Zasada działania silnika spalinowego jest krótka. Działanie i budowa silnika spalinowego

Od około stu lat na całym świecie głównym zespołem napędowym samochodów i motocykli, ciągników i kombajnów, innym wyposażeniem jest silnik wewnętrzne spalanie... Wymiana silników na początku XX wieku spalanie zewnętrzne(para), aw XXI wieku pozostaje najbardziej opłacalnym typem silnika. W tym artykule przyjrzymy się bliżej urządzeniu, zasadzie działania różnych typów silników spalinowych i jego głównym systemy wsparcia.

Definicja i ogólne cechy silnika spalinowego

Główną cechą każdego silnika spalinowego jest to, że paliwo jest zapalane bezpośrednio w jego komorze roboczej, a nie w dodatkowych zewnętrznych nośnikach. Podczas pracy energia chemiczna i cieplna ze spalania paliwa jest zamieniana na Praca mechaniczna... Zasada działania silnika spalinowego opiera się na fizycznym efekcie rozszerzalności cieplnej gazów, która powstaje podczas spalania. mieszanka paliwowo-powietrzna pod ciśnieniem wewnątrz cylindrów silnika.

Klasyfikacja silników spalinowych

W procesie ewolucji silnika spalinowego swoją skuteczność dowiodły następujące typy tych silników:

• Odwzajemniający się silniki z zapłonem wewnętrznym. W nich komora robocza znajduje się wewnątrz cylindrów, a energia cieplna zamieniana jest na pracę mechaniczną za pomocą mechanizmu korbowego, który przenosi energię ruchu na wał korbowy. Silniki tłokowe dzielą się z kolei na
• gaźnik w którym powietrzu? mieszanka paliwowa utworzony w gaźniku, wtryskiwany do cylindra i tam zapalany przez iskrę ze świecy zapłonowej;

• zastrzyk w którym mieszanka jest podawana bezpośrednio do kolektora dolotowego, przez specjalne dysze, pod kontrolą jednostka elektroniczna kontrola, a także zapala się za pomocą świecy;
• diesel, w której zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej następuje bez świecy, poprzez sprężenie powietrza, które nagrzewa się od ciśnienia od temperatury przekraczającej temperaturę spalania, a paliwo wtryskiwane jest do cylindrów przez wtryskiwacze.
• Tłok obrotowy silniki z zapłonem wewnętrznym. W silnikach tego typu energia cieplna zamieniana jest na pracę mechaniczną poprzez obrót gazów roboczych wirnika o specjalnym kształcie i profilu. Wirnik porusza się po „planetarnej trajektorii” wewnątrz komory roboczej, która ma kształt „ósemki” i pełni funkcje zarówno tłoka, jak i rozrządu (mechanizm dystrybucji gazu), oraz wał korbowy.
• Turbina gazowa silniki z zapłonem wewnętrznym. W tych silnikach zamiana energii cieplnej na pracę mechaniczną odbywa się poprzez obracanie wirnika ze specjalnymi łopatkami w kształcie klina, które napędzają wał turbiny.

Najbardziej niezawodne, bezpretensjonalne, ekonomiczne pod względem zużycia paliwa i konieczności regularnej konserwacji są silniki tłokowe.

Pojazdy z innymi typami silników spalinowych mogą zostać uwzględnione w Czerwonej Księdze. W dzisiejszych czasach samochody z obrotowe silniki tłokowe tylko sprawia, że ​​Mazda. Eksperymentalna seria samochodów z silnikiem turbogazowym została wyprodukowana przez „Chryslera”, ale było to w latach 60. i żaden z producentów samochodów nie powrócił do tego problemu. W ZSRR czołgi T-80 i okręty desantowe Żubr były wyposażone w silniki z turbiną gazową, ale później podjęto decyzję o rezygnacji z tego typu silników. W związku z tym przyjrzyjmy się szczegółowo „zdobywcom” światowa dominacja»Tłokowe silniki spalinowe.

Korpus silnika łączy się w jeden organizm:

• blok cylindrów, wewnątrz komór spalania, których mieszanina paliwowo-powietrzna jest zapalana, a gazy z tego spalania napędzają tłoki;
• mechanizm korbowy , który przenosi energię ruchu na wał korbowy;
• mechanizm dystrybucji gazu, który ma na celu zapewnienie terminowego otwierania / zamykania zaworów wlotowych / wylotowych mieszanina palna i gazy odlotowe;
• układ zasilania („wtrysk”) i zapłon („zapłon”) mieszanki paliwowo-powietrznej;;
• system usuwania produktów spalania (spaliny).

Przekrój czterosuwowego silnika spalinowego wewnętrznego spalania

Po uruchomieniu silnika wtryskuje się go do cylindrów przez zawory wlotowe mieszanka paliwowo-powietrzna i zapala się tam od iskry świecy zapłonowej. Podczas spalania i rozszerzalności cieplnej gazów z nadciśnienia tłok wprawia się w ruch przenosząc pracę mechaniczną na obrót wału korbowego.

Praca tłokowego silnika spalinowego odbywa się cyklicznie. Cykle te są powtarzane kilkaset razy na minutę. Zapewnia to ciągły obrót do przodu wału korbowego opuszczającego silnik.

Zdefiniujmy terminologię. Skok to proces roboczy, który odbywa się w silniku jednym skokiem tłoka, a dokładniej jednym ruchem w jednym kierunku, w górę lub w dół. Cykl to zbiór miar, które powtarzają się w pewna sekwencja... Według liczby kleszczy w obrębie jednego pracownika Cykl ICE dzielą się na dwusuwowy (cykl realizowany jest w jednym obrocie wału korbowego i dwóch suwach tłoka) i czterosuwowy (w dwóch obrotach wału korbowego i czterech suwach tłoka). Jednocześnie zarówno w tych, jak iw innych silnikach proces pracy przebiega według następującego planu: wlot; kompresja; spalanie; rozbudowa i wydanie.

Zasady działania silnika spalinowego

- Zasada działania silnika dwusuwowego

Po uruchomieniu silnika tłok, porwany przez obrót wału korbowego, zaczyna się poruszać. Gdy tylko osiągnie dolny martwy punkt (BDC) i porusza się w górę, mieszanka paliwowo-powietrzna jest podawana do komory spalania cylindra.

W ruchu do góry tłok ściska go. W momencie, gdy tłok osiąga górny martwy punkt (TDC), iskra ze świecy elektroniczny zapłon zapala mieszankę paliwowo-powietrzną. Rozprężając się natychmiast, spalające się opary paliwa szybko popychają tłok z powrotem na dno martwy środek.

W tym czasie otwiera się zawór wydechowy, przez który rozgrzewa się do czerwoności spaliny wyjęty z komory spalania. Po ponownym minięciu BDC tłok wznawia ruch do GMP. W tym czasie wał korbowy wykonuje jeden obrót.

Wraz z nowym ruchem tłoka kanał dolotowy mieszanki paliwowo-powietrznej ponownie się otwiera, co zastępuje całą objętość uwolnionych spalin, a cały proces powtarza się od nowa. Ze względu na to, że praca tłoka w takich silnikach jest ograniczona do dwóch suwów, wykonuje on znacznie mniej niż w silniku czterosuwowym liczbę ruchów na określoną jednostkę czasu. Straty tarcia są zminimalizowane. Jednak uwalniane jest dużo energii cieplnej, a silniki dwusuwowe nagrzewają się szybciej i mocniej.

W silnikach dwusuwowych tłok zastępuje mechanizm rozrządu dystrybucja gazu, w trakcie jego ruchu w określonych momentach, otwieranie i zamykanie roboczych otworów wlotowych i wylotowych w butli. Najgorsza wymiana gazu w porównaniu z silnikiem czterosuwowym jest główną wadą dwusuwowego układu ICE. W momencie usuwania spalin pewien procent nie tylko substancji roboczej jest tracony, ale także mocy.

Kule praktyczne zastosowanie dwusuwowe silniki spalinowe stalowe motorowery i skutery; silniki do łodzi kosiarki, piły łańcuchowe itp. sprzęt małej mocy.

Te niedociągnięcia są pozbawione czterosuwowe silniki spalinowe,, które w różnych wersjach są instalowane na prawie wszystkich nowoczesnych samochodach, ciągnikach i innym sprzęcie. W nich wlot / wylot mieszaniny palnej / spalin odbywa się w postaci oddzielnych procesów roboczych, a nie w połączeniu ze sprężaniem i rozprężaniem, jak w przypadku dwusuwowych. Za pomocą mechanizmu dystrybucji gazu zapewniona jest mechaniczna synchronizacja działania zaworów dolotowych i wydechowych z prędkością wału korbowego. W silniku czterosuwowym wtrysk mieszanki paliwowo-powietrznej następuje dopiero po całkowitym usunięciu spalin i zamknięciu zaworów wydechowych.

Proces pracy silnika spalinowego

Każdy skok to jeden skok tłoka od górnego do dolnego martwego punktu. W tym przypadku silnik przechodzi przez następujące fazy pracy:

• Pierwszy skok, spożycie... Tłok przesuwa się od górnego do dolnego martwego punktu. W tym czasie wewnątrz cylindra pojawia się podciśnienie, otwiera się zawór wlotowy i wchodzi mieszanka paliwowo-powietrzna. Na końcu wlotu ciśnienie we wnęce cylindra mieści się w zakresie od 0,07 do 0,095 MPa; temperatura - od 80 do 120 stopni Celsjusza.
• Drugi środek, kompresja... Gdy tłok przesuwa się od dolnego do górnego martwego punktu, a zawory dolotowy i wydechowy są zamknięte, palna mieszanina jest sprężana w komorze cylindra. Procesowi temu towarzyszy wzrost ciśnienia do 1,2-1,7 MPa, a temperatury - do 300-400 stopni Celsjusza.
• Trzeci środek, ekspansja... Zapala się mieszanka paliwowo-powietrzna. Towarzyszy temu uwolnienie znacznej ilości energii cieplnej. Temperatura we wnęce cylindra gwałtownie wzrasta do 2,5 tys. stopni Celsjusza. Pod ciśnieniem tłok szybko przesuwa się do dolnego martwego punktu. Wskaźnik ciśnienia w tym przypadku wynosi od 4 do 6 MPa.
• Czwarty środek, problem... Podczas ruchu wstecznego tłoka do górnego martwego punktu otwiera się zawór wydechowy, przez który spaliny są wypychane z cylindra do rury wydechowej, a następnie do środowisko... Wskaźniki ciśnienia w końcowej fazie cyklu wynoszą 0,1-0,12 MPa; temperatury - 600-900 stopni Celsjusza.

Układy pomocnicze silników spalinowych

Układ zapłonowy jest częścią wyposażenia elektrycznego maszyny i jest zaprojektowany dać iskrę, zapalając mieszankę paliwowo-powietrzną w komorze roboczej cylindra. Części składowe układy zapłonowe to:

• Zasilacz... Podczas uruchamiania silnika jest to bateria akumulatorowa, a podczas jego pracy - generator.
• Przełącznik lub wyłącznik zapłonu... Wcześniej był mechaniczny, ale w ostatnie lata coraz bardziej elektryczny skontaktuj się z urządzeniem do dostarczania napięcia elektrycznego.
• Magazynowanie energii... Cewka lub autotransformator to jednostka zaprojektowana do przechowywania i przekształcania energii wystarczającej do wytworzenia wymaganego wyładowania między elektrodami świecy zapłonowej.
• Dystrybutor zapłonu (dystrybutor)... Urządzenie zaprojektowane do rozprowadzania impulsów wysokiego napięcia wzdłuż przewodów prowadzących do świec zapłonowych każdego z cylindrów.

ICE układ zapłonowy

- Układ dolotowy

Zaprojektowano układ dolotowy silnika spalinowego dla nieprzerwany piłowanie do silnika atmosferyczny powietrze, do mieszania go z paliwem i przygotowania mieszanki palnej. Należy zauważyć, że w silniki gaźnikowe przeszłości układ dolotowy składa się z kanału powietrznego i filtr powietrza... I to wszystko. Część układ dolotowy nowoczesne samochody, ciągniki i inny sprzęt to:

• Wlot powietrza... Jest to rura rozgałęziona wygodna dla każdego konkretny silnik formularze. Za jego pośrednictwem powietrze atmosferyczne jest zasysane do silnika poprzez różnicę ciśnień w atmosferze iw silniku, gdzie podczas ruchu tłoków powstaje podciśnienie.
• Filtr powietrza... to zużywalny, przeznaczony do oczyszczania powietrza wchodzącego do silnika z kurzu i cząstek stałych, ich opóźnienia na filtrze.
• Zawór dławiący... Zawór powietrza przeznaczony do regulacji przepływu odpowiednia ilość powietrze. Mechanicznie aktywuje się przez naciśnięcie pedału gazu, a w nowoczesna technologia- za pomocą elektroniki.
• Kolektor dolotowy... Rozprowadza przepływ powietrza do cylindrów silnika. Dawać przepływ powietrza do pożądanej dystrybucji stosuje się specjalne klapy wlotowe i wzmacniacz próżniowy.

Układ paliwowy lub system Zasilanie ICE, „Odpowiedzialny” za nieprzerwane zapas paliwa do tworzenia mieszanki paliwowo-powietrznej. W skład układu paliwowego wchodzą:

• Zbiornik paliwa- zbiornik do przechowywania benzyny lub oleju napędowego z urządzeniem do pobierania paliwa (pompa).
• Przewody paliwowe- zestaw rurek i węży, przez które silnik otrzymuje „pokarm”.
• Urządzenie mieszające, tj. gaźnik lub wtryskiwacz- specjalny mechanizm do przygotowania mieszanki paliwowo-powietrznej i jej wtrysku do silnika spalinowego.
• Elektroniczna jednostka kontrolująca(ECU) tworzenie i wtrysk mieszanki - in silniki wtryskowe to urządzenie jest „odpowiedzialne” za synchroniczne i efektywna praca w sprawie tworzenia i dostarczania palnej mieszanki do silnika.
• Pompa paliwowa - urządzenie elektryczne do pompowania benzyny lub oleju napędowego do przewodu paliwowego.
• Filtr paliwa jest materiałem eksploatacyjnym do dodatkowego oczyszczania paliwa podczas jego transportu ze zbiornika do silnika.

Schemat układu paliwowego ICE

- System smarowania

Zadaniem układu smarowania silnika spalinowego jest: zmniejszenie siły tarcia i jego destrukcyjny wpływ na części; dywersja części zbędnych ciepło; usunięcie produkty osady węglowe i zużycie; ochrona metal przed korozją... Układ smarowania silnika spalinowego obejmuje:

• Miska olejowa- Zbiornik olej silnikowy... Poziom oleju w misce jest kontrolowany nie tylko specjalną miarką, ale także czujnikiem.
• Pompa olejowa- pompuje olej z palety i dostarcza go do szczegóły, których potrzebujesz silnik przez specjalne wywiercone kanały - „linie”. Pod wpływem grawitacji olej spływa ze smarowanych części z powrotem do miski olejowej, tam gromadzi się i cykl smarowania powtarza się ponownie.
• Filtr oleju wychwytuje i usuwa cząstki stałe z oleju silnikowego z osadów węglowych i produktów zużycia. Wkład filtra jest zawsze wymieniany na nowy przy każdej wymianie oleju silnikowego.
• Chłodnica oleju przeznaczony do chłodzenia oleju silnikowego za pomocą płynu z układu chłodzenia silnika.

Służy układ wydechowy silnika spalinowego do usunięcia zużyty gazy oraz redukcja szumów praca silnika. W nowoczesnej technologii system wydechowy składa się z następujących części (w kolejności spalin z silnika):

• Kolektor wydechowy. Jest to system rur wykonanych z wysokotemperaturowego żeliwa, który odbiera rozżarzone spaliny, gasi ich pierwotny proces oscylacyjny i kieruje je dalej do rury ssącej.
• Rura spustowa- zakrzywiony wylot gazu wykonany z ognioodpornego metalu, popularnie zwany „spodniami”.
• Rezonator, czyli mówiąc językiem potocznym „bank” tłumika to pojemnik, w którym następuje oddzielenie spalin i zmniejszenie ich prędkości.
• Katalizator- urządzenie przeznaczone do oczyszczania i neutralizacji spalin.
• Tłumik- kontener z zespołem specjalnych przegród przeznaczonych do wielokrotnych zmian kierunku przepływu gazu i odpowiednio ich hałasu.

Układ wydechowy silnika spalinowego

- System chłodzenia

Jeśli na motorowerach, skuterach i niedrogie motocykle nadal stosowane system powietrzny chłodzenie silnika - przy nadchodzącym przepływie powietrza, to oczywiście nie wystarczy dla mocniejszej technologii. Działa tutaj układ płynów zaprojektowane chłodzenie dla pochłanianie nadmiaru ciepła na silniku i redukcja obciążeń termicznych o jego szczegółach.

• Kaloryfer system chłodzenia służy do przekazywania nadmiaru ciepła do otoczenia. Składa się z dużej liczby zakrzywionych rurek aluminiowych, żebrowanych w celu dodatkowego rozpraszania ciepła.
• Wentylator zaprojektowany w celu zwiększenia efektu chłodzenia chłodnicy z nadchodzącego strumienia powietrza.
• Pompa wodna(pompa) - „napędza” płyn chłodzący przez „małe” i „duże” koła, zapewniając jego cyrkulację przez silnik i chłodnicę.
• Termostat- specjalny zawór, który zapewnia optymalna temperatura płyn chłodzący uruchamiając go w „małym okręgu”, omijając chłodnicę (przy zimnym silniku) i przez „ duże koło”, Przez chłodnicę - z ciepłym silnikiem.

Dobrze skoordynowana praca tych systemów pomocniczych zapewnia maksymalną moc silnika spalinowego i jego niezawodność.

Podsumowując, należy zauważyć, że w dającej się przewidzieć przyszłości nie oczekuje się pojawienia się godnych konkurentów silnika spalinowego. Istnieją wszelkie powody, by twierdzić, że w swojej nowoczesnej, ulepszonej formie pozostanie przez kilkadziesiąt lat dominującym typem silnika we wszystkich sektorach światowej gospodarki.

Nie będzie przesadą stwierdzenie, że obecnie większość urządzeń samobieżnych jest wyposażona w silniki spalinowe o różnej konstrukcji, wykorzystujące różne zasady działania. W każdym razie, jeśli mówimy o transporcie drogowym. W tym artykule przyjrzymy się bliżej silnikowi spalinowemu. Co to jest, jak działa ta jednostka, jakie są jej zalety i wady, dowiesz się z niej czytając.

Zasada działania silników spalinowych

Główna zasada działania ICE opiera się na fakcie, że paliwo (stałe, płynne lub gazowe) spala się w specjalnie wydzielonej objętości roboczej wewnątrz samego urządzenia, przekształcając energię cieplną w energię mechaniczną.

Mieszanka robocza wchodząca do cylindrów takiego silnika jest sprężana. Po rozpaleniu za pomocą specjalnych urządzeń, nadciśnienie gazy powodujące powrót tłoków cylindrów do ich pierwotnego położenia. Tworzy to stały cykl roboczy, który za pomocą specjalnych mechanizmów przekształca energię kinetyczną w moment obrotowy.

Dziś Urządzenie ICE może mieć trzy główne typy:

• często nazywane płucami;
• czterosuwowa jednostka napędowa dla wyższych mocy znamionowych i wartości wydajności;
• o podwyższonej charakterystyce mocy.

Ponadto istnieją inne modyfikacje podstawowych obwodów, które umożliwiają poprawę niektórych właściwości tego typu elektrowni.

Zalety silników spalinowych

w odróżnieniu jednostki napędowe, przewidując obecność kamer zewnętrznych, silnik spalinowy ma znaczne zalety. Najważniejsze z nich to:

• znacznie bardziej kompaktowe wymiary;
• jeszcze wysokie stawki moc;
• optymalne wartości wydajności.

Należy zaznaczyć, mówiąc o silniku spalinowym, że jest to urządzenie, które w zdecydowanej większości przypadków pozwala na zastosowanie Różne rodzaje paliwo. To może być benzyna olej napędowy, naturalne lub naftowe, a nawet zwykłe drewno.

Ta wszechstronność zapewniła tej koncepcji silnika zasłużoną popularność, wszechobecność i prawdziwie globalną pozycję lidera.

Krótka wycieczka historyczna

Powszechnie przyjmuje się, że silnik spalinowy sięga swojej historii od stworzenia przez Francuza de Rivasa w 1807 roku jednostki tłokowej, która jako paliwo wykorzystywała wodór w stanie skupienia gazowego. I choć od tego czasu urządzenie ICE przeszło znaczące zmiany i modyfikacje, to podstawowe idee tego wynalazku są wykorzystywane do dziś.

Pierwszy czterosuwowy silnik spalinowy został wydany w 1876 roku w Niemczech. W połowie lat 80. XIX wieku w Rosji opracowano gaźnik, który umożliwił pomiar dopływu benzyny do cylindrów silnika.

A pod koniec ubiegłego wieku słynny niemiecki inżynier zaproponował pomysł zapalenia mieszanki palnej pod ciśnieniem, co znacznie zwiększyło moc Charakterystyka lodu oraz wskaźniki efektywności tego typu jednostek, które dotychczas pozostawiały wiele do życzenia. Od tego czasu rozwój silników spalinowych przebiegał głównie drogą doskonalenia, modernizacji i wprowadzania różnych usprawnień.

Główne typy i typy silników spalinowych

Niemniej jednak ponad 100-letnia historia jednostek tego typu pozwoliła na opracowanie kilku głównych typów elektrowni z wewnętrznym spalaniem paliwa. Różnią się od siebie nie tylko składem użytych mieszanina robocza, ale także cechy konstrukcyjne.

Silniki benzynowe

Jak sama nazwa wskazuje, jednostki z tej grupy wykorzystują jako paliwo różne rodzaje benzyny.

Z kolei takie elektrownie zwyczajowo dzieli się na dwie duże grupy:

• Gaźnik. W takich urządzeniach mieszanka paliwowa jest wzbogacana masami powietrza przed wejściem do cylindrów. specjalne urządzenie(gaźnik). Następnie zapala się iskrą elektryczną. Wśród najwybitniejszych przedstawicieli tego typu są modele VAZ, których silnik spalinowy jest bardzo długi czas był wyłącznie typu gaźnika.
• Zastrzyk. Jest to bardziej złożony system, w którym paliwo wtryskiwane jest do cylindrów za pomocą specjalnego kolektora i wtryskiwaczy. To może się zdarzyć jak mechanicznie, oraz za pomocą specjalnego urządzenie elektroniczne... Najbardziej wydajne systemy są uważane za bezpośrednie bezpośredni wtrysk Wspólna Szyna. Zainstalowany w prawie wszystkich nowoczesnych samochodach.

Silniki benzynowe z wtryskiem uznawane są za bardziej ekonomiczne i zapewniają więcej wysoka wydajność... Jednak koszt takich jednostek jest znacznie wyższy, a konserwacja i eksploatacja znacznie trudniejsza.

Silniki Diesla

U zarania istnienia tego typu jednostek bardzo często można było usłyszeć dowcip o silniku spalinowym, że jest to urządzenie, które zjada benzynę jak koń, ale porusza się znacznie wolniej. Wraz z wynalezieniem silnika wysokoprężnego ten żart częściowo stracił na znaczeniu. Głównie dlatego, że olej napędowy jest w stanie znacznie więcej zasilać paliwem Niska jakość... Oznacza to, że jest znacznie tańszy niż benzyna.

Główny podstawowa różnica Spalanie wewnętrzne to brak wymuszonego zapłonu mieszanki paliwowej. Olej napędowy jest wtryskiwany do cylindrów przez specjalne dysze, a poszczególne krople paliwa są zapalane pod wpływem siły nacisku tłoka. Oprócz zalet silnik wysokoprężny ma również szereg wad. Wśród nich są:

• dużo mniej mocy w porównaniu do elektrowni benzynowych;
• duże wymiary i cechy wagowe;
• trudności z uruchomieniem w ekstremalnych warunkach pogodowych i klimatycznych;
• niedostateczna trakcja i tendencja do nieuzasadnionych strat mocy, zwłaszcza przy stosunkowo dużych prędkościach.

Również remont ICE diesel typ z reguły jest znacznie bardziej skomplikowany i kosztowny niż regulacja lub przywracanie wydajności jednostki benzynowej.

Silniki gazowe

Pomimo niskiego kosztu gazu ziemnego wykorzystywanego jako paliwo, urządzenie silnika spalinowego pracującego na gazie jest nieporównywalnie bardziej skomplikowane, co prowadzi do znacznego wzrostu kosztów całego zespołu, w szczególności jego montażu i eksploatacji.

W elektrowniach tego typu skroplone lub gazu ziemnego wchodzi do cylindrów przez system specjalnych skrzyń biegów, kolektorów i dysz. Zapłon mieszanki paliwowej przebiega tak samo jak w gaźniku instalacje benzynowe, - za pomocą iskry elektrycznej pochodzącej ze świecy zapłonowej.

Połączone typy silników spalinowych

Niewiele osób wie o połączeniu Systemy ICE... Co to jest i gdzie jest stosowane?

Nie mówimy oczywiście o nowoczesnych samochodach hybrydowych, które mogą jeździć zarówno na paliwie, jak i na silniku elektrycznym. Kombinowane silniki spalinowe są zwykle nazywane takimi jednostkami, które łączą elementy różnych zasad układów paliwowych. Bardzo jasny przedstawiciel rodziny takich silników to jednostki gazowo-dieselowe. W nich mieszanka paliwowa wchodzi do bloku ICE w prawie taki sam sposób, jak w jednostkach gazowych. Ale paliwo jest zapalane nie za pomocą wyładowania elektrycznego ze świecy, ale z częścią zapłonową oleju napędowego, jak to ma miejsce w konwencjonalnym silniku wysokoprężnym.

Konserwacja i naprawa silników spalinowych

Pomimo dość szerokiej gamy modyfikacji, wszystkie silniki spalinowe mają podobne podstawowe konstrukcje i schematy. Jednak w celu zapewnienia wysokiej jakości usług i Naprawa lodu, trzeba dokładnie znać jego strukturę, rozumieć zasady działania i umieć identyfikować problemy. W tym celu oczywiście konieczne jest dokładne przestudiowanie konstrukcji silników spalinowych. różne rodzaje, aby samemu zrozumieć przeznaczenie niektórych części, zespołów, mechanizmów i systemów. Nie jest to łatwe zadanie, ale bardzo ekscytujące! A co najważniejsze, właściwa rzecz.

Szczególnie dla dociekliwych umysłów, które chcą samodzielnie zrozumieć wszystkie tajemnice i sekrety prawie każdego pojazd, przybliżony Schemat obwodu Silnik spalinowy pokazano na powyższym zdjęciu.

Więc dowiedzieliśmy się, czym jest ta jednostka napędowa.

Zdecydowana większość samochodów wykorzystuje produkty ropopochodne jako paliwo do silników. Podczas spalania tych substancji uwalniane są gazy. V ograniczona przestrzeń tworzą presję. Złożony mechanizm odbiera te obciążenia i przekształca je najpierw w ruch postępowy, a następnie w ruch obrotowy. Na tym opiera się zasada działania silnika spalinowego. Ponadto obrót jest już przenoszony na koła napędowe.

Silnik tłokowy

Jaka jest zaleta takiego mechanizmu? Co dała nowa zasada działania silnika spalinowego? Obecnie wyposażone są w nią nie tylko samochody, ale także pojazdy rolnicze i załadunkowe, lokomotywy, motocykle, motorowery, skutery. Silniki tego typu są instalowane na wyposażenie wojskowe: czołgi, transportery opancerzone, helikoptery, łodzie. Nie zapomnij też o pilarkach, kosiarkach, pompach silnikowych, podstacjach generatorowych i innych urządzenia mobilne w którym do eksploatacji stosuje się olej napędowy, benzynę lub mieszankę gazów.

Przed wynalezieniem zasady spalania wewnętrznego paliwo, zwykle stałe (węgiel, drewno), było spalane w oddzielnej komorze. Do tego wykorzystano kocioł, który podgrzewał wodę. Jako główne źródło siły napędowej użyto pary. Takie mechanizmy były masywne i wymiarowe. Wykorzystywano je do wyposażenia lokomotyw parowozów i statków motorowych. Wynalezienie silnika spalinowego umożliwiło znaczne zmniejszenie wymiarów mechanizmów.

System

Podczas pracy silnika cały czas zachodzi szereg procesów cyklicznych. Muszą być stabilne i odbywać się w ściśle określonym czasie. Ten warunek zapewnia gładka operacja wszystkie systemy.

W przypadku silników wysokoprężnych paliwo nie jest wstępnie kondycjonowane. System zasilania paliwem dostarcza go ze zbiornika i jest podawany pod wysokie ciśnienie na cylindry. Po drodze benzyna jest wstępnie mieszana z powietrzem.

Zasada działania silnika spalinowego jest taka, że ​​układ zapłonowy zapala tę mieszankę, a mechanizm korbowy odbiera, przekształca i przekazuje energię gazów do przekładni. System dystrybucji gazu uwalnia produkty spalania z butli i usuwa je na zewnątrz pojazdu. Po drodze dźwięk wydechu jest zmniejszony.

System smarowania zapewnia możliwość obracania ruchomych części. Jednak powierzchnie trące się nagrzewają. System chłodzenia dba o to, aby temperatura nie przekroczyła dopuszczalne wartości... Chociaż wszystkie procesy odbywają się w tryb automatyczny, nadal muszą być obserwowane. Zapewnia to system sterowania. Przesyła dane do pilota w kabinie kierowcy.

Wystarczająco złożony mechanizm musi mieć ciało. Montowane są w nim główne komponenty i zespoły. Wyposażenie opcjonalne w przypadku systemów zapewniających jego normalne działanie znajduje się w pobliżu i jest montowany na zdejmowanych uchwytach.

Mechanizm korbowy znajduje się w bloku cylindrów. Główny ładunek ze spalonych gazów opałowych jest przenoszony na tłok. Jest połączony z korbowodem wał korbowy który konwertuje ruch translacyjny w rotacyjny.

Blok zawiera również cylinder. Tłok porusza się wzdłuż swojej płaszczyzny wewnętrznej. Wycina się na nim rowki, w których oringi... Jest to konieczne, aby zminimalizować szczelinę między płaszczyznami i stworzyć kompresję.

Głowica cylindra jest przymocowana do górnej części korpusu. Zamontowany jest w nim mechanizm dystrybucji gazu. Składa się z wału z mimośrodami, wahaczami i zaworami. Ich naprzemienne otwieranie i zamykanie zapewnia dopływ paliwa do cylindra, a następnie uwalnianie zużytych produktów spalania.

Miska bloku cylindrów jest montowana do dolnej części korpusu. Olej płynie tam po tym, jak smaruje połączenia trące części zespołów i mechanizmów. Wewnątrz silnika znajdują się również kanały, przez które krąży płyn chłodzący.

Zasada działania silnika spalinowego

Istotą procesu jest przekształcenie jednego rodzaju energii w inny. Dzieje się tak, gdy paliwo jest spalane w ograniczonej przestrzeni cylindra silnika. Gazy uwalniane podczas tego rozszerzają się i wewnątrz przestrzeni roboczej powstaje nadciśnienie. Jest odbierany przez tłok. Może poruszać się w górę iw dół. Tłok jest połączony z wałem korbowym za pomocą korbowodu. W rzeczywistości są to główne części mechanizmu korbowego - główna jednostka odpowiedzialna za przetwarzanie energii chemicznej paliwa na ruch obrotowy wału.

Zasada działania silnika spalinowego opiera się na naprzemiennych cyklach. Gdy tłok porusza się w dół, praca jest zakończona - wał korbowy obraca się pod pewnym kątem. Na jednym końcu zamocowane jest masywne koło zamachowe. Po otrzymaniu przyspieszenia nadal porusza się bezwładnością, co również obraca wał korbowy. Korbowód wypycha teraz tłok do góry. Zajmuje pozycję roboczą i jest ponownie gotowy do przyjęcia energii zapalonego paliwa.

Osobliwości

Zasada działania ICE samochodów osobowych samochody opierają się najczęściej na konwersji energii benzyny palnej. Ciężarówki, ciągniki i specjalny sprzęt wyposażone głównie w silniki wysokoprężne. Jako paliwo może być również stosowany gaz płynny. Silniki Diesla nie mają układu zapłonowego. Zapłon paliwa następuje z wytworzonego ciśnienia w komorze roboczej cylindra.

Cykl roboczy można przeprowadzić w jednym lub dwóch obrotach wału korbowego. W pierwszym przypadku występują cztery skoki: wlot i zapłon paliwa, skok roboczy, sprężanie, wypuszczanie spalin. Silnik dwusuwowy wewnętrzne spalanie pełny cykl wykonuje w jednym obrocie wału korbowego. W tym przypadku w jednym suwie wtryskiwane i sprężane jest paliwo, a w drugim – zapłon, suw roboczy i odprowadzanie spalin. Rolę mechanizmu dystrybucji gazu w silnikach tego typu pełni tłok. Poruszając się w górę i w dół, na przemian otwiera wloty i wyloty paliwa.

z wyjątkiem tłokowe silniki spalinowe, nadal jest turbina, odrzutowiec i silniki kombinowane wewnętrzne spalanie. Przekształcenie w nich energii paliwa na ruch do przodu pojazdu odbywa się według innych zasad. Znacząco różni się również konstrukcja silnika i układów pomocniczych.

Straty

Pomimo tego, że silnik spalinowy wyróżnia się niezawodnością i stabilnością pracy, jego sprawność nie jest wystarczająco wysoka, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. W wymiarze matematycznym Sprawność silnika spalanie wewnętrzne wynosi średnio 30-45%. Sugeruje to, że większość energii paliwa palnego jest marnowana.

Wydajność najlepszych silniki benzynowe może wynosić tylko 30%. I tylko masywne ekonomiczne diesle, których ma dużo mechanizmy uzupełniające a systemy mogą wydajnie przetwarzać do 45% energii paliwa pod względem mocy i użytecznej pracy.

Konstrukcja silnika spalinowego nie może wyeliminować strat. Część paliwa nie ma czasu na spalenie i odchodzi ze spalinami. Kolejną pozycją strat jest zużycie energii na pokonanie różnego rodzaju oporów podczas tarcia współpracujących powierzchni części zespołów i mechanizmów. A trochę więcej poświęca się na aktywację układów silnika, które zapewniają jego normalną i nieprzerwaną pracę.

Takie oznaczenia często można znaleźć na stronach internetowych poświęconych tematy motoryzacyjne, i nie bez powodu nie ma nic trudnego w rozszyfrowaniu tego skrótu, co oznacza, że ​​jest to silnik spalinowy znany wszystkim. ICE to jego skrócona wersja. To jest tak zwany silnik cieplny, główna cecha czyli zamiana energii chemicznej na pracę mechaniczną, poprzez wykonanie określonej listy prac w odpowiedniej kolejności.

Istnieje kilka rodzajów silników: tłokowe, turbinowe i obrotowe. Oczywiście najbardziej na ten moment znany i popularny, jest to silnik tłokowy. Dlatego demontaż i badanie zasady działania zostanie rozważone właśnie na jego przykładzie. I w ogólny schemat a charakter pracy dla wszystkich trzech typów ma podobną zasadę.

Wśród głównych zalet prezentowanego silnika, który otrzymał najszersze zastosowanie, można zauważyć: wszechstronność, autonomię, koszt, niską wagę, zwartość, pojemność wielopaliwową.

Ale mimo tak imponującego odsetka pozytywne strony, jest też wystarczająco dużo niedociągnięć. Należą do nich poziom hałasu, wysoka prędkość wału, toksyczność spalin, krótki zasób, niska wydajność.

W zależności od rodzaju stosowanego paliwa rozróżnia się olej napędowy i benzynę. Te ostatnie są najbardziej poszukiwane i popularne. Wśród gatunki alternatywne Do paliw można stosować gaz ziemny, paliwa z tzw. grupy alkoholowej – etanol, metanol, wodór.

Najbardziej obiecujący w przyszłości może być silnik wodorowy, biorąc pod uwagę większą uwagę na ekologię. W końcu, ten silnik nieobecny szkodliwe emisje... Oprócz silnika wodór jest wykorzystywany do wytwarzania energii elektrycznej dla mechanizmów paliwowych samochodu.

Urządzenie ICE

Wśród głównych elementów silnika spalinowego warto wyróżnić korpus główny, dwa główne mechanizmy (dystrybucja gazu i korba), a także szereg powiązanych układów, takich jak paliwo, dolot, zapłon, chłodzenie, sterowanie, smarowanie i wydech.

Korpus jest zintegrowany z blokiem cylindrów i głowicą bloku. Mechanizm korbowy pozwala zamienić ruchy posuwisto-zwrotne tłoka na ruchy obrotowe wału korbowego. Pasek rozrządu zapewnia terminowe dostarczanie powietrza lub paliwa do układu, a także emisję spalin.

Układ dolotowy odpowiada za dostarczanie powietrza do silnika, a układ paliwowy za paliwo. Współpraca tych układów lub kompleksów zapewnia powstawanie tzw. masy paliwowo-powietrznej. Główne miejsce w system paliwowy przypisane do układu wtryskowego.

Zapłon wykonuje wymuszony zapłon powyższej mieszanki w silnikach benzynowych. V proces diesla trochę łatwiej, ponieważ mieszanina ulega samozapłonowi.

Smarowanie pozwala odciążyć części, między którymi występuje tarcie. Dla terminowych mechanizmów chłodzenia i Części lodu reaguje system chłodzenia. Jeden z ważne funkcje spełnia system wydechowy, co pozwala na usuwanie gazów odlotowych, a także zmniejsza ich hałas i toksyczność.

TRYBUNAŁ, czyli system zarządzania silnikiem zapewnia sterowanie elektroniczne i kontroli wszystkich układów motorycznych i powiązanych zespołów.

Zasada działania

Zasada działania opiera się na efekcie rozprężania się gazów pod wpływem ciepła powstającego podczas spalania mieszanki utworzonej przez układ powietrzno-paliwowy. Dzięki temu realizowany jest ruch tłoków w cylindrach.

Pracuj dla wszystkich silniki tłokowe działa cyklicznie. Oznacza to, że każdy cykl odbywa się w kilku obrotach wału i odpowiednio obejmuje cztery cykle. Tak zwana silniki czterosuwowe... Lista uderzeń: wlot, sprężanie, skok roboczy, wydech.

Gdy wykonywana jest praca suwu ssania i suwu, ruch tłoka jest skierowany w dół. Z tego powodu cykle nie są takie same w każdym z cylindrów. Mając to na uwadze, uzyskuje się płynną i równomierną pracę silnika. Istnieje również silniki dwusuwowe, w nich jeden cykl spalania obejmuje tylko sprężanie i skok roboczy.

Skok dolotowy

Podczas tego suwu oba systemy (dolotowy i paliwowy) zapewniają masę powietrzno-paliwową. Biorąc pod uwagę różną konfigurację silników i konstrukcję, tworzenie mieszanki może nastąpić bezpośrednio w kolektor dolotowy lub w samej komorze spalania. W momencie, gdy rozrządowe zawory dolotowe otwierają się, powietrze lub już mieszanka paliwowo-powietrzna przemieszcza się bezpośrednio do komory spalania, pod wpływem siły podciśnienia, podczas ruchu tłoka.

Cykl kompresji

Podczas sprężania odpowiednie zawory dolotowe są zamknięte, a mieszanka paliwowo-powietrzna w cylindrach jest sprężana.

Skok roboczy

Udarowi temu towarzyszy powstawanie płomienia, w zależności od rodzaju paliwa, jak już wspomniano, na siłę lub niezależnie. W efekcie powstaje duża ilość gazów. A oni z kolei wywierają nacisk na sam tłok, zmuszając go do ruchu w dół. A dzięki mechanizmowi korbowemu ruch tłoka zamieniany jest na ruchy obrotowe, przenoszone na wał korbowy, który z kolei jest wykorzystywany do ruchu samochodu.

Cykl wydania

Podczas pracy nad ostatnim taktem otwórz zawory wydechowe mechanizm, przez który spaliny są usuwane. Następnie są czyszczone, wyciszane i chłodzone. Następnie gazy trafiają do atmosfery.

Jeśli dokładnie przeanalizujesz przeczytane informacje, zrozumiesz, dlaczego ICE mają mały współczynnik przydatne działanie... Mianowicie 40%, tyle pracy wykonuje się w określonym czasie, podczas pracy jednego cylindra. Reszta jednocześnie zapewnia odpowiednio wlot, kompresję i wydech.

Wśród silników obecnie stosowanych, a także obiecujących do zastosowania w transporcie drogowym, należy zwrócić uwagę na następujące typy:

1. Silniki spalinowe, które dzielą się na tłokowe i obrotowo-tłokowe.

2. Silniki z turbiną gazową(GTE).

3. Silniki spalinowe (parowe, Stirlinga).

4. Silniki elektryczne.

5. Silniki kriogeniczne.

6. Silniki bezwładnościowe.

Silniki spalinowe (ICE) są obecnie najpowszechniejszymi silnikami samochodowymi. W tych silnikach paliwo spala się bezpośrednio wewnątrz korpusu roboczego - cylindra (w silnikach tłokowych) lub we wnęce utworzonej przez wirnik i korpus (w silnikach silniki rotacyjne). Główną zaletą silnika spalinowego jest bezpośrednie oddziaływanie produktów spalania na tłok. Pozwala to na osiągnięcie stosunkowo wysokich wartości sprawności cieplnej (TEC).

Wysoka (w porównaniu z innymi rodzajami silników cieplnych) sprawność silników spalinowych, możliwość konstruowania ich w szerokim zakresie pojemności, dość szybki rozruch, niewielka waga i rozmiary, stosunkowo niski koszt i duży zasób doprowadziło do ich szerokiego rozpowszechnienia w różnych dziedzinach działalności. ICE to obecnie praktycznie jedyny rodzaj silników w zespołach napędowych nie tylko samochodów, ale także ciągników, maszyn rolniczych, drogowych, maszyn budowlanych. Elektrownie morskie, lokomotywy i samoloty małej mocy są zwykle reprezentowane przez różne typy silników spalinowych.

Aplikacje ICE

Silniki tłokowe i kombinowane, w zależności od przeznaczenia, produkowane są o mocy od kilkuset watów do 40 000 kW. Główne obszary ich zastosowania:

1. Transport samochodowy, traktory, maszyny rolnicze itp.

2. Transport kolejowy, w tym układy napędowe.

3. Flota morska i rzeczna, łodzie.

4. Lotnictwo na lekkich silnikach.

5. Budownictwo, sprzęt drogowy (koparki, spychacze, zgarniacze, równiarki, dźwigi samojezdne, kompresory, mobilne elektrownie itp.).

6. Elektroenergetyka stacjonarna.

7. Napęd kompresorów, pomp na rurociągach, na platformach wiertniczych.

8. Modele i instalacje modelowe.

9. Sprzęt wojskowy i specjalny.

Klasyfikacja silników spalinowych.

Oznaki Klasyfikacja ICE mogą być różne i determinowane są zarówno przez cel, cechy praktycznego zastosowania, jak i zasady budowy, elementy konstrukcyjne itp. Dlatego przy pewnej konwencji należy zwrócić uwagę na następujące ogólnie przyjęte zasady i znaki klasyfikacji silników tłokowych .

1. Po uzgodnieniu: stacjonarny, przenośny, transportowy (samochód, ciągnik, statek, lotnictwo itp.).

2. Według rodzaju stosowanego paliwa: paliwo lekkie, paliwo ciężkie, gazowe, silniki wielopaliwowe.

3. Zgodnie ze sposobem ładowania cylindrów: silniki czterosuwowe i dwusuwowe.

4. Metodą tworzenia mieszanki: silniki z zewnętrznym i wewnętrznym tworzeniem mieszanki.

5. Metodą zapłonu mieszanki: silniki o zapłonie iskrowym oraz silniki z zapłonem samoczynnym.

6. Zgodnie z konstruktywnym układem cylindrów i schematem: schematy rzędowe i gwiaździste, pionowe i poziome. Oprócz, silniki rzędowe podzielone na V-, W-, H-, Y- i X-kształtne itp. Niektóre opcje układu pokazano na rys..1.1.

7. Zgodnie z metodą chłodzenia silniki dzielą się na chłodzone cieczą i chłodzone powietrzem.

Oprócz wymienionych cech, czasami silniki są klasyfikowane według metod sterowania, prędkości obrotowej, cech cyklu, obecności systemów ciśnieniowych itp.

W nowoczesnych samochodach stosuje się głównie czterosuwowe silniki tłokowe z cylindrami rzędowymi, w kształcie litery V i typu bokser.