysunku widać, że element zwany tłokiem zastępuje ziemniaka w opisanym wcześniej „działku ziemniaczanym”. Tłok jest podłączony do wał korbowy za pomocą korbowodu. Tylko nie daj się zastraszyć nowymi terminami – właściwie nie ma ich tak wiele w zasadzie działania silnika!

Na rysunku litery wskazują następujące elementy silnika:

A - Wałek rozrządu
B - Pokrywa zaworu
C - Zawór wydechowy
D - Otwór wydechowy
E - Głowica cylindra
F - Wnęka na chłodziwo
G - Blok silnika
H - miska olejowa
ja - miska silnika
J - Świeca zapłonowa
K - Zawór wlotowy
L - wlot
M - Tłok
N - Korbowód
O - Łożysko korbowodu
P - Wał korbowy

Oto, co się dzieje, gdy silnik przechodzi pełny cykl czterosuwowy:

1. Początkowa pozycja tłoka znajduje się na samej górze, w tym momencie się otwiera zawór wlotowy, a tłok przesuwa się w dół, zasysając przygotowaną mieszaninę benzyny i powietrza do cylindra. To jest skok ssania. Aby to zadziałało, wystarczy niewielka kropla benzyny wymieszać z powietrzem.
2. Kiedy tłok osiągnie swój dolny punkt, wtedy zawór wlotowy zamyka się, a tłok zaczyna się cofać (benzyna jest uwięziona), sprężając tę ​​mieszankę paliwa i powietrza. Kompresja sprawi, że eksplozja będzie silniejsza.
3. Kiedy tłok osiąga szczyt swojej drogi, świeca zapłonowa emituje iskrę generowaną przez ponad dziesięć tysięcy woltów, aby zapalić benzynę. Następuje detonacja, a benzyna w cylindrze eksploduje, popychając tłok w dół z niesamowitą siłą.
4. Po tym, jak tłok ponownie osiągnie dno skoku, kolej na otwarcie zaworu wydechowego. Następnie tłok porusza się w górę (to dzieje się już na skutek bezwładności), a zużyta mieszanina benzyny i powietrza wychodzi z cylindra przez otwór wydechowy i rusza w swoją podróż do rura wydechowa i dalej w wyższe warstwy atmosfery.

Teraz, gdy zawór jest znowu na samej górze silnik jest gotowy do kolejnego cyklu, czyli zasysa następną porcję mieszanki powietrza i benzyny w celu dalszego rozkręcenia wału korbowego, który w rzeczywistości przekazuje jego skręcanie dalej poprzez przeniesienie na koła. Teraz zobacz poniżej, jak silnik działa we wszystkich czterech suwach.

Pracę silnika spalinowego można lepiej zobaczyć na dwóch poniższych animacjach:

Jak działa silnik - animacja

Zauważ, że ruch generowany przez pracę silnika spalinowego jest ruchem obrotowym, podczas gdy ruch generowany przez „działo ziemniaczane” jest liniowy (bezpośredni). W silniku ruch liniowy tłoków zamieniany jest na ruch obrotowy wał korbowy... Potrzebujemy ruchu obrotowego, ponieważ planujemy skręcić kołami naszego samochodu.

Teraz przyjrzyjmy się wszystkim częściom, które współpracują ze sobą jako zespół, aby tak się stało, zaczynając od cylindrów!

Rdzeniem silnika jest cylinder z tłokiem, który porusza się w górę iw dół wewnątrz cylindra. Opisany powyżej silnik ma jeden cylinder. Wydawałoby się, co jeszcze jest potrzebne do samochodu?! Ale nie, samochód do wygodnej jazdy potrzebuje co najmniej 3 tych cylindrów z tłokami i wszystkimi atrybutami niezbędnymi dla tej pary (zawory, korbowody itd.), ale jeden cylinder pasuje tylko do większości kosiarek . Zerknij - na poniższej animacji zobaczysz pracę silnika 4-cylindrowego:

Typy silników

Samochody mają najczęściej cztery, sześć, osiem, a nawet dziesięć, dwanaście i szesnaście cylindrów (ostatnie trzy opcje montowane są głównie na samochody sportowe i kule ognia). W silniku wielocylindrowym wszystkie cylindry są zwykle rozmieszczone na jeden z trzech sposobów:

• W linii
• w kształcie litery V
• Bokser

Oto one - wszystkie trzy rodzaje rozmieszczenia cylindrów w silniku:

Układ 4 cylindrów w linii

Przeciwstawny układ 4 cylindrów

Układ V 6 cylindrów

Różne konfiguracje mają różne zalety oraz wady pod względem wibracji, kosztów produkcji i charakterystyki kształtu. Te zalety i wady sprawiają, że są one bardziej odpowiednie dla niektórych konkretnych pojazdów. Tak więc silniki 4-cylindrowe rzadko mają sens, aby tworzyć silniki w kształcie litery V, więc zwykle są one rzędowe; a silniki 8-cylindrowe są częściej produkowane z układem cylindrów w kształcie litery V.

Przyjrzyjmy się teraz, jak działa układ wtrysku paliwa, olej i inne elementy w silniku:

Przyjrzyjmy się bardziej szczegółowo niektórym kluczowym szczegółom silnika:

Teraz uwaga! Na podstawie tego, co przeczytaliśmy, spójrzmy pełny cykl praca silnika ze wszystkimi jego elementami:

Pełny cykl silnika

Dlaczego silnik nie działa?

Powiedzmy, że wychodzisz rano do samochodu i zaczynasz go uruchamiać, ale nie chce się uruchomić. Co może być nie tak? Teraz, gdy wiesz już, jak działa silnik, możesz zrozumieć podstawowe rzeczy, które mogą uniemożliwić uruchomienie silnika. Mogą się zdarzyć trzy podstawowe rzeczy:

• Słaba mieszanka paliwowa
• Brak kompresji
• Brak iskry

Tak, istnieją tysiące drobnych rzeczy, które mogą powodować problemy, ale powiedział „ Wielka trójka„najczęściej jest konsekwencją lub przyczyną jednego z nich. Opierając się na prostym zrozumieniu osiągów silnika, możemy sporządzić krótką listę tego, jak te problemy wpływają na silnik.

Zła mieszanka paliwowa może być spowodowana jednym z następujących powodów:

• Po prostu skończyła Ci się benzyna w baku, a silnik próbuje odpalić z powietrza.
• Wlot powietrza może być zatkany, więc silnik dostaje paliwo, ale nie ma wystarczającej ilości powietrza do detonacji.
• Układ paliwowy może dostarczać do mieszanki za dużo lub za mało paliwa, co oznacza, że ​​spalanie nie przebiega prawidłowo.
• Paliwo może zawierać zanieczyszczenia (a dla Rosyjska jakość szczególnie ważna jest benzyna), które zapobiegają całkowitemu spaleniu paliwa.

Brak kompresji - Jeśli wsad powietrza i paliwa nie może zostać prawidłowo skompresowany, proces spalania nie będzie przebiegał tak, jak powinien. Brak kompresji może wystąpić z następujących powodów:

• Zużyte pierścienie tłokowe (pozwalają na przepływ powietrza i paliwa przez tłok po ściśnięciu)
• Zawory wlotowe lub wylotowe nie uszczelniają się prawidłowo, ponownie otwierając nieszczelność podczas sprężania
• W cylindrze pojawiła się dziura.

Brak iskry może mieć kilka przyczyn:

• Jeśli świece zapłonowe lub przewód do nich są zużyte, iskra będzie słaba.
• Jeśli przewód jest uszkodzony lub po prostu go brakuje, lub system, który wysyła iskrę przez przewód, nie działa prawidłowo.
• Jeśli iskra pojawi się za wcześnie lub za późno w cyklu, paliwo nie zostanie zapalone Odpowiedni czas i może powodować różnego rodzaju problemy.

A oto kilka innych powodów, dla których silnik może nie działać, a tutaj poruszymy niektóre szczegóły poza silnikiem:

• Jeśli akumulator jest rozładowany, nie będziesz w stanie uruchomić silnika, aby go uruchomić.
• Jeśli łożyska, które umożliwiają swobodne obracanie się wału korbowego, są zużyte, wał korbowy nie będzie mógł się obracać, więc silnik nie będzie mógł pracować.
• Jeśli zawory nie otwierają się i nie zamykają we właściwym czasie lub w ogóle nie działają, powietrze nie będzie mogło wejść, a wydech nie będzie mógł wyjść, więc silnik ponownie nie będzie mógł pracować.
• Jeśli ktoś z chuligańskimi motywami wepchnie ziemniaka do rury wydechowej, spaliny nie będą mogły opuścić cylindra, a silnik nie będzie znów działał.
• Jeśli w silniku nie będzie wystarczającej ilości oleju, tłok nie będzie mógł swobodnie poruszać się w górę i w dół w cylindrze, co utrudnia lub uniemożliwia normalna praca silnik.

W prawidłowo pracującym silniku wszystkie te czynniki mieszczą się w granicach tolerancji. Jak widać, silnik ma wiele systemów, które pomagają mu bezbłędnie przetwarzać paliwo na napęd. W kolejnych rozdziałach przyjrzymy się różnym podsystemom używanym w silnikach.

Większość podsystemów silnika można zaimplementować za pomocą różne technologie, a najlepsza technologia może znacznie poprawić osiągi silnika. Dlatego rozwój branży motoryzacyjnej trwa w najwyższych tempie, ponieważ konkurencja wśród producentów samochodów jest na tyle duża, że ​​zainwestuje duże pieniądze w każde dodatkowe ściśnięcie konie mechaniczne z silnika przy tej samej objętości. Przyjrzyjmy się różnym podsystemom stosowanym w nowoczesnych silnikach, zaczynając od zaworów silnikowych.

Jak działają zawory?

System zaworów składa się w rzeczywistości z zaworów i mechanizmu, który je otwiera i zamyka. System ich otwierania i zamykania nazywa się wał rozrządczy . Wał rozrządczy To ma części specjalne na ich osi, które przesuwają zawory w górę i w dół, jak pokazano na poniższym rysunku.

Większość nowoczesne silniki mają to, co nazywają krzywki górne... Oznacza to, że wałek znajduje się nad zaworami, jak widać na zdjęciu. Starsze silniki wykorzystują wałek rozrządu znajdujący się w skrzyni korbowej w pobliżu wału korbowego. Wałek rozrządu obraca się i przesuwa krzywkę w dół, popychając zawór w dół, tworząc szczelinę dla przepływu paliwa lub spalin. Pasek rozrządu lub napęd łańcuchowy jest napędzany przez wał korbowy i przenosi z niego skręcanie na wałek rozrządu, dzięki czemu zawory są zsynchronizowane z tłokami. Wałek rozrządu zawsze obraca się od jednego do dwóch razy wolniej niż wał korbowy. Wiele silników o wysokiej wydajności ma cztery zawory na cylinder (dwa do odbioru paliwa do wewnątrz i dwa do odprowadzania mieszanki wydechowej).

Jak działa układ zapłonowy?

Układ zapłonowy generuje ładunek wysokiego napięcia i przekazuje go do świec zapłonowych za pomocą przewodów zapłonowych. Ładunek najpierw trafia do cewki zapłonowej (rodzaj rozdzielacza, który w określonym czasie rozprowadza iskrę do cylindrów), którą bez problemu można znaleźć pod maską większości samochodów. Cewka zapłonowa ma jeden przewód pośrodku i cztery, sześć, osiem lub więcej przewodów w zależności od liczby cylindrów, które z niej wychodzą. Te przewody zapłonowe wysyłają ładunek do każdej świecy zapłonowej. Silnik otrzymuje z czasem taką iskrę w taki sposób, że tylko jeden cylinder otrzymuje jednocześnie iskrę z rozdzielacza. Takie podejście zapewnia maksymalną płynność silnika.

Jak działa chłodzenie?

Układ chłodzenia w większości pojazdów składa się z chłodnicy i pompy wodnej. Woda krąży w kanałach (kanałach) wokół cylindrów, a następnie przechodzi przez chłodnicę, aby jak najbardziej ją schłodzić. Są jednak takie modele samochodów (przede wszystkim Chrząszcz volkswagen(Beetle)), a także większości motocykli i kosiarek wyposażonych w silnik z chłodzony powietrzem... Prawdopodobnie widziałeś te chłodzone powietrzem silniki, które mają po bokach żebra – żebrowane powierzchnie, które zdobią zewnętrzną stronę każdego cylindra, aby pomóc rozpraszać ciepło.

Chłodzenie powietrzem sprawia, że ​​silnik jest lżejszy, ale gorętszy i ogólnie zmniejsza żywotność silnika i ogólną wydajność. Teraz już wiesz, jak i dlaczego Twój silnik pozostaje chłodny.

Jak działa program uruchamiający?

Poprawa osiągów silnika to wielka sprawa, ale ważniejsze jest to, co się stanie, gdy przekręcisz kluczyk, aby go uruchomić! Układ rozruchowy składa się z rozrusznika z silnikiem elektrycznym. Po przekręceniu kluczyka rozrusznik przekręca silnik o kilka obrotów, aby proces spalania zaczął działać, a zatrzymać go można było tylko przekręcając kluczyk do pozycji Odwrotna strona kiedy iskra przestaje być dostarczana do cylindrów, a silnik w ten sposób gaśnie.

Rozrusznik ma mocny silnik elektryczny to się kręci zimny silnik wewnętrzne spalanie. Rozrusznik jest zawsze dość mocny i dlatego silnik „zużywa” zasoby akumulatora, ponieważ musi pokonać:

• Całe tarcie wewnętrzne spowodowane przez pierścienie tłokowe i nasilone przez zimny, nieogrzewany olej.
• Ciśnienie sprężania dowolnego cylindra (cylindrów), które występuje podczas suwu sprężania.
• Opór wywierany przez otwieranie i zamykanie zaworów wałka rozrządu.
• Wszystkie inne procesy bezpośrednio związane z silnikiem, w tym rezystancja pompy wodnej, Pompa olejowa, generator itp.

Widzimy, że starter potrzebuje dużo energii. Samochód najczęściej korzysta z 12-woltowej instalacji elektrycznej, a do rozrusznika muszą płynąć setki amperów prądu.

Jak działa system wtrysku i smarowania?

Kiedy sprowadza się do codzienna konserwacja auto, Twoim pierwszym zmartwieniem jest chyba sprawdzenie ilości gazu w Twoim aucie. A skąd bierze się benzyna zbiornik paliwa w butlach? Układ paliwowy silnika pobiera benzynę ze zbiornika za pomocą pompy paliwowej w zbiorniku i miesza ją z powietrzem, dzięki czemu do cylindrów może przepływać właściwa mieszanka powietrza i paliwa. Paliwo jest dostarczane na jeden z trzech powszechnych sposobów: gaźnik, wtrysk paliwa i bezpośredni wtrysk paliwa.

Gaźniki są teraz bardzo przestarzałe i nie pasują do nowszych modeli samochodów. W silniku wtryskowym odpowiednia ilość Paliwo jest wtryskiwane indywidualnie do każdego cylindra, bezpośrednio do zaworu dolotowego (wtrysk paliwa) lub bezpośrednio do cylindra (bezpośredni wtrysk paliwa).

Ropa też gra ważna rola... Idealnie i właściwie nasmarowany układ zapewnia, że ​​każda ruchoma część w silniku otrzymuje olej, dzięki czemu może się swobodnie poruszać. Dwie główne części, które wymagają oleju, to tłok (a raczej jego pierścienie) i wszelkie łożyska, które umożliwiają swobodne obracanie się takich elementów, jak wał korbowy i inne wały. W większości pojazdów olej jest zasysany z miski olejowej przez pompę olejową, przechodzi przez filtr oleju w celu usunięcia cząstek brudu, a następnie rozpryskuje się pod spodem wysokie ciśnienie na łożyskach i ścianach cylindrów. Olej następnie spływa do miski olejowej, gdzie jest ponownie zbierany i cykl się powtarza.

System wydechowy

Teraz, gdy wiemy już o wielu rzeczach, które wkładamy (wlewamy) do naszego samochodu, przyjrzyjmy się innym rzeczom, które z niego wynikają. Układ wydechowy zawiera rurę wydechową i tłumik. Bez tłumika z rury wydechowej usłyszysz dźwięk tysięcy małych eksplozji. Tłumik tłumi dźwięk. System wydechowy zawiera również katalizator który wykorzystuje katalizator i tlen do spalania całego niewykorzystanego paliwa i niektórych innych chemikaliów w spaliny... Dzięki temu Twój samochód spełnia określone europejskie normy dotyczące poziomu zanieczyszczenia powietrza.

Co jeszcze jest poza wszystkimi powyższymi w samochodzie? Układ elektryczny składa się z akumulatora i generatora. Alternator jest połączony z silnikiem za pomocą paska i generuje prąd do ładowania akumulatora. Akumulator dostarcza 12-woltowy ładunek energii elektrycznej dostępnej dla wszystkiego w samochodzie, które potrzebuje prądu (układ zapłonu, radio,

Rewolucja naukowa i technologiczna, jaka miała miejsce pod koniec XIX wieku, wraz z wieloma pomysłowymi odkryciami, doprowadziła do wynalezienia takich przydatne urządzenie jak silnik spalinowy. Dzięki temu ludzkość mogła radykalnie zmienić świat i zrobić znaczący krok w rozwoju cywilizacji. Dziś takie silniki znajdują szerokie zastosowanie nie tylko w motoryzacji, ale także w przemyśle, gdzie są najważniejsze część cały łańcuch technologiczny produkcji. Wszystkie fabryki, zakłady, młyny i inne obiekty przemysłowe są bezpośrednio zależne od jednostek spalania wewnętrznego, które umożliwiają realizację wszystkich niezbędna praca.

Jest to rodzaj silnika, w którym energia płynnego lub gazowego paliwa węglowego jest zamieniana na. Dzięki chwilowemu spalaniu paliwa w obszarze roboczym cylindra, który jest przewidziany, który się uruchamia. To jest istota silnik na paliwie.

Z reguły silnik spalinowy, a także jego główne cechy, są znane przeciętnemu człowiekowi na przykładzie silnika samochodowego. Wszyscy wiedzą, że moc silnika zależy bezpośrednio od objętości jego cylindrów, ponieważ im są większe, tym więcej mieszanka paliwowa będzie w stanie zrobić, w wyniku czego uderzenie w wał korbowy będzie silniejsze. Jeśli mówimy o silniki przemysłowe, które są instalowane w elektrowniach, zakładach przemysłowych, chłodniach i innych konstrukcjach, ich moc mierzona jest w wielu setkach koni mechanicznych.

W systemie pracy dowolnego silnik paliwowy wymagany jest układ chłodzenia i smarowania. Od w trakcie proces technologiczny uwalniana jest znaczna ilość energii cieplnej, aby temu zapobiec wykonywany jest w niej specjalny płaszcz chłodzący. Dzięki niej cylindry są chłodzone, a silnik spalinowy ma możliwość długiej pracy bez przerwy. Ponadto integralną częścią każdego silnika jest układ smarowania, który zmniejsza zużycie wszystkich części trących. Od jakości olej maszynowy wiele zależy zatem od różne rodzaje silniki produkują różne oleje który może być syntetyczny, półsyntetyczny i mineralny. Nowy silnik zwykle tankowane olej mineralny ponieważ zapewnia lepsze szlifowanie nowych części razem. Następnie jest zastępowany syntetycznym lub półsyntetycznym, w zależności od wymagań zakładu produkcyjnego.

Wszystkie silniki tego typu są podzielone na dwa duże grupy:

1. wewnętrzne spalanie. Zainstalowany z reguły na płucach pojazdy według rodzaju motocykli, skuterów, skuterów i motorowerów. Taki silnik składa się ze skrzyni korbowej, w której wał korbowy z cylindrami jest zamontowany po obu stronach przez łożyska. Każdy z tych cylindrów zawiera tłok, który jest metalowym szkłem otoczonym specjalnymi pierścieniami włożonymi w rowki. Są one niezbędne, aby spaliny nie wpadały do ​​szczeliny między obrabiarkami cylindra a tłokiem. Ten ostatni jest połączony z korbowodem za pomocą specjalnej tulei (szpilki), która z kolei przenosi ruch prosty na wale korbowym.
2. wewnętrzne spalanie. Ma bardziej złożoną konstrukcję, dzięki czemu wszystko jest rotacyjne ruch translacyjny wykonywane w 4 taktach. Wszystkie samochody są wyposażone w takie silniki, ponieważ taki system zapewnia maksymalna moc, który jest niezbędny do poruszania się ciężkiego pojazdu.

Nowoczesne silniki spalinowe są stale udoskonalane, w wyniku czego wzrasta poziom ich sprawności oraz wzrasta ich moc. Pomimo tego, że z ekologicznego punktu widzenia szkodzą środowisko, nadal zajmują pierwsze miejsce pod względem poziomu zastosowania wśród wszystkich innych typów silników. Silniki elektryczne nie mogą jeszcze z nimi konkurować, ponieważ ich moc jest o rząd wielkości mniejsza.

Silnik spalinowy (ICE) to silnik, w którym spalanie paliwa następuje bezpośrednio w komorze roboczej. To właśnie te jednostki są szeroko stosowane w Branża motoryzacyjna, zapewniający zamianę energii cieplnej ze spalania paliwa na siłę mechaniczną.

Sposób realizacji cyklu pracy może występować w jednym cyklu lub w dwóch cyklach. Dlatego rozróżnia się silniki spalinowe dwusuwowe i czterosuwowe. Skok to skok tłoka między dwoma martwy środek, z obrotem wału korbowego o 180 stopni.

Zasada działania

Zasady działania każdego typu silnika są nieco inne. W silniku dwusuwowym, w jednym obrocie, cykl roboczy jest realizowany w dwóch etapach - poprzez ściskanie i rozszerzanie. W takim urządzeniu nie ma zaworów, a ich funkcję pełni tłok. Jego ruch zapewnia otwieranie i zamykanie portów oczyszczania.

Proces pracy w silniku czterosuwowym odbywa się w czterech etapach. Zwiększa to procesy sprężania i rozprężania, takie jak odpowiednio wlot na pierwszym etapie i wydech na czwartym etapie.

Główną różnicą między tymi silnikami są doskonałe mechanizmy wymiany gazowej, tj. dopływ paliwa do cylindrów i odprowadzanie spalin. W konstrukcji jednostek czterosuwowych uwzględniono mechanizm dystrybucji gazu, który zapewnia otwieranie i zamykanie zaworów w określonych momentach. V silniki dwusuwowe butle są opróżniane i napełniane w momentach suwów sprężania i rozprężania.

Wideo: Urządzenie i jak działa silnik spalinowy

Ogólne urządzenie ICE

Ze względu na rodzaj konwersji energii cieplnej wszystkie silniki można podzielić na następujące typy:

• Odwzajemniające się. W takich jednostkach spalanie paliwa zachodzi w cylindrach, a ze względu na ruch posuwisto-zwrotny tłoka z powodu mechanizmu korbowego energia cieplna jest przekształcana w energię mechaniczną;
• Tłok obrotowy. Energia jest przetwarzana poprzez obracanie wirnika o specjalnym profilu dzięki gazom roboczym;
• Turbina gazowa. W takich silnikach konwersję energii zapewnia wirnik z łopatkami w kształcie klina.

Najbardziej popularnym i poszukiwanym wśród wszystkich typów jednostek jest tłokowy silnik spalinowy,, ze względu na swoją wszechstronność, zdolność do szybki start i umiejętność pracy z Różne rodzaje paliwo.

Ogólne urządzenie silnika spalinowego obejmuje korpus jednostki, a także dwa rodzaje mechanizmów - korbę i korbowód oraz dystrybucję gazu. Ponadto zawiera szereg układów – zasilania, zapłonu, rozruchu, chłodzenia i smarowania. Wszystkie te systemy składają się z określonych jednostek i mechanizmów, a także niezbędnych elementów komunikacyjnych.

Ważny! Tylko dzięki dobrze skoordynowanej realizacji ich funkcji przez mechanizmy i systemy jest to zapewnione nieprzerwana praca LÓD.

mechanizm korbowy

Opisany przez niego cykliczny ruch postępowy tłoka podczas ruchu w cylindrze musi zostać zamieniony na ruch obrotowy wału korbowego. To właśnie to działanie zapewnia mechanizm korbowy (KShM).

Konstrukcja takiego mechanizmu obejmuje elementy ruchome - tłoki, pierścienie tłokowe, sworznie, korbowody, koło zamachowe i wał korbowy. KShM obejmuje również elementy stałe - blok cylindrów i uszczelkę, głowicę cylindrów, cylindry, skrzynię korbową, paletę. Ponadto w skład urządzenia wchodzą również różne elementy mocujące, mocowania i łożyska korbowodu.

Mechanizm dystrybucji gazu

Dzięki mechanizmowi dystrybucji gazu (czas), terminowe dostawy do butli, w zależności od Typ ICE powietrze lub mieszanka paliwowo-powietrzna, a także uwalnianie spalin do układu wydechowego.

Ciekawy! Ze względu na terminowe otwieranie lub zamykanie zaworów rozrządu zapewnione jest płynne działanie mechanizmu.

Struktura czasowa obejmuje następujące jednostki i mechanizmy:

• Wał rozrządczy. Żeliwny lub stalowy element otwierający lub zamykający zawory.
• Popychacze. Zapewnia przenoszenie sił z krzywek na zawory.
• Zawory dolotowe i wydechowe. Przyczynić się do dostarczania mieszanki do komory, a także usuwać spaliny. Zawory ssące i wydechowe różnią się w zależności od średnicy głowicy. Dodatkowo głowica zaworu ssącego jest chromowana, a głowica zaworu wydechowego wykonana jest ze stali żaroodpornej.
• Sztanga. Dzięki temu następuje przeniesienie siły z popychaczy na pręty.
• Napęd rozrządu, który zapewnia otwieranie i zamykanie zaworów poprzez przeniesienie obrotów wału korbowego na wałek rozrządu. Jako napęd można zastosować zarówno pasek, jak i łańcuch rozrządu, a także napęd zębaty.

System zasilania

Konstrukcja tego systemu obejmuje takie urządzenia jak elementy do magazynowania paliwa, urządzenia do oczyszczania powietrza, jednostki do czyszczenia i podawania paliwa, a także urządzenia do przygotowania mieszanki paliwowej.

Elementy Zasilanie ICE są:

• Zbiornik paliwa i przewód paliwowy;
• Filtr paliwa i pompa;
• Filtr powietrza;
• Gaźnik, wtrysk mono lub wtryskiwacz w zależności od urządzenia układu zasilania.

Ciekawy! V systemy wtryskowe regulacja mocy pracy wtryskiwacze paliwa wykonuje urządzenie elektroniczne- jednostka sterująca, której konstrukcja obejmuje różne czujniki kontrola.

Główne funkcje układu paliwowego to:

• Dopływ paliwa ze zbiornika;
• Filtracja paliwa;
• Tworzenie palnej mieszaniny;
• Dostawa mieszanki do butli.

Systemy paliwowe różnią się w zależności od rodzaju używanego paliwa: jednostki diesla wtrysk do komory odbywa się pod wysokim ciśnieniem, do którego jest używany pompa paliwowa wysokie ciśnienie.

Sytem zapłonu

Główną funkcją tego systemu jest dostarczanie iskry do świec zapłonowych w określonym momencie. Systemy zapłonowe są trzech głównych typów:

• Kontakt. Powstanie impulsów następuje w momencie zerwania kontaktów.
• Bezdotykowy. Impulsy sterujące są wytwarzane przez tranzystorowe urządzenie sterujące.
• Mikroprocesorowy układ zapłonowy jest sterowany elektronicznie.

Główne elementy systemu to:

• Źródło mocy;
• Stacyjka;
• Urządzenie pamięci masowej;
• Świeca;
• System dystrybucji;
• Przewód wysokiego napięcia.

Zasada działania tego układu opiera się na akumulacji napięcia przez cewkę zapłonową z niska wydajność i jego przemiana w wysoki. Następnie nagromadzona energia jest przekazywana do świec zapłonowych, a utworzona w wymaganym momencie iskra zapala mieszankę paliwowo-powietrzną.

Początek

Główne elementy systemu rozruch silnika spalinowego są:

• Rozrusznik;
• Bateria akumulatorów;
• Stacyjka.

System ten zapewnia wygodny, niezawodny i szybki rozruch silnika niezależnie od warunków pracy pojazdu.

Chłodzenie

Funkcjonowanie systemów i Mechanizmy ICE bez organizowania usuwanie nadmiaru ciepła nie jest możliwe, ponieważ ich praca wiąże się ze zwiększonym reżim temperaturowy... Głównym celem układu chłodzenia jest obniżenie temperatury elementów roboczych silnika.

Ciekawy! Jeśli samochód jest wyposażony automatyczna skrzynia, wtedy układ chłodzenia bierze również udział w organizacji chłodzenia płynu przekładniowego.

Istnieją dwa główne typy systemów chłodzenia ICE:

• Płyn;
• Powietrze.

Oprócz głównych funkcji układ chłodzenia odpowiada za:

• Obsługa instalacji grzewczych, wentylacyjnych i klimatyzacyjnych;
• Olej chłodzący w układzie smarowania;
• Chłodzenie gazów w układzie wydechowym.

Najczęstszym jest układ płynów chłodzenie, które ułatwia równomierne i efektywne chłodzenie podzespołów i mechanizmów, a także niski poziom hałas podczas pracy.

Ważnymi elementami układu chłodzenia są:

• Grzejnik cieczowy;
• Grzejnik olejowy;
• Wymiennik ciepła;
• Wentylator;
• Pompa wirowa;
• Zbiornik wyrównawczy;
• Termostat.

Ważny zużywalny, dzięki której zapewnione jest chłodzenie, jest Działający płyn- płyn przeciw zamarzaniu.

System smarowania

Mechanizmy i Węzły ICE występuje w warunkach stałego tarcia elementów. Wpływa to negatywnie na ich stan, powodując zużycie i zmniejszając wydajność urządzenia. Ma to na celu zapobieganie takim negatywnym zjawiskom w ICE projekt układ smarowania jest włączony. Jest połączony, tj. następuje mieszanie olej silnikowy z paliwem.

Głównymi elementami układu smarowania silnika spalinowego są:

• Filtr i pompa oleju;
• Paleta;
• Ogrodzenie;
• Obwody dostarczające olej do elementów.

Za pomocą pompy olejowej olej dostarczany jest do filtra, a następnie rozprowadzany pomiędzy agregatami i kanałami smarowania. Proces ten odbywa się w sposób ciągły, a dzięki obecności specjalnych czujników monitorowane jest ciśnienie w układzie.

Strojenie

Dla zwiększenia Charakterystyka wydajności silnik, jego modernizację i zwiększenie momentu obrotowego, stosuje się procedurę taką jak tuning. Główne rodzaje strojenia to:

• Otwór cylindra, który przyczynia się do zwiększenia komory spalania paliwa, która nieco się zwiększa możliwości zasilania jednostka.
• Montaż turbiny, która zapewnia wzrost mocy i sprawności silnika;
• Chip tuning to wzrost wydajności poprzez zmianę działania części elektronicznej jednostki sterującej.
• Instalacja podtlenku azotu, który przyczynia się do znacznego wzrostu mocy silnika.

Z reguły tuning przeprowadza się tylko w przypadku pełnej sprawności komponentów i mechanizmów. jednostka mocy i muszą być wykonywane przez wykwalifikowanych techników serwisu samochodowego.

Dla nieprzerwanego i efektywna praca Silnik spalinowy powinien zwracać uwagę na wszelkie zmiany oraz terminowo diagnozować i naprawiać sprzęt.

Na naszych drogach najczęściej można spotkać samochody, które zużywają benzynę i olej napędowy. Czas na samochody elektryczne jeszcze nie nadszedł. Dlatego rozważymy zasadę działania silnika spalinowego (ICE). Osobliwość jest to przekształcenie energii wybuchu w energię mechaniczną.

Podczas pracy z elektrowniami benzynowymi istnieje kilka sposobów tworzenia mieszanki paliwowej. W jednym przypadku dzieje się to w gaźniku, a następnie wszystko jest podawane do cylindrów silnika. W innym przypadku benzyna wtryskiwana jest przez specjalne dysze (wtryskiwacze) bezpośrednio do kolektora lub komory spalania.

Do pełne zrozumienie Praca na lodzie musisz wiedzieć, że jest kilka rodzajów nowoczesne silniki które udowodniły swoją skuteczność w pracy:

• silniki benzynowe;
• zużywające się silniki olej napędowy;
• instalacje gazowe;
• urządzenia gazowo-dieselowe;
• opcje obrotowe.

Zasada działania ICE tego typu jest praktycznie taka sama.

Pociągnięcia lodem

Każdy zawiera paliwo, które wybuchając w komorze spalania, rozszerza się i popycha tłok osadzony na wale korbowym. Ponadto ta rotacja za pomocą mechanizmy uzupełniające a węzły są przenoszone na koła samochodu.

Jako przykład rozważymy benzynę silnik czterosuwowy, bo to on jest najczęstszą opcją elektrownia w samochodach na naszych drogach.

Więc ty:

1. wlot otwiera się i komora spalania zostaje wypełniona przygotowaną mieszanką paliwową
2. komora jest szczelna, a jej objętość zmniejsza się podczas suwu sprężania
3. mieszanina eksploduje i popycha tłok, który otrzymuje impuls energii mechanicznej
4. komora spalania jest wolna od produktów spalania

W każdym z tych etapów działania ICE odbywa się kilka jednoczesnych procesów. W pierwszym przypadku tłok znajduje się w najniższym położeniu, a wszystkie zawory dostarczające paliwo są otwarte. Kolejny etap zaczyna się od całkowitego zamknięcia wszystkich otworów i przemieszczenia tłoka do maksymalnego górnego położenia. W tym przypadku wszystko jest skompresowane.

Po ponownym osiągnięciu skrajnego górnego położenia tłoka, do świecy podawane jest napięcie, które wytwarza iskrę, zapalając mieszankę w celu wybuchu. Siła tej eksplozji popycha tłok w dół, podczas gdy wyloty otwierają się i komora zostaje oczyszczona z resztek gazu. Wtedy wszystko się powtarza.

Działanie gaźnika

Formowanie mieszanki paliwowej w samochodach pierwszej połowy ubiegłego wieku odbywało się za pomocą gaźnika. Aby zrozumieć, jak działa silnik spalinowy, musisz to wiedzieć inżynierowie motoryzacyjni zbudowana system paliwowy tak, aby już przygotowana mieszanka była podawana do komory spalania.

Urządzenie gaźnika

Jego formowanie zostało przeprowadzone przez gaźnik. Zmieszał benzynę z powietrzem w odpowiednich proporcjach i wysłał to wszystko do cylindrów. Ta względna prostota konstrukcji systemu pozwoliła mu przez długi czas pozostają niezastąpioną częścią jednostki benzynowe... Ale później jego wady zaczęły przeważać nad zaletami i nie przewidywały ogólnie rosnących wymagań dla samochodów.

Wady systemów gaźnika:

• nie ma sposobu, aby zapewnić tryby ekonomiczne w nagłe zmiany tryby jazdy;
• przekraczanie limitów szkodliwe substancje w spalinach;
• niska moc samochodów ze względu na niezgodność przygotowanej mieszanki ze stanem samochodu.

Próbowali zrekompensować te niedociągnięcia poprzez bezpośrednie dostarczanie benzyny przez wtryskiwacze.

Obsługa silników wtryskowych

Zasada działania silnik wtryskowy polega na bezpośredni wtrysk benzyna w kolektor dolotowy lub komora spalania. Wizualnie wszystko jest podobne do pracy instalacja diesla gdy karmienie jest dozowane i tylko do cylindra. Jedyną różnicą jest to, że jednostki wtryskowe mają zainstalowane świece zapłonowe.

Konstrukcja wtryskiwacza

Etapy pracy silniki benzynowe z bezpośrednim wtryskiem nie różnią się od wersji gaźnikowej. Jedyna różnica polega na miejscu powstania mieszanki.

Dzięki tej opcji projektowej zapewnione są zalety takich silników:

• wzrost mocy do 10% przy podobnych charakterystyka techniczna z gaźnikiem;
• zauważalne oszczędności w benzynie;
• poprawa efektywność środowiskowa na emisje.

Ale przy takich zaletach są też wady. Najważniejsze z nich to konserwacja, łatwość konserwacji i dostosowywanie. W przeciwieństwie do gaźników, które można samodzielnie demontować, montować i regulować, wtryskiwacze wymagają specjalnego, drogiego wyposażenia i dużej liczby różne czujniki w samochodzie.

Metody wtrysku paliwa

W trakcie ewolucji dopływu paliwa do silnika dochodziło do stałego zbliżania się tego procesu do komory spalania. W większości nowoczesne silniki spalinowe, nastąpiło połączenie punktu zaopatrzenia w benzynę i miejsca spalania. Teraz mieszanka nie jest już formowana w gaźniku lub kolektorze dolotowym, ale jest wtryskiwana bezpośrednio do komory. Rozważ wszystkie opcje urządzeń do wstrzykiwań.

Opcja wtrysku jednopunktowego

Najprostsza opcja projektowa wygląda jak wtrysk paliwa przez pojedynczą dyszę do kolektora dolotowego. Różnica w stosunku do gaźnika polega na tym, że gaźnik dostarcza gotową mieszankę. W wersji wtryskowej paliwo podawane jest przez wtryskiwacz. Korzyścią jest oszczędność kosztów.

Opcja dostawy paliwa w jednym punkcie

Ta metoda tworzy również mieszankę poza komorą, ale wykorzystuje czujniki, które zasilają bezpośrednio każdy cylinder przez kolektor dolotowy. Jest to bardziej ekonomiczna opcja zużycia paliwa.

Bezpośredni wtrysk do komory

Ta opcja do tej pory zapewnia najbardziej efektywne wykorzystanie możliwości projekt wtrysku... Paliwo wtryskiwane jest bezpośrednio do komory. Dzięki temu zmniejsza się poziom szkodliwych emisji, a samochód otrzymuje, oprócz większych oszczędności na benzynie, zwiększoną moc.

Zwiększona niezawodność systemu zmniejsza negatywny wpływ na konserwację. Ale takie urządzenia wymagają paliwa wysokiej jakości.

Silniki spalinowe (ICE) są instalowane w samochodach, w których paliwo spalane jest wewnątrz cylindra. Opiera się na właściwościach gazów, które rozszerzają się po podgrzaniu. Rozważmy zasadę działania silnika i jego cykle pracy.

Cykl pracy czterosuwowego silnika benzynowego

Silniki samochodowe zwykle działają zgodnie z cykl czterosuwowy, który jest realizowany w dwóch obrotach wału korbowego lub czterech suwach tłoka i składa się z suwów ssania, sprężania, rozprężania (suw) i wydechu.

Zasada działania silnika spalinowego (aby zobaczyć, kliknij ikonę „Odtwórz” na ilustracji)

Pozycje ekstremalne tłok, w którym znajduje się najdalej lub najbliżej osi wału korbowego, nazywane są górnymi i dolnymi „martwymi” punktami (TDC i BDC). Przeczytaj więcej w artykule „Jak działa silnik spalinowy”.

Wlot. Gdy wał korbowy silnika wykonuje pierwsze pół obrotu, tłok przesuwa się z GMP do BDC, zawór wlotowy jest otwarty, Zawór wydechowy Zamknięte. W cylindrze powstaje podciśnienie, w wyniku którego świeży ładunek palnej mieszanki, składającej się z oparów benzyny i powietrza, jest zasysany przez kolektor ssący do cylindra i mieszając się z resztkowymi spalinami tworzy mieszankę roboczą .

Kompresja. Po napełnieniu butli mieszanina palna przy dalszym obrocie wału korbowego (druga połowa obrotu) tłok przesuwa się z BDC do GMP przy zamkniętych zaworach. Wraz ze spadkiem objętości wzrasta temperatura i ciśnienie mieszaniny roboczej.

Ekspansja lub skok roboczy. Pod koniec suwu sprężania mieszanina robocza zapala się od iskry elektrycznej i szybko się wypala, w wyniku czego temperatura i ciśnienie powstających gazów gwałtownie wzrasta, podczas gdy tłok przesuwa się z GMP do BDC. Podczas suwu rozprężania korbowód połączony obrotowo z tłokiem sprawia, że złożony ruch i napędza wał korbowy przez korbę.

Podczas rozszerzania gazy się angażują użyteczna praca, zatem skok tłoka przy trzecim półobrocie wału korbowego zwany skokiem roboczym... Na końcu suwu roboczego tłoka, gdy znajduje się on w pobliżu BDC otwiera się zawór wydechowy, ciśnienie w cylindrze spada do 0,3 - 0,75 MPa, a temperatura do 950 - 1200 o C.

Uwolnienie. Przy czwartym półobrocie wału korbowego tłok przesuwa się z BDC do TDC. W tym przypadku zawór wydechowy jest otwarty, a produkty spalania są wypychane z cylindra do atmosfery przez przewód spalin.

Cykl pracy czterosuwowego silnika wysokoprężnego

W przeciwieństwie do silnika benzynowego, podczas suwu „wlot” dostaje się do cylindrów diesla świeże powietrze... Podczas suwu „sprężania” powietrze nagrzewa się do 600°C. Pod koniec tego suwu do cylindra wtryskiwana jest pewna porcja paliwa, która samoczynnie się zapala.

Kompresja. Tłok przesuwa się z BDC do TDC; zawory wlotowy i wylotowy są zamknięte, w wyniku czego poruszający się w górę tłok spręża napływające powietrze. Aby zapalić paliwo, konieczne jest, aby temperatura skompresowane powietrze była wyższa niż temperatura samozapłonu paliwa. Podczas suwu tłoka do GMP olej napędowy dostarczany przez pompę paliwową jest wtryskiwany przez wtryskiwacz.

Ekspansja lub skok roboczy. Paliwo wtryskiwane pod koniec suwu sprężania, mieszając się z ogrzanym powietrzem, zapala się i rozpoczyna się proces spalania, charakteryzujący się szybkim wzrostem temperatury i ciśnienia. W którym maksymalne ciśnienie gazy osiągają 6 - 9 MPa, a temperatura wynosi 1800 - 2000 ° C. Pod działaniem ciśnienia gazu tłok przesuwa się z GMP do BDC - następuje skok roboczy. W okolicach BDC ciśnienie spada do 0,3 - 0,5 MPa, a temperatura spada do 700 - 900 o C.

Uwolnienie. Tłok przesuwa się z BDC do GMP, a spaliny są wypychane z cylindra przez otwarty zawór wydechowy. Ciśnienie gazu spada do 0,11 - 0,12 MPa, a temperatura do 500-700 o C. Po zakończeniu suwu wydechu, przy dalszym obrocie wału korbowego, cykl pracy powtarza się w tej samej kolejności.

Zasada działania silników wielocylindrowych

Sekwencja naprzemiennych uderzeń o tej samej nazwie w cylindrach nazwany kolejnością silnika... Większość sprawność silniki czterocylindrowe 1-3-4-2 lub 1-2-4-3. Oznacza to, że po suwie w pierwszym cylindrze kolejny skok następuje w trzecim, następnie w czwartym i wreszcie w drugim cylindrze. Pewna sekwencja występuje również w innych silnikach wielocylindrowych.

Schemat pracy silnika wg schematu 1-2-4-3

Silniki wielocylindrowe są rzędowe i w kształcie litery V. V silniki rzędowe cylindry są umieszczone pionowo, a w kształcie litery V - pod kątem. Te ostatnie charakteryzują się mniejszą ilością całkowita długość w porównaniu do poprzedniego. Nowoczesne ośmiocylindrowe silniki są wykonane w dwurzędowym układzie cylindrów w kształcie litery V.