Oznaczenie urządzenia ICE i zasada działania. Zasada działania silnika spalinowego

Silnik spalinowy wykorzystujący paliwo ciekłe, opracowany i po raz pierwszy zastosowany w drugiej połowie XIX wieku, był drugim w historii, po silniku parowym, tworzącym agregat, który zamienia energię w użyteczną pracę. Bez tego wynalazku nie można sobie wyobrazić współczesnej cywilizacji, ponieważ pojazdy z różnymi typami ICE są szeroko zaangażowane w każdą branżę, która zapewnia istnienie człowieka.

Transport napędzany silnikiem spalinowym odgrywa decydującą rolę w globalnym systemie logistycznym, który nabiera coraz większego znaczenia na tle procesów globalizacji.

Wszystkie nowoczesne pojazdy można podzielić na trzy duże grupy, w zależności od rodzaju zastosowanego silnika. Pierwsza grupa pojazdów wykorzystuje silniki elektryczne. Obejmuje to zwykły miejski transport publiczny - trolejbusy i tramwaje oraz pociągi elektryczne z samochodami elektrycznymi, a także ogromne statki i statki wykorzystujące energię atomową - w końcu nowoczesne lodołamacze, okręty podwodne atomowe i lotniskowce krajów NATO używają silników elektrycznych. Druga grupa to technika wyposażona w silniki odrzutowe.

Oczywiście ten typ silnika jest wykorzystywany głównie w lotnictwie. Najliczniejszą, znaną i znaczącą jest trzecia grupa pojazdów, która wykorzystuje silniki spalinowe. Jest to największa grupa pod względem ilości, różnorodności i wpływu na życie ekonomiczne osoby. Zasada działania silnika spalinowego jest taka sama dla wszystkich pojazdów wyposażonych w taki silnik. Jak to jest

Jak wiecie, energia nie jest pobierana znikąd i nigdzie nie dociera. Zasada działania silnika samochodowego jest w pełni oparta na tym postulacie prawa zachowania energii.

Najbardziej ogólnym sposobem jest stwierdzenie, że energia wiązań molekularnych ciekłego paliwa spalanego podczas pracy silnika jest wykorzystywana do wykonywania użytecznej pracy.

Rozprzestrzenianie się silników spalinowych na paliwie ciekłym było ułatwione dzięki kilku unikalnym właściwościom samego paliwa. To jest:

• wysoka energia potencjalna wiązań molekularnych mieszaniny lekkich węglowodorów „na przykład benzyny” wykorzystywanej jako paliwo
• dość prosty i bezpieczny, w porównaniu na przykład z energią atomową, metodą jej uwalniania
• względna ilość lekkich węglowodorów na naszej planecie
• naturalny stan skupienia takiego paliwa, co sprawia, że \u200b\u200bwygodnie go przechowywać i transportować.

Innym ważnym czynnikiem jest to, że tlen działa jako utleniacz niezbędny w procesie uwalniania energii, którego atmosfera składa się w ponad 20 procentach. Eliminuje to potrzebę przenoszenia nie tylko zapasu paliwa, ale także zapasu katalizatora.

W idealnym przypadku wszystkie cząsteczki o określonej objętości paliwa i wszystkie cząsteczki o określonej objętości tlenu powinny wejść w reakcję. W przypadku benzyny wskaźniki te są skorelowane jako 1 do 14,7, tj. Do spalania kilograma paliwa potrzeba prawie 15 kg tlenu. Taki proces, zwany stechiometrycznym, nie jest jednak w praktyce możliwy. W rzeczywistości zawsze pozostaje część paliwa, która nie łączy się z tlenem podczas reakcji.

Ponadto w przypadku niektórych trybów pracy silnika spalinowego stechiometria jest nawet szkodliwa.

Teraz, gdy proces chemiczny jest szeroko rozumiany, warto rozważyć mechanikę procesu przekształcania energii paliwowej w użyteczną pracę, na przykładzie czterosuwowego silnika ICE działającego zgodnie z tzw. Cyklem Otto.

Najbardziej znanym i, jak mówią, klasycznym cyklem pracy jest czteroczęściowy proces pracy silnika opatentowany w 1876 r. Przez Nikolausa Otto. „Bije, stąd czterosuwowy ICE”. Pierwszym krokiem jest stworzenie tłoka rozrzedzenia w cylindrze przez jego własny ruch pod wpływem ciężaru. W rezultacie cylinder jest wypełniony mieszaniną tlenu i oparów benzyny „natura nie toleruje pustki”. Tłok, który nadal się porusza, ściska miksturę - dostajemy drugi rytm. W trzecim etapie mieszanina zapala się „Otto użył konwencjonalnego palnika, teraz odpowiedzialna jest za to świeca zapłonowa”.

Zapłon mieszanki powoduje uwolnienie dużej ilości gazu, który naciska na tłok i powoduje jego uniesienie - w celu wykonania użytecznej pracy. Czwarty krok to otwarcie zaworu wydechowego i przemieszczenie produktów spalania przez tłok powrotny.

Zatem tylko uruchomienie silnika wymaga zewnętrznego wpływu - wału korbowego połączonego z tłokiem. Teraz odbywa się to za pomocą energii elektrycznej i w pierwszych samochodach wał korbowy musiał zostać obrócony ręcznie „ta sama zasada obowiązuje w samochodach z wymuszonym ręcznym uruchomieniem silnika”.

Od czasu wydania pierwszych samochodów wielu inżynierów próbowało wymyślić nowy cykl ICE. Początkowo wynikało to z efektu patentu, który wielu chciał obejść.

W rezultacie na początku ubiegłego wieku powstał cykl Atkinsona, który zmienił konstrukcję silnika, dzięki czemu wszystkie ruchy tłoka wykonano w jednym obrocie wału korbowego. Pozwoliło to na zwiększenie wydajności silnika, ale zmniejszyło jego moc. Ponadto silnik pracujący w takim cyklu nie potrzebuje osobnego wałka rozrządu i skrzyni biegów. Jednak silnik ten nie jest szeroko rozpowszechniony ze względu na zmniejszoną moc jednostki i dość skomplikowaną konstrukcję.

Zamiast tego w nowoczesnych pojazdach często stosuje się cykl Millera.

Jeśli Atkinson zmniejszy skok suwu sprężania, zwiększając wydajność, ale znacznie komplikując działanie silnika, Miller zasugerował zmniejszenie suwu ssania. Pozwoliło to zmniejszyć rzeczywisty czas kompresji mieszaniny bez zmniejszania jej kompresji geometrycznej. W ten sposób zwiększa się wydajność każdego cyklu pracy ICE, dzięki czemu zmniejsza się zużycie paliwa spalonego „na próżno”.

Jednak większość silników działa w cyklu Otto, dlatego należy rozważyć to bardziej szczegółowo.

Nawet najprostsza wersja ICE zawiera czternaście niezbędnych elementów niezbędnych do jej działania. Każdy element ma określone funkcje.

Tak więc cylinder ma podwójną rolę - w nim następuje aktywacja mieszanki powietrza i tłok porusza się. W części zwanej komorą spalania zainstalowana jest świeca i dwa zawory, z których jeden blokuje przepływ paliwa, drugi - uwalnianie spalin.

Świeca - urządzenie, które zapewnia zapłon mieszaniny z niezbędnymi cyklami. W rzeczywistości jest to urządzenie do uzyskiwania wystarczająco silnego łuku elektrycznego przez krótki okres czasu.

Tłok porusza się w cylindrze pod działaniem rozprężających się gazów lub pod wpływem wału korbowego przenoszonego przez mechanizm korbowy. W pierwszym przypadku tłok zamienia energię spalania paliwa w pracę mechaniczną, w drugim - ściska mieszankę dla lepszego zapłonu lub wytwarza ciśnienie w celu usunięcia mieszanki odpadowej z cylindra.

Mechanizm korbowy przenosi moment obrotowy z tłoka na wał i odwrotnie. Ze względu na swoją konstrukcję wał korbowy przekształca ruch tłoka w górę-w dół w ruch obrotowy.

Kanał wlotowy, w którym znajduje się zawór wlotowy, zapewnia, że \u200b\u200bmieszanina wchodzi do cylindra. Zawór zapewnia cykliczny przepływ mieszaniny.

Zawór wydechowy odpowiednio usuwa nagromadzone produkty spalania mieszaniny. Aby zapewnić normalną pracę silnika w czasie zwiększania ciśnienia i podpalenia mieszanki, jest ona zamknięta.

Praca benzyna ICE. Szczegółowa analiza

Podczas suwu ssania tłok obniża się. Jednocześnie otwiera się zawór wlotowy i paliwo jest dostarczane do cylindra. Zatem mieszanka paliwowo-powietrzna znajduje się w cylindrze. W niektórych typach silników benzynowych mieszanina ta jest przygotowywana w specjalnym urządzeniu - gaźniku, w innych mieszanina odbywa się bezpośrednio w cylindrze.

Następnie tłok zaczyna się unosić. Jednocześnie zawór wlotowy zamyka się, co zapewnia wytworzenie wystarczająco dużego ciśnienia wewnątrz cylindra. Gdy tłok osiąga swój ekstremalnie wysoki punkt, cała mieszanka paliwowo-powietrzna jest sprężana w części cylindra zwanej komorą spalania. W tym momencie świeca daje iskrę elektryczną, a mieszanina zapala się.

W wyniku spalania mieszaniny uwalnia się duża ilość gazów, które próbując wypełnić całą podaną objętość, naciskają na tłok, zmuszając go do obniżenia. Ta praca tłoka jest przenoszona za pomocą mechanizmu korbowego na wał, który zaczyna się obracać i obracać napędem koła samochodu.

Gdy tylko tłok zakończy ruch w dół, otwiera się zawór kolektora wydechowego.

Pozostałe gazy wpadają tam, gdy są one tłoczone przez tłok poruszający się w górę pod wpływem wału. Cykl jest zakończony, a następnie tłok opada ponownie, rozpoczynając nowy cykl.

Jak widać, tylko jedna faza cyklu wykonuje przydatną pracę. Pozostałe fazy są pracą silnika „na sobie”. Nawet ten stan rzeczy sprawia, że \u200b\u200bsilnik spalinowy jest jednym z najbardziej wydajnych systemów wdrożonych w produkcji pod względem wydajności. Jednocześnie możliwość ograniczenia „bezczynności” w sensie wydajności cykli prowadzi do pojawienia się nowych, bardziej ekonomicznych systemów. Ponadto opracowuje się i wprowadza w ograniczonym zakresie silniki, które są zasadniczo pozbawione układu tłokowego. Na przykład niektóre japońskie samochody są wyposażone w silniki rotacyjne o wyższej wydajności.

Jednocześnie takie silniki mają wiele wad, związanych głównie z wysokimi kosztami produkcji i trudnością obsługi takich silników.

System zasilania

Aby mieszanina palna wchodząca do komory spalania została poprawnie spalona i aby zapewnić nieprzerwaną pracę silnika, należy ją wprowadzić w wyraźnie odmierzonych porcjach i odpowiednio przygotować. W tym celu stosuje się układ paliwowy, którego najważniejszymi częściami są zbiornik gazu, przewód paliwowy, pompy paliwowe, urządzenie do mieszania paliwa i powietrza, kolektor, różne filtry i czujniki.

Oczywiste jest, że celem zbiornika gazu jest przechowywanie wymaganej ilości paliwa. Woda paliwowa jest wykorzystywana jako rurociągi do pompowania za pomocą pompy benzynowej, potrzebne są filtry benzyny i powietrza, aby zapobiec zatkaniu cienkich kolektorów, zaworów i przewodów paliwowych.

Więcej warto zatrzymać się przy gaźniku. Pomimo faktu, że samochody z takimi urządzeniami nie są już produkowane, wiele samochodów z typem silnika z gaźnikiem jest nadal eksploatowanych w wielu krajach świata. Gaźnik miesza paliwo z powietrzem w następujący sposób.

Stały poziom paliwa i ciśnienia jest utrzymywany w komorze pływakowej dzięki otworowi równoważącemu, który oddziela nadmiar powietrza i pływakowi, który otwiera zawór przewodu paliwowego, gdy tylko poziom paliwa w komorze gaźnika spadnie. Gaźnik jest podłączony do cylindra przez dyszę i dyfuzor. Gdy ciśnienie w cylindrze spada, ilość paliwa dokładnie zmierzona przez dyszę wpada do dyfuzora komory powietrznej.

Tutaj, ze względu na bardzo małą średnicę otworu, przechodzi on pod wysokim ciśnieniem do cylindra, benzyna miesza się z powietrzem atmosferycznym, które przeszło przez filtr, a powstała mieszanina wchodzi do komory spalania.

Problem z systemami gaźników polega na niemożności jak najdokładniejszego pomiaru ilości paliwa i ilości powietrza wpływającego do cylindra. Dlatego wszystkie nowoczesne samochody są wyposażone w układ wtryskowy, zwany także wtryskiem.

Zamiast gaźnika silnik wtryskowy jest wtryskiwany za pomocą dyszy lub dysz - specjalnego mechanicznego atomizera, którego najważniejszą częścią jest zawór elektromagnetyczny. Urządzenia te, zwłaszcza w połączeniu ze specjalnymi mikroczipami obliczeniowymi, umożliwiają wtryskiwanie dokładnie odmierzonej ilości paliwa we właściwym czasie. W rezultacie silnik pracuje płynniej, uruchamia się łatwiej, zużywa mniej paliwa.

Czas rozrządu

Oczywiste jest, w jaki sposób gaźnik przygotowuje palną mieszaninę benzyny i powietrza. Ale w jaki sposób zawory zapewniają terminowe dostarczanie tej mieszaniny do cylindra? Odpowiedzialny za to jest mechanizm dystrybucji gazu. To on wykonuje terminowe otwieranie i zamykanie zaworów, a także zapewnia niezbędny czas trwania i wysokość ich podnoszenia.

Te trzy parametry są połączonymi fazami dystrybucji gazu.

Nowoczesne silniki mają specjalne urządzenie do zmiany tych faz, zwane przesuwnikiem faz silnika spalinowego, którego zasada opiera się w razie potrzeby na obracaniu w przypadku wałka rozrządu. To sprzęgło ze wzrostem ilości wtryskiwanego paliwa obraca wałek rozrządu pod pewnym kątem w kierunku obrotu. Taka zmiana jego położenia prowadzi do tego, że zawory dolotowe otwierają się wcześniej, a komory spalania są lepiej wypełnione mieszanką, kompensując stale rosnące zapotrzebowanie na moc. Najbardziej zaawansowane technicznie modele mają kilka takich sprzęgieł, są one sterowane przez dość wyrafinowaną elektronikę i mogą regulować nie tylko częstotliwość otwierania zaworu, ale także jego skok, co doskonale wpływa na silnik przy maksymalnych obrotach.

Zasada działania układu chłodzenia silnika

Oczywiście daleka od całej uwolnionej energii wiązań cząsteczek paliwa staje się użyteczna praca. Jego główna część zostaje utracona, zamieniając się w ciepło, a tarcie części silnika spalinowego powoduje również energię cieplną. Nadmiar ciepła należy usunąć. To właśnie jest celem układu chłodzenia.

Oddziel układ powietrzny, płynny i połączony. Najpopularniejszy układ chłodzenia cieczą, chociaż istnieją samochody z powietrznym, zastosowano w celu uproszczenia konstrukcji i zmniejszenia kosztów samochodów budżetowych lub zmniejszenia masy, jeśli chodziło o samochody sportowe.

Główne elementy systemu reprezentowane są przez wymiennik ciepła, chłodnicę, pompę odśrodkową, zbiornik wyrównawczy i termostat. Ponadto układ chłodzenia obejmuje chłodnicę oleju, wentylator chłodnicy, czujnik temperatury płynu chłodzącego.

Ciecz krąży przez wymiennik ciepła pod wpływem pompy, usuwając temperaturę z silnika. Dopóki silnik się nie nagrzeje, specjalny zawór zamyka chłodnicę - nazywa się to „małym kółkiem” ruchu. Ta obsługa systemu pozwala szybko rozgrzać silnik.

Gdy tylko temperatura wzrośnie do temperatury roboczej, czujnik temperatury wydaje polecenie otwarcia zaworu, a płyn chłodzący zaczyna przepływać przez chłodnicę. Cienkie rurki tego urządzenia są dmuchane stylowym strumieniem wiatru przedniego, chłodząc w ten sposób ciecz, która ponownie wchodzi do kolektora, rozpoczynając ponownie cykl chłodzenia.

Jeśli wpływ swobodnego powietrza nie wystarcza do normalnego chłodzenia - samochód jeździ ze znacznym obciążeniem, porusza się z niską prędkością lub jest bardzo upał, włącza się wentylator chłodzący. Dmuchuje chłodnicę, wymuszając chłodzenie płynu roboczego.

Samochody z turbodoładowaniem mają dwa obwody chłodzenia. Jeden służy do bezpośredniego chłodzenia silnika spalinowego, a drugi do usuwania nadmiaru ciepła z turbiny.

Elektryk

Pierwsze samochody kosztują minimum elektryków. W nowoczesnych maszynach pojawia się coraz więcej obwodów elektrycznych. Energia elektryczna jest zużywana przez układ zasilania paliwem, zapłon, układ chłodzenia i ogrzewania oraz oświetlenie. Jeśli jest dużo energii, zużywa się klimatyzacja, sterowanie silnikiem, elektroniczne systemy bezpieczeństwa. Urządzenia takie jak układ rozruchowy i świece żarowe zużywają energię przez krótki czas, ale w dużych ilościach.

Aby zapewnić wszystkim tym elementom niezbędną energię elektryczną, stosuje się źródła prądu, przewody elektryczne, elementy sterujące i skrzynki bezpieczników.

Źródłami prądu pojazdu są akumulator sparowany z generatorem. Gdy silnik pracuje, napęd z wału obraca generator, który wytwarza niezbędną energię

Generator działa poprzez zamianę energii obrotu wału na energię elektryczną, wykorzystując zasady indukcji elektromagnetycznej. Do uruchomienia silnika spalinowego wykorzystywana jest energia akumulatora.

Podczas rozruchu głównym odbiorcą energii jest rozrusznik. To urządzenie jest silnikiem prądu stałego zaprojektowanym do przewijania wału korbowego, zapewniając początek cyklu silnika spalinowego. Zasada działania silnika prądu stałego opiera się na interakcji powstającej między polem magnetycznym generowanym w stojanie a prądem płynącym w wirniku. Siła ta wpływa na wirnik, który zaczyna się obracać, a jego obrót pokrywa się z obrotem pola magnetycznego charakterystycznego dla stojana. W ten sposób energia elektryczna zamienia się w energię mechaniczną, a rozrusznik zaczyna odwijać wał silnika. Jak tylko silnik się uruchomi i generator zacznie działać, akumulator przestaje oddawać energię i zaczyna ją gromadzić. Jeśli generator nie działa lub z jakiegoś powodu jego moc jest niewystarczająca, akumulator nadal emituje energię i rozładowuje się.

Ten typ silnika jest również silnikiem spalinowym, ale ma charakterystyczne cechy, które umożliwiają ostre oddzielenie silników działających na zasadzie wynalezionej przez Rudolfa Diesla od innych silników spalinowych napędzanych „lekkim” paliwem, takim jak benzyna „w pojazdach silnikowych” lub nafta „w lotnictwie”.

Różnica w zużyciu paliwa determinuje różnice konstrukcyjne. Faktem jest, że „olej napędowy” jest stosunkowo trudny do zapłonu i osiąga natychmiastowe spalanie w zwykłych warunkach, dlatego metoda zapłonu ze świecy nie jest odpowiednia dla tego paliwa. Zapłon oleju napędowego odbywa się z powodu jego kontaktu z powietrzem podgrzanym do bardzo wysokiej temperatury. W tym celu wykorzystuje się właściwość gazów do ogrzewania podczas sprężania. Dlatego tłok pracujący na silniku wysokoprężnym nie spręża paliwa, lecz powietrze. Kiedy stopień sprężania osiąga maksimum, a sam tłok osiąga najwyższy punkt, dysza „pompy elektromagnetycznej” zamiast świecy wtryskuje rozproszone paliwo rozpylone. Oddziałuje z gorącym tlenem i zapala się. Dalej jest praca charakterystyczna dla benzyny ICE.

Jednocześnie moc silnika spalinowego wewnętrznego spalania nie zmienia się o proporcję mieszanki powietrza i paliwa, jak w silnikach benzynowych, ale jedynie o ilość wtryskiwanego oleju napędowego, podczas gdy ilość powietrza jest stała i nie zmienia się. Jednocześnie zasada działania nowoczesnej jednostki benzynowej wyposażonej w dyszę jest zupełnie inna niż zasada działania silnika Diesla.

Elektromechaniczne pompy natryskowe współpracujące z benzyną są zaprojektowane przede wszystkim do dokładniejszego pomiaru wtryskiwanego paliwa i interakcji z świecami zapłonowymi. Jakie są te dwa typy silników spalinowych podobne do - jest to zwiększone zapotrzebowanie na jakość paliwa.

Ponieważ ciśnienie powietrza wytwarzane przez działanie tłoka silnika wysokoprężnego jest znacznie wyższe niż ciśnienie wywierane przez mieszaninę sprężonego powietrza z benzyną, taki silnik jest bardziej wymagający w przypadku szczelin między tłokiem a ściankami cylindra. Ponadto trudniej jest uruchomić silnik wysokoprężny zimą, ponieważ olej napędowy gęstnieje pod wpływem wskaźników niskiej temperatury, a dysza nie może spryskać go z wystarczającą jakością.

Zarówno nowoczesny silnik benzynowy, jak i jego „krewny” z silnikiem wysokoprężnym bardzo niechętnie stosują benzynę DT o nieodpowiedniej jakości, a nawet jej krótkotrwałe stosowanie jest obarczone poważnymi problemami z układem paliwowym.

Nowoczesne silniki spalinowe są najbardziej wydajnymi urządzeniami do przenoszenia energii cieplnej na energię mechaniczną. Pomimo faktu, że większość energii jest wydawana nie na bezpośrednio użyteczną pracę, ale na utrzymanie cyklu samego silnika, ludzkość jeszcze nie nauczyła się, jak masowo produkować urządzenia, które są bardziej praktyczne, mocne, ekonomiczne i wygodniejsze niż ICE. Jednocześnie wzrost cen węglowodorów i troska o środowisko naturalne sprawiają, że szukamy nowych opcji silników do samochodów i transportu publicznego. Najbardziej obiecujące w tej chwili jest zastosowanie autonomicznych, wyposażonych w akumulatory o dużej pojemności, silników elektrycznych, których wydajność jest znacznie wyższa, oraz hybryd takich silników z opcjami benzyny. Rzeczywiście, z pewnością nadejdzie czas, kiedy stosowanie węglowodorów do napędzania pojazdów osobowych stanie się absolutnie nieopłacalne, a ICE odbędzie się na półkach muzealnych, jak silniki lokomotyw - pół wieku temu.

Silnik spalinowy nazywa się tak, ponieważ paliwo zapala się bezpośrednio w komorze roboczej, a nie w dodatkowych zewnętrznych nośnikach. Zasada działania ICE opiera się na fizycznym efekcie rozszerzalności cieplnej gazów powstających podczas spalania mieszanki paliwowo-powietrznej pod ciśnieniem wewnątrz cylindrów silnika. Energia uwolniona w tym procesie jest przekształcana w pracę mechaniczną.

Podczas ewolucji ICE wyróżniono kilka rodzajów silników, ich klasyfikację i ogólną strukturę:

• Silniki spalinowe tłokowe. W nich komora robocza znajduje się wewnątrz cylindrów, a energia cieplna jest przekształcana w pracę mechaniczną za pomocą mechanizmu korbowego, który przenosi energię ruchu na wał korbowy. Silniki tłokowe dzielą się z kolei na:
  • gaźnik, w którym w gaźniku powstaje mieszanka paliwowo-powietrzna, jest wtryskiwany do cylindra i zapalany tam przez iskrę ze świecy zapłonowej;
  • wtrysk, w którym mieszanina jest podawana bezpośrednio do kolektora dolotowego, przez specjalne dysze, pod kontrolą elektronicznej jednostki sterującej, a także jest zapalana przez świecę;
  • olej napędowy, w którym zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej zachodzi bez świecy, przez sprężanie powietrza, które jest podgrzewane od ciśnienia do temperatury wyższej niż temperatura spalania, a paliwo jest wtryskiwane do cylindrów przez dysze.
• Silniki spalinowe z tłokiem obrotowym. Tutaj energia cieplna jest przekształcana w pracę mechaniczną poprzez obracanie gazów roboczych za pomocą wirnika o specjalnym kształcie i profilu. Wirnik porusza się po „trajektorii planetarnej” wewnątrz komory roboczej, która ma kształt „ósemki”, i pełni funkcje zarówno tłoka, jak i mechanizmu rozrządu (mechanizm dystrybucji gazu) oraz wału korbowego.
• Silniki spalinowe z turbiną gazową. Cechą ich urządzenia jest przekształcanie energii cieplnej w pracę mechaniczną poprzez obracanie wirnika za pomocą specjalnych ostrzy w kształcie klina, które napędzają wał turbiny.

Ponadto brane są pod uwagę tylko silniki tłokowe, ponieważ tylko one są szeroko stosowane w przemyśle motoryzacyjnym. Głównymi tego przyczynami są niezawodność, koszty produkcji i konserwacji oraz wysoka wydajność.

Urządzenie silnika spalinowego

Pierwsze tłoki ICE miały tylko jeden cylinder o małej średnicy. W przyszłości, aby zwiększyć moc, najpierw zwiększano średnicę cylindra, a następnie ich liczbę. Stopniowo silniki spalinowe przybierały naszą zwykłą formę. „Serce” nowoczesnego samochodu może mieć do 12 cylindrów.

Najprostszy jest silnik rzędowy. Jednak wraz ze wzrostem liczby cylindrów rośnie również rozmiar liniowy silnika. Dlatego pojawiła się opcja bardziej zwartego układu - w kształcie litery V. Dzięki tej opcji cylindry są ustawione pod kątem do siebie (w granicach 180 stopni). Powszechnie stosowane w silnikach 6-cylindrowych lub więcej.

Jedną z głównych części silnika jest cylinder (6), w którym tłok (7) jest połączony korbowodem (9) z wałem korbowym (12). Prostoliniowy ruch tłoka w cylindrze w górę i w dół, korbowód i korba przekształcane są w ruch obrotowy wału korbowego.

Koło zamachowe (10) jest zamocowane na końcu wału, którego celem jest zapewnienie równomierności obrotu wału podczas pracy silnika. Z góry cylinder jest szczelnie zamknięty głowicą cylindra (głowicą cylindra), w której znajdują się zawory wlotowe (5) i wylotowe (4), które zamykają odpowiednie kanały.

Zawory otwierają się pod działaniem krzywek wałków rozrządu (14) poprzez koła zębate (15). Wałek rozrządu napędzany jest przez koła zębate (13) z wału korbowego.
  Aby zmniejszyć straty w celu przezwyciężenia tarcia, usuwania ciepła, zapobiegania otarciom i szybkiemu zużyciu, części cierne są smarowane olejem. Aby stworzyć normalny reżim termiczny w cylindrach, silnik musi być chłodzony.

Ale głównym zadaniem jest sprawienie, aby tłok działał, ponieważ to on jest główną siłą napędową. Aby to zrobić, mieszanka paliwowa musi być dostarczana do cylindrów w określonej proporcji (w przypadku benzyny) lub odmierzonych porcjach paliwa w ściśle określonym momencie pod wysokim ciśnieniem (w przypadku silników Diesla). Paliwo zapala się w komorze spalania, z dużą siłą zrzuca tłok w dół, a tym samym wprawia go w ruch.

Zasada działania silnika

Ze względu na niską wydajność i wysokie zużycie paliwa silników dwusuwowych prawie wszystkie nowoczesne silniki wytwarzają cykle 4-cyklowe:

1. Wlot paliwa;
2. Sprężanie paliwa;
3. Spalanie;
4. Zrzut gazów spalinowych poza komorą spalania.

Punkt odniesienia - położenie tłoka na górze (TDC - górny martwy punkt). W tej chwili wlot otwiera się za pomocą zaworu, tłok zaczyna opadać i zasysa mieszankę paliwową do cylindra. To pierwszy takt cyklu.

Podczas drugiego suwu tłok osiąga najniższy punkt (BDC - dolny martwy punkt), podczas gdy wlot zamyka się, tłok zaczyna się przesuwać w górę, dzięki czemu mieszanka paliwowa jest sprężana. Gdy tłok osiąga maksymalny punkt, mieszanka paliwowa zostaje ściśnięta do maksimum.

Trzecim etapem jest zapłon sprężonej mieszanki paliwowej za pomocą świecy, która emituje iskrę. W rezultacie palna kompozycja wybucha i popycha tłok z wielką siłą w dół.

Na ostatnim etapie tłok osiąga dolną granicę i bezwładnie wraca do górnego punktu. W tym momencie otwiera się zawór wydechowy, zużyta mieszanina w postaci gazu opuszcza komorę spalania i wchodzi na ulicę przez układ wydechowy. Następnie cykl, zaczynając od pierwszego etapu, powtarza się ponownie i trwa przez cały czas pracy silnika.

Metoda opisana powyżej jest uniwersalna. Praca prawie wszystkich silników benzynowych opiera się na tej zasadzie. Silniki Diesla różnią się tym, że nie ma świec zapłonowych - elementu, który zapala paliwo. Detonacja oleju napędowego wynika z silnego sprężania mieszanki paliwowej. Przy skoku „wlotowym” czyste powietrze wchodzi do cylindrów z silnikiem wysokoprężnym. Podczas cyklu „sprężania” powietrze ogrzewa się do 600 ° C. Na koniec tego cyklu pewna część paliwa jest wtryskiwana do cylindra, który spontanicznie się zapala.

Układy silnika

Powyżej jest BC (blok cylindrów) i wał korbowy (mechanizm korbowy). Ponadto nowoczesny ICE składa się z innych systemów pomocniczych, które są pogrupowane w następujący sposób dla ułatwienia percepcji:

1. Czas (mechanizm regulacji czasu);
2. Układ smarowania;
3. Układ chłodzenia;
4. Układ zasilania paliwem;
5. Układ wydechowy

Czas - mechanizm dystrybucji gazu

Aby odpowiednia ilość paliwa i powietrza dostała się do cylindra, a produkty spalania są usuwane na czas z komory roboczej, w silniku spalinowym przewidziany jest mechanizm zwany dystrybucją gazu. Odpowiada za otwieranie i zamykanie zaworów wlotowych i wylotowych, przez które mieszanka paliwowo-powietrzna wchodzi do cylindrów i usuwane są gazy spalinowe. Szczegóły dotyczące czasu obejmują:

• Wałek rozrządu;
• Zawory wlotowe i wylotowe ze sprężynami i tulejami prowadzącymi;
• Części napędu zaworów;
• Elementy napędu rozrządu.

Czas jest napędzany przez wał korbowy silnika samochodowego. Za pomocą łańcucha lub paska obrót jest przenoszony na wałek rozrządu, który poprzez krzywki lub wahacze przepycha zawór wlotowy lub wylotowy przez popychacze oraz kolejno je otwiera i zamyka.

Układ smarowania

W każdym silniku istnieje wiele elementów ocierających, które należy stale smarować, aby zmniejszyć straty mocy na skutek tarcia oraz aby uniknąć zwiększonego zużycia i zakleszczenia. Do tego celu służy system smarowania. Po drodze za jego pomocą rozwiązuje się kilka innych zadań: ochrona części silnika spalinowego przed korozją, dodatkowe chłodzenie części silnika, a także usuwanie produktów zużycia z obszarów styku części trących. Układ smarowania silnika samochodowego składa się z:

• Miska olejowa (miska olejowa);
• Pompa zasilająca olej;
• Filtr oleju z zaworem redukcyjnym;
• Rurociągi naftowe;
• Bagnet poziomu oleju (wskaźnik poziomu oleju);
• Manometr w układzie;
• Szyjka wlewu oleju.

Układ chłodzenia

Podczas pracy silnika jego części mają kontakt z gorącymi gazami, które powstają podczas spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Aby części silnika spalinowego nie zapadły się z powodu nadmiernej ekspansji podczas ogrzewania, należy je ochłodzić. Możesz ochłodzić silnik samochodu powietrzem lub płynem. Nowoczesne silniki zwykle mają ciekły obwód chłodzący, który składa się z następujących części:

• Koszula chłodząca silnik;
• Pompa (pompa);
• Termostat
• Grzejnik;
• Fan
• Zbiornik wyrównawczy.

Układ zasilania paliwem

Układ zasilania silników spalinowych z zapłonem od iskier i od sprężania różni się od siebie, chociaż mają one wiele wspólnych elementów. Typowe są:

• Zbiornik paliwa;
• Czujnik poziomu paliwa;
• Filtry paliwa - zgrubne i dokładne;
• Rurociągi paliwowe;
• Kolektor dolotowy;
• Dysze powietrzne;
• Filtr powietrza

Oba systemy mają pompy paliwowe, rampy paliwowe, dysze paliwowe, zasada zasilania jest taka sama: paliwo ze zbiornika jest pompowane przez filtry do szyny paliwowej, z której wchodzi do dysz. Ale jeśli w większości benzynowych silników spalinowych wtryskiwacze dostarczają go do kolektora dolotowego silnika samochodowego, to w silnikach wysokoprężnych jest on podawany bezpośrednio do cylindra i już tam miesza się z powietrzem.

Silniki samochodowe są niezwykle różnorodne. Technologia stosowana podczas opracowywania i uruchamiania produkcji jednostek napędowych ma bogatą historię. Wymagania nowoczesności zmuszają producentów do corocznego wprowadzania ulepszeń i modernizacji istniejących technologii w swoich projektach.

Silnik spalinowy ma urządzenie i zasadę działania, które mogą zapewnić wysoką moc i długi okres działania - użytkownik potrzebuje jedynie minimalnej niezbędnej konserwacji i terminowych drobnych napraw.

Na pierwszy rzut oka trudno sobie wyobrazić, jak działa silnik: zbyt wiele połączonych ze sobą mechanizmów jest montowanych w jednym małym miejscu. Jednak dzięki szczegółowym badaniom i analizom powiązań w tym systemie działanie silnika samochodu okazuje się niezwykle proste i zrozumiałe.

Struktura silnika samochodowego obejmuje wiele węzłów, które są ważne i zapewniają działanie funkcji roboczych całego systemu.

Blok cylindrów jest czasem nazywany korpusem lub ramą całego układu. Opis silnika nie jest kompletny bez przestudiowania tego elementu konstrukcyjnego. W tej części silnika zaprojektowano układ połączonych kanałów w celu smarowania i stworzenia niezbędnej temperatury silnika spalinowego.

Górna część korpusu tłoka ma kanały dla pierścieni. Same pierścienie tłokowe są podzielone na górną i dolną. Na podstawie wykonanych funkcji pierścienie te nazywane są kompresją. Moment obrotowy silnika zależy od wytrzymałości i działania rozważanych elementów.

Dolne pierścienie tłokowe odgrywają ważną rolę w zapewnianiu żywotności silnika. Dolne pierścienie pełnią 2 role: utrzymują szczelność komory spalania i są uszczelkami, które zapobiegają przedostawaniu się oleju do komory spalania.

Silnik samochodowy to układ, w którym energia jest przekazywana między mechanizmami przy minimalnych stratach wielkości na różnych etapach. Dlatego mechanizm korbowy staje się jednym z najważniejszych elementów systemu. Zapewnia przenoszenie energii posuwisto-zwrotnej z tłoka na wał korbowy.

Ogólnie rzecz biorąc, zasada działania silnika jest dość prosta i przeszła kilka zasadniczych zmian w okresie jego istnienia. To po prostu nie jest konieczne - niektóre ulepszenia i optymalizacje pozwalają osiągnąć lepsze wyniki w pracy. Koncepcja całego systemu pozostaje niezmieniona.

Moment obrotowy silnika powstaje w wyniku energii uwalnianej podczas spalania paliwa, które jest przekazywane z komory spalania na koła za pośrednictwem elementów łączących. W dyszach paliwo jest przenoszone do komory spalania, gdzie jest wzbogacane powietrzem. Świeca zapłonowa tworzy iskrę, która natychmiast zapala powstałą mieszaninę. Występuje więc niewielka eksplozja, która zapewnia działanie silnika.

W wyniku tego działania powstaje duża objętość gazów, stymulując wykonywanie ruchów translacyjnych. To tworzy moment obrotowy silnika. Energia z tłoka przekazywana jest na wał korbowy, który przenosi ruch na przekładnię, a następnie specjalny układ przekładni przenosi ruch na koła.

Procedura działania działającego silnika jest prosta, a dzięki sprawnym elementom łączącym gwarantuje minimalne straty energii. Schemat pracy i struktura każdego mechanizmu oparte są na konwersji wytworzonego impulsu na praktycznie wykorzystywaną objętość energii. Zasób silnika zależy od odporności na zużycie każdego ogniwa.

Zasada działania silnika spalinowego

Silnik samochodu wykonany jest w postaci jednego z rodzajów układów spalania wewnętrznego. Zasada działania silnika może różnić się w niektórych wskaźnikach, co służy jako podstawa do rozdzielenia silników na różne typy i modyfikacje.

Następujące parametry służą do określania parametrów dzielenia jednostek mocy na kategorie:

• objętość robocza
• liczba cylindrów
• moc systemu
• prędkość obrotowa węzła
• paliwo używane do pracy itp.

Zrozumienie, jak działa silnik, jest proste. Ale podczas nauki pojawiają się nowe wskaźniki, które rodzą pytania. Dlatego często można znaleźć podział silników według liczby cykli zegara. Co to jest i jak wpływa na działanie urządzenia?

Urządzenie silnika samochodowego oparte jest na układzie czterosuwowym.  Te 4 cykle są równe w czasie - przez cały cykl tłok podnosi się dwukrotnie w cylindrze i dwukrotnie spada. Cykl rozpoczyna się w momencie, gdy tłok znajduje się w górnej lub dolnej części. Mechanicy nazywają te punkty TDC i BDC - odpowiednio górny i dolny punkt martwy.

Takt numer 1 - wlot. Podczas ruchu w dół tłok wciąga mieszankę wypełnioną paliwem do cylindra. System działa przy otwartym zaworze dolotowym. Moc silnika samochodu zależy od ilości, wielkości i czasu otwarcia zaworu.

W niektórych modelach działanie pedału gazu wydłuża okres otwarcia zaworu, co pozwala zwiększyć ilość paliwa wchodzącego do układu. Takie urządzenie silników spalinowych zapewnia silne przyspieszenie układu.

Pokonaj numer 2 - kompresja. Na tym etapie tłok rozpoczyna ruch w górę, co prowadzi do kompresji mieszanki uzyskanej w cylindrze. Jest sprężany dokładnie do objętości komory spalania paliwa. Komora ta reprezentuje przestrzeń między górną częścią tłoka a górną częścią cylindra w czasie, gdy tłok znajduje się w TDC. W tym momencie zawory wlotowe są mocno zamknięte.

Jakość kompresji mieszanki zależy od gęstości zamknięcia. Jeśli sam tłok, cylinder lub pierścienie tłokowe są zużyte i nie są w dobrym stanie, jakość pracy i żywotność silnika zostaną znacznie zmniejszone.

Takt nr 3 to ruch roboczy. Ten etap rozpoczyna się od TDC. Układ zapłonowy gwarantuje zapłon mieszanki paliwowej i zapewnia uwalnianie energii. Następuje wybuch mieszanki, w której uwalnia się energia. A ze względu na wzrost objętości tłok jest popychany w dół. Zawory są zamknięte. Charakterystyka techniczna silnika w dużej mierze zależy od przebiegu trzeciego cyklu silnika.

Takt nr 4 - wydanie. Koniec cyklu roboczego. Ruch tłoka w górę zapewnia wydalanie gazów. W ten sposób cylinder jest wentylowany. Cykl ten jest ważny dla zapewnienia żywotności silnika.

Silnik ma zasadę działania, opartą na dystrybucji energii z wybuchów gazu, wymaga uwagi do stworzenia wszystkich węzłów.

Działanie silnika spalinowego wewnętrznego spalania jest cykliczne. Cała energia, która powstaje w trakcie wykonywania pracy na wszystkich 4 suwach tłoków, jest kierowana do organizacji samochodu.

Opcje dla wewnętrznych konstrukcji silnika

Osiągi silnika zależą od cech konstrukcyjnych.  Spalanie wewnętrzne jest głównym rodzajem procesu fizycznego zachodzącego w układzie silnikowym nowoczesnych samochodów. W okresie rozwoju inżynierii mechanicznej z powodzeniem wdrożono kilka rodzajów silników spalinowych.

Urządzenie z silnikiem benzynowym dzieli system na 2 typy - silniki wtryskowe i modele gaźników. Również w produkcji istnieje kilka rodzajów gaźników i układów wtryskowych. Podstawą pracy jest spalanie benzyny.

Preferowana jest charakterystyka silnika benzynowego. Chociaż każdy użytkownik ma swoje osobiste priorytety i zalety każdego silnika. Benzynowy silnik spalinowy jest jednym z najczęstszych we współczesnym przemyśle motoryzacyjnym. Procedura działania silnika jest prosta i nie różni się od klasycznej interpretacji.

Silniki Diesla oparte są na wykorzystaniu przygotowanego oleju napędowego. Wchodzi do cylindrów przez dysze. Główną zaletą silnika wysokoprężnego jest to, że nie potrzebuje on energii elektrycznej do spalania paliwa. Wymagane jest tylko uruchomienie silnika.

Silnik gazowy wykorzystuje skroplone i sprężone gazy, a także niektóre inne gazy.

Dowiedz się, jakie zasoby silnik w twoim samochodzie jest najlepszy od producenta. Deweloperzy podają przybliżoną liczbę w dokumentach towarzyszących pojazdowi. Zawiera wszystkie istotne i dokładne informacje o silniku. W paszporcie znajdziesz parametry techniczne silnika, ile waży silnik i wszystkie informacje na temat jednostki ruchomej.

Żywotność silnika zależy od jakości usługi, intensywności użytkowania. Okres użytkowania określony przez autora oznacza uważne i ostrożne podejście do maszyny.

Co oznacza silnik? Jest to kluczowy element w samochodzie, który został zaprojektowany w celu zapewnienia jego ruchu. Niezawodność i dokładność działania wszystkich węzłów systemu gwarantuje jakość ruchu i bezpieczną pracę maszyny.

Charakterystyka silnika różni się jednak znacznie. Zasada wewnętrznego spalania paliwa pozostaje niezmieniona. Deweloperzy zdołali więc zaspokoić potrzeby klientów i wdrożyć projekty mające na celu ogólną poprawę eksploatacji samochodów.

Średni zasób silnika spalinowego wynosi kilkaset tysięcy kilometrów. Przy takich obciążeniach wszystkie elementy systemu wymagają siły i precyzyjnej współpracy. Dlatego dobrze znana i gruntownie przestudiowana koncepcja spalania wewnętrznego jest ciągle ulepszana i wprowadzana nowe podejścia.

Żywotność silnika jest bardzo zróżnicowana. Procedura operacyjna jest jednak ogólna (z niewielkimi odchyleniami od normy). Masa silnika i indywidualne cechy mogą się nieznacznie różnić.

Nowoczesny silnik spalinowy ma klasyczne urządzenie i dokładnie przestudiowaną zasadę działania. Dlatego mechanicy nie mają trudności z rozwiązaniem problemu w jak najkrótszym czasie.

Prace naprawcze są skomplikowane, jeśli awaria nie została natychmiast naprawiona. W takich sytuacjach procedury operacyjne mechanizmów mogą zostać całkowicie zakłócone i konieczne będą poważne prace konserwatorskie. Nie wpłynie to na zasoby silnika po prawidłowej naprawie.

W nowoczesnych ciągnikach i samochodach stosuje się głównie tłokowe silniki spalinowe. Wewnątrz tych silników pali się palna mieszanka (mieszanka paliwa i powietrza w określonych proporcjach i ilościach). Część wydzielanego podczas tego ciepła zamienia się w pracę mechaniczną.

Klasyfikacja silnika

Silniki tłokowe są klasyfikowane według następujących kryteriów:

• zgodnie z metodą zapłonu palnej mieszanki - od sprężania (silniki diesla) i od iskry elektrycznej
• zgodnie z metodą tworzenia mieszaniny - z tworzeniem mieszaniny zewnętrznej (gaźnik i gaz) i wewnętrznej (olej napędowy)
• metodą realizacji cyklu roboczego - czterosuwowy i dwusuwowy;
• według rodzaju stosowanego paliwa - działającego na paliwo płynne (benzyna lub olej napędowy), paliwo gazowe (sprężony lub skroplony gaz) i paliwo wielopaliwowe
• według liczby cylindrów - jedno- i wielocylindrowych (dwu-, trzy-, cztero-, sześciocylindrowych itp.)
• zgodnie z ustawieniem cylindrów - jednorzędowe lub liniowe (cylindry są ułożone w jednym rzędzie) i dwurzędowe lub w kształcie litery V (jeden rząd cylindrów jest umieszczony pod kątem do drugiego)

Czterosuwowy silnik wysokoprężny czterosuwowy jest stosowany w ciągnikach i pojazdach ciężkich, czterosuwowym wielocylindrowym gaźniku i silniku wysokoprężnym, a także w silnikach zasilanych sprężonym i skroplonym gazem, do samochodów osobowych, lekkich i średnich pojazdów.

Główne mechanizmy i układy silnika

Tłokowy silnik spalinowy składa się z:

• części ciała
• mechanizm korbowy
• mechanizm dystrybucji gazu
• systemy energetyczne
• systemy chłodzenia
• układ smarowania
• układy zapłonowe i rozruchowe
• kontroler prędkości

Urządzenie czterosuwowego jednocylindrowego silnika gaźnika pokazano na rysunku:

Rysunek. Urządzenie jednocylindrowego czterosuwowego silnika gaźnika:
  1 - koła zębate napędzają wałek rozrządu; 2 - wałek rozrządu; 3 - popychacz; 4 - wiosna; 5 - rura wydechowa; 6 - rura wlotowa; 7 - gaźnik; 8 - zawór wydechowy; 9 - drut do świecy; 10 - świeca zapłonowa iskrowa; 11 - zawór wlotowy; 12 - głowica cylindra; 13 - cylinder: 14 - koszula wodna; 15 - tłok; 16 - palec tłokowy; 17 - pręt; 18 - koło zamachowe; 19 - wał korbowy; 20 - zbiornik oleju (miska olejowa).

Mechanizm korbowy  (KShM) przekształca prostoliniowy ruch posuwisto-zwrotny tłoka w ruch obrotowy wału korbowego i odwrotnie.

Czas rozrządu (Pasek rozrządu) jest przeznaczony do terminowego łączenia objętości tłoka z układem pobierania świeżego wsadu i uwalniania produktów spalania (spalin) z cylindra w określonych odstępach czasu.

System zasilania  służy do przygotowania palnej mieszanki i dostarczenia jej do cylindra (w silnikach gaźnikowych i gazowych) lub do napełnienia cylindra powietrzem i doprowadzenia do niego paliwa pod wysokim ciśnieniem (w silniku Diesla). Ponadto system ten odprowadza spaliny.

Układ chłodzenia  niezbędne do utrzymania optymalnych warunków termicznych silnika. Substancja usuwająca nadmiar ciepła z części silnika - płyn chłodzący może być płynny lub powietrzny.

Układ smarowania  Jest przeznaczony do dostarczania smaru (oleju silnikowego) na powierzchnie cierne w celu oddzielenia, ochłodzenia, ochrony przed korozją i wypłukiwania produktów zużycia.

Układ zapłonowy  służy do szybkiego zapłonu mieszaniny roboczej za pomocą iskry elektrycznej w cylindrach gaźnika i silników gazowych.

Uruchom system  - Jest to zestaw współdziałających mechanizmów i układów, które zapewniają stały start przepływu cyklu roboczego w cylindrach silnika.

Kontroler prędkości  - Jest to automatycznie działający mechanizm zaprojektowany w celu zmiany przepływu paliwa lub mieszanki palnej w zależności od obciążenia silnika.

Silnik wysokoprężny, w przeciwieństwie do gaźnika i silników gazowych, nie ma układu zapłonowego, aw układzie zasilania zamiast gaźnika lub mieszacza zainstalowano wyposażenie paliwowe (wysokociśnieniowa pompa paliwowa, wysokociśnieniowe przewody paliwowe i dysze).

Lekki gaz nadawał się jednak nie tylko do oświetlenia.

Zaszczyt stworzenia komercyjnego silnika spalinowego należy do belgijskiego mechanika Jean Etienne Lenoir. Pracując w fabryce galwanicznej, Lenoir doszedł do wniosku, że mieszankę paliwowo-powietrzną w silniku gazowym można zapalić iskrą elektryczną, i postanowił zbudować silnik oparty na tej idei. Po rozwiązaniu problemów, które pojawiły się po drodze (ciasna praca i przegrzanie tłoka prowadzące do zablokowania), po przemyśleniu układu chłodzenia i smarowania silnika, Lenoir stworzył sprawny silnik spalinowy. W 1864 r. Wyprodukowano ponad trzysta takich silników o różnych mocach. Bogacąc się, Lenoir przestał pracować nad dalszym ulepszaniem swojego samochodu, co z góry przesądziło o jego losie - został wypchnięty z rynku przez bardziej zaawansowany silnik stworzony przez niemieckiego wynalazcę Augusta Otto i otrzymał patent na wynalazek swojego modelu silnika gazowego w 1864 roku.

W 1864 r. Niemiecki wynalazca Augusto Otto zawarł umowę z bogatym inżynierem Langenem na wdrożenie swojego wynalazku - powstała firma „Otto and Company”. Ani Otto, ani Langen nie posiadali wystarczającej wiedzy w dziedzinie elektrotechniki i odmówili zapłonu elektrycznego. Zapłon przeprowadzili otwarty płomień przez rurkę. Cylinder silnika Otto, w przeciwieństwie do silnika Lenoir'a, był pionowy. Wał obrotowy umieszczono z boku nad cylindrem. Zasada działania: obracający się wał podniósł tłok o 1/10 wysokości cylindra, w wyniku czego zasysono rzadką przestrzeń pod tłokiem oraz mieszaninę powietrza i gazu. Potem mieszanina się zapaliła. Podczas wybuchu ciśnienie pod tłokiem wzrosło do około 4 atm. Pod wpływem tego ciśnienia tłok wzrósł, objętość gazu wzrosła, a ciśnienie spadło. Tłok był najpierw pod ciśnieniem gazu, a następnie przez bezwładność wzrastał, aż wytworzono pod nim próżnię. Zatem energia spalonego paliwa została wykorzystana w silniku z maksymalną kompletnością. To było główne oryginalne znalezisko Otto. Skok tłoka w dół rozpoczął się pod wpływem ciśnienia atmosferycznego, a gdy ciśnienie w cylindrze osiągnęło ciśnienie atmosferyczne, zawór wydechowy otworzył się, a tłok wyparł gazy spalinowe swoją masą. Ze względu na bardziej kompletną ekspansję produktów spalania, wydajność tego silnika była znacznie wyższa niż wydajność silnika Lenoir i osiągnęła 15%, co oznacza, że \u200b\u200bprzekroczyła wydajność najlepszych silników parowych tamtych czasów. Ponadto silniki Otto były prawie pięć razy bardziej ekonomiczne niż silniki Lenoir, od razu zaczęły być bardzo poszukiwane. W kolejnych latach wyprodukowano około pięciu tysięcy. Mimo to Otto ciężko pracował, aby ulepszyć swój projekt. Wkrótce zastosowano mechanizm korbowy. Jednak najbardziej znaczący z jego wynalazków powstał w 1877 roku, kiedy Otto otrzymał patent na nowy silnik czterosuwowy. Ten cykl do dziś leży u podstaw pracy większości silników benzynowych i benzynowych.

Rodzaje silników spalinowych

Silnik tłokowy

Silnik obrotowy

Turbina gazowa ICE

• Silniki tłokowe - komora spalania znajduje się w cylindrze, w którym energia cieplna paliwa jest przekształcana w energię mechaniczną, która z ruchu translacyjnego tłoka zamieniana jest w energię obrotową za pomocą mechanizmu korbowego.

Klasyfikuj ICE:

a) Po uzgodnieniu - są podzielone na transportowe, stacjonarne i specjalne.

b) Według rodzaju zastosowanego paliwa - lekka ciecz (benzyna, gaz), ciężka ciecz (olej napędowy, morski olej opałowy).

c) Zgodnie z metodą tworzenia mieszanki palnej - zewnętrzną (gaźnik, wtryskiwacz) i wewnętrzną (w cylindrze silnika).

d) Metodą zapłonu (z wymuszonym zapłonem, z zapłonem samoczynnym, kalorycznym).

e) Układ cylindrów jest podzielony na rząd, pionowy, w przeciwieństwie do jednego i dwóch wałów korbowych, w kształcie litery V z górnym i dolnym układem wału korbowego, w kształcie VR i w kształcie litery W, jednorzędowy i dwurzędowy w kształcie gwiazdy, w kształcie litery H, dwurzędowy z równoległymi wałkami korbowymi, „podwójny wentylator”, w kształcie rombu, trójramienny i kilka innych.

Benzyna

Gaźnik benzynowy

Cykl roboczy czterosuwowych silników spalinowych zajmuje dwa pełne obroty korby, składające się z czterech oddzielnych cykli zegara:

1. wlot
2. kompresja ładunku
3. skok roboczy i
4. zwolnienie (wydech).

Zmianę cykli roboczych zapewnia specjalny mechanizm dystrybucji gazu, najczęściej reprezentowany przez jeden lub dwa wałki rozrządu, system popychaczy i zaworów, które bezpośrednio zapewniają zmianę fazy. Niektóre silniki spalinowe stosowały do \u200b\u200btego celu tuleje szpuli (Ricardo) z oknami wlotowymi i / lub wydechowymi. Komunikacja wnęki cylindra z kolektorami w tym przypadku została zapewniona przez ruchy promieniowe i obrotowe tulei szpuli, która otwiera pożądany kanał przez okna. Ze względu na charakterystykę dynamiki gazu - bezwładność gazów, czas wystąpienia wiatru gazowego, suwy wlotowe, robocze i wylotowe pokrywają się w rzeczywistym cyklu czterosuwowym, nazywa się to rozrządu pokrywają się. Im wyższa prędkość robocza silnika, tym większe nakładanie się faz i im większa, tym niższy moment obrotowy silnika spalinowego przy niskich prędkościach. Dlatego w nowoczesnych silnikach spalinowych coraz częściej stosuje się urządzenia, które umożliwiają zmianę rozrządu zaworów podczas pracy. Szczególnie odpowiednie do tego celu są silniki z elektromagnetycznym sterowaniem zaworów (BMW, Mazda). Istnieją również silniki o zmiennym stopniu sprężania (SAAB), które mają większą charakterystykę elastyczności.

Silniki dwusuwowe mają wiele opcji układu i szeroką gamę systemów konstrukcyjnych. Podstawową zasadą każdego silnika dwusuwowego jest to, że tłok pełni funkcje elementu dystrybucji gazu. Cykl roboczy składa się ściśle z trzech cykli zegara: skok roboczy trwający od górnego martwego punktu ( TDC) do 20–30 stopni do dolnego martwego punktu ( NMT), oczyszczanie, które faktycznie łączy wlot i wylot, oraz kompresję, trwającą od 20-30 stopni po BDC do TDC. Oczyszczanie, z punktu widzenia dynamiki gazu, jest słabym ogniwem w cyklu push-pull. Z jednej strony niemożliwe jest zapewnienie całkowitego oddzielenia świeżego ładunku i spalin, dlatego straty świeżej mieszanki dosłownie wlatują do rury wydechowej (jeśli silnik spalinowy jest silnikiem Diesla, mówimy o utracie powietrza) są nieuniknione, z drugiej strony skok nie trwa do połowy obrót, ale mniej, co samo w sobie zmniejsza wydajność. Jednocześnie nie można zwiększyć czasu trwania niezwykle ważnego procesu wymiany gazu w czterosuwowym silniku zajmującym połowę cyklu pracy. Silniki dwusuwowe mogą w ogóle nie mieć systemu dystrybucji gazu. Jeśli jednak nie mówimy o uproszczonych tanich silnikach, silnik dwusuwowy jest bardziej skomplikowany i droższy ze względu na obowiązkowe stosowanie dmuchawy lub układu ciśnieniowego, zwiększone obciążenie cieplne CPG wymaga droższych materiałów na tłoki, pierścienie, tuleje cylindrów. Tłok pełniący funkcję elementu rozprowadzającego gaz powoduje, że jego wysokość musi być nie mniejsza niż skok tłoka + wysokość okien odmuchowych, co nie jest krytyczne w motorowerze, ale znacznie czyni tłok cięższym nawet przy stosunkowo niskich mocach. Gdy moc mierzy się w setkach koni mechanicznych, zwiększenie masy tłoka staje się bardzo poważnym czynnikiem. Wprowadzenie tulei rozdzielczych o pionowym skoku w silnikach Ricardo było próbą zmniejszenia rozmiaru i masy tłoka. System okazał się skomplikowany i drogi w obsłudze, z wyjątkiem lotnictwa; takich silników nie użyto nigdzie indziej. Zawory wydechowe (z prostym przepłukiwaniem zaworów) mają dwa razy większe obciążenie cieplne niż zawory wydechowe silników czterosuwowych i gorsze warunki usuwania ciepła, a ich siodła mają dłuższy bezpośredni kontakt z gazami spalinowymi.

Najprostszy z punktu widzenia kolejności prac i najbardziej skomplikowany z punktu widzenia projektowania jest system Fairbanks - Morse'a, prezentowany w ZSRR i Rosji, głównie przez lokomotywy spalinowe D100. Taki silnik to symetryczny układ dwuwałowy z rozbieżnymi tłokami, z których każdy jest połączony z własnym wałem korbowym. Tak więc silnik ten ma dwa wały korbowe, zsynchronizowane mechanicznie; ten związany z tłokami wydechowymi wyprzedza wlot o 20-30 stopni. Z powodu tego ołowiu poprawia się jakość oczyszczania, którym w tym przypadku jest przepływ bezpośredni, a napełnianie cylindra poprawia się, ponieważ na końcu oczyszczania okna wylotowe są już zamknięte. W latach 30. - 40. XX wieku zaproponowano schematy z parami rozbieżnych tłoków - w kształcie rombu, trójkątny; były diesle lotnicze z trzema rozbieżnymi gwiazdami tłokami, z których dwa były dolotowe, a jeden wydechowy. W latach dwudziestych Junkers zaproponował system jednowałowy z długimi korbowodami połączonymi palcami górnych tłoków za pomocą specjalnych wahaczy; tłok górny przenosił siły na wał korbowy za pomocą pary długich korbowodów, a na cylinder przypadały trzy kolana wału. Na wahaczach znajdowały się również kwadratowe tłoki wnęk czyszczących. Silniki dwusuwowe z rozbieżnymi tłokami dowolnego układu mają w zasadzie dwie wady: po pierwsze są bardzo złożone i wymiarowe, a po drugie tłoki i tuleje wydechowe w obszarze okien wydechowych mają znaczne naprężenie termiczne i tendencję do przegrzania. Pierścienie tłokowe układu wydechowego są również obciążone termicznie, podatne na koksowanie i utratę elastyczności. Te cechy sprawiają, że projektowanie takich silników nie jest łatwym zadaniem.

Silniki z zaworem bezpośredniego przepływu są wyposażone w wałek rozrządu i zawory wydechowe. To znacznie zmniejsza wymagania dotyczące materiałów i konstrukcji CPG. Wlot odbywa się przez okna w tulei cylindrowej, otwierane przez tłok. Tak pasują do siebie nowoczesne dwusuwowe silniki Diesla. Strefa okienna i wkładka w dolnej części są w wielu przypadkach chłodzone powietrzem doładowującym.

W przypadkach, gdy jednym z głównych wymagań dla silnika jest obniżenie jego kosztu, stosuje się różne typy dmuchania okien konturowych komory korbowej - pętla, sprzężenie zwrotne (deflektor) w różnych modyfikacjach. Aby poprawić parametry silnika, stosuje się różne metody projektowania - zmienna długość kanałów wlotowych i wylotowych, liczba i lokalizacja kanałów bocznikowych mogą się różnić, używane są szpule, obracające się przecinarki gazu, rękawy i zasłony, które zmieniają wysokość okien (i odpowiednio momenty rozpoczęcia wlotu i wylotu). Większość tych silników ma pasywne chłodzenie powietrzem. Ich wadami są stosunkowo niska jakość wymiany gazu i utrata palnej mieszanki podczas oczyszczania, w obecności kilku cylindrów sekcje komory korbowej muszą być oddzielone i uszczelnione, konstrukcja wału korbowego jest skomplikowana i droga.

Wymagane są dodatkowe jednostki dla ICE

Wadą silnika spalinowego jest to, że rozwija on najwyższą moc tylko w wąskim zakresie prędkości. Dlatego integralną cechą silnika spalinowego jest przekładnia. Tylko w niektórych przypadkach (na przykład w samolotach) można zrezygnować ze złożonej transmisji. Idea samochodu hybrydowego, w którym silnik zawsze pracuje w trybie optymalnym, stopniowo podbija świat.

Ponadto silnik spalinowy wymaga układu zasilania (do dostarczania paliwa i powietrza - przygotowania mieszanki paliwowo-powietrznej), układu wydechowego (do wydechu spalin), a także układu smarowania (zaprojektowanego w celu zmniejszenia tarcia w mechanizmach silnika, ochrony części silnik przed korozją, a także wraz z układem chłodzenia w celu utrzymania optymalnych warunków termicznych), układem chłodzenia (w celu utrzymania optymalnych warunków termicznych silnika), układem rozruchowym (stosowane są metody rozruchu: ektrostarterny pomocą pomocniczego rozruchu silnika, pneumatycznie, za pomocą siły mięśni człowieka), przy czym układ zapłonowy (vosplameninya dla mieszanki paliwo-powietrze stosowane do silników z zapłonem wymuszonym).

Zobacz także

• Philippe Lebon - francuski inżynier, który otrzymał w 1801 r. Patent na silnik spalinowy ze sprężaniem mieszanki gazu i powietrza.
• Silnik rotacyjny: konstrukcje i klasyfikacja
• Silnik z tłokiem obrotowym (silnik Wankela)

Notatki

Referencje

• Ben Knight „Zwiększanie przebiegu” // Artykuł o technologiach zmniejszających zużycie paliwa przez samochód ICE