Zasada spalania wewnętrznego. Urządzenie silnika spalinowego

Przed rozważeniem problemu jak działa silnik samochodowy, konieczne jest zrozumienie przynajmniej ogólnie jego urządzenia. Każdy samochód ma silnik spalinowy, którego działanie opiera się na zamianie energii cieplnej na energię mechaniczną. Przyjrzyjmy się głębiej temu mechanizmowi.

Jak działa silnik samochodu - badamy schemat urządzenia

Klasyczne urządzenie silnikowe zawiera cylinder i skrzynię korbową, zamknięte na dole palety. Wewnątrz cylindra znajdują się różne pierścienie, które poruszają się w określonej kolejności. Ma kształt szkła, w górnej części znajduje się spód. Aby w końcu zrozumieć, jak zaprojektowano silnik samochodu, musisz wiedzieć, że tłok jest połączony z wałem korbowym za pomocą sworznia tłokowego i korbowodu.

Do płynnego i miękkiego obrotu stosuje się łożyska rodnikowe i korbowodu, które pełnią rolę łożysk. Skład wału korbowego obejmuje policzki, a także szyje główne i korbowody. Wszystkie te części, połączone razem, nazywane są mechanizmem korbowym, który przekształca ruch tłokowy w ruch posuwisto-zwrotny w obrót kołowy.

Górna część cylindra jest zamknięta przez głowicę, w której znajdują się zawory wlotowe i wylotowe. Otwierają się i zamykają zgodnie z ruchem tłoka i ruchem wału korbowego. Aby dokładnie wyobrazić sobie działanie silnika samochodowego, wideo w naszej bibliotece powinno być studiowane tak szczegółowo, jak artykuł. W międzyczasie postaramy się wyrazić jego działanie słowami.

Jak działa silnik samochodu - krótko o złożonych procesach

Granica przemieszczenia tłoka ma więc dwa skrajne położenia - górny i dolny punkt martwy. W pierwszym przypadku tłok znajduje się w maksymalnej odległości od wału korbowego, a drugą opcją jest najmniejsza odległość między tłokiem a wałem korbowym. W celu zapewnienia, że \u200b\u200btłok przechodzi przez martwe punkty bez zatrzymywania, stosuje się koło zamachowe wykonane w postaci tarczy.

Ważnym parametrem dla silników spalinowych jest stopień sprężania, który bezpośrednio wpływa na jego moc i sprawność.

Aby poprawnie zrozumieć zasadę działania silnika samochodowego, należy wiedzieć, że opiera się on na wykorzystaniu pracy gazów rozprężonych podczas procesu podgrzewania, w wyniku czego tłok przemieszcza się między górnymi i dolnymi martwymi punktami. Gdy tłok znajduje się w górnym położeniu, paliwo, które dostaje się do cylindra i miesza się z powietrzem, jest spalane. W rezultacie temperatura gazów i ich ciśnienie znacznie wzrasta.

Gazy wykonują przydatną pracę, dzięki której tłok przesuwa się w dół. Ponadto, poprzez mechanizm korbowy, działanie jest przenoszone na przekładnię, a następnie na koła samochodu. Produkty odpadowe są usuwane z cylindra przez układ wydechowy, a nowa porcja paliwa jest dostarczana na ich miejsce. Cały proces, od doprowadzania paliwa do odprowadzania spalin, nazywany jest cyklem roboczym silnika.

Zasada silnika samochodowego - różnice w modelach

Istnieje kilka głównych rodzajów silników spalinowych. Najprostszy jest silnik rzędowy. Umieszczone w jednym rzędzie sumują się do określonej objętości roboczej. Ale stopniowo niektórzy producenci odchodzili od takiej technologii produkcji do bardziej kompaktowej wersji.

Wiele modeli wykorzystuje konstrukcję silnika w kształcie litery V. Dzięki tej opcji cylindry są ustawione pod kątem do siebie (w granicach 180 stopni). W wielu konstrukcjach liczba cylindrów wynosi od 6 do 12 lub więcej. Może to znacznie zmniejszyć rozmiar liniowy silnika i skrócić jego długość.

Różnorodność silników pozwala więc z powodzeniem stosować je w samochodach różnych celów. Mogą to być standardowe samochody i ciężarówki, a także samochody sportowe i SUV-y. W zależności od rodzaju silnika, następują pewne parametry techniczne całej maszyny.

Przez ponad sto lat silniki spalinowe były wykorzystywane jako elektrownie większości maszyn i mechanizmów. Na początku XX wieku zastąpili silnik parowy zewnętrznego spalania. ICE jest obecnie najbardziej ekonomicznym i wydajnym spośród innych silników. Spójrzmy na urządzenie

Historia stworzenia

Historia tych jednostek rozpoczęła się około 300 lat temu. To wtedy Leonardo Da Vinci opracował pierwszy rysunek prymitywnego silnika. Rozwój tego urządzenia dał impuls do montażu, testowania i ciągłego doskonalenia ICE.

W 1861 r., Zgodnie z rysunkami, które Da Vinci opuścił świat, stworzyli pierwszy silnik dwusuwowy. Wtedy nikt nie pomyślał, że wszystkie samochody i inny sprzęt będą wyposażone w takie instalacje, chociaż wówczas używane były jednostki parowe na urządzeniach kolejowych.

Pierwszym, który zastosował ICE w samochodach, był Henry Ford. Jako pierwszy napisał książkę o konstrukcji i działaniu silników spalinowych. Ford jako pierwszy obliczył sprawność tych silników.

Klasyfikacja ICE

W trakcie rozwoju konstrukcja silnika spalinowego stała się bardziej skomplikowana. Jego nominacja w tym samym czasie pozostała taka sama. Istnieje kilka głównych typów silników spalinowych, które są obecnie najbardziej skuteczne.

Pierwszymi pod względem wydajności i oszczędności są jednostki tłokowe. W tych jednostkach energia wytwarzana ze spalania mieszanki paliwowej jest przekształcana w ruch przez system korbowodów i wału korbowego.

Ogólny układ gaźnikowego silnika spalinowego nie różni się od innych silników. Ale palna mieszanina jest przygotowywana bezpośrednio w gaźniku. Wtrysk przeprowadza się do wspólnego kolektora, skąd pod wpływem próżni mieszanina wchodzi do cylindrów, gdzie następnie zapala się od wyładowania elektrycznego na świecy.

Silnik wtryskowy różni się od gaźnika tym, że paliwo jest dostarczane do każdego cylindra bezpośrednio przez oddzielne dysze. Następnie, po zmieszaniu gazu z powietrzem, paliwo zapala się iskrą świecy.

Silnik Diesla różni się od benzyny. Rozważ krótko urządzenie do spalania wewnętrznego. Nie stosuje się tutaj świec do zapłonu. Paliwo to zapala się pod wysokim ciśnieniem. W rezultacie olej napędowy nagrzewa się. Temperatura przekracza temperaturę spalania. Wtrysk odbywa się za pomocą dysz.

Do silnika spalinowego należą silniki tłokowe obrotowe. W tych urządzeniach energia cieplna ze spalania paliwa działa na wirnik. Ma specjalny kształt i specjalny profil. Trajektoria wirnika jest planetarna (element znajduje się w specjalnej komorze). Wirnik jednocześnie wykonuje ogromną liczbę funkcji - jest to dystrybucja gazu, funkcja wału korbowego i tłoka.

Istnieją silniki spalinowe z turbiną gazową. W tych urządzeniach energia cieplna jest przetwarzana przez wirnik z ostrzami w kształcie klina. Następnie te mechanizmy powodują wirowanie turbiny.

Rozważane są najbardziej niezawodne, nie wymagające konserwacji i ekonomiczne silniki tłokowe. Rotary prawie nigdy nie były stosowane w masowej technologii motoryzacyjnej. Teraz modele samochodów wyposażonych w silniki tłokowe są produkowane wyłącznie przez japońską Mazdę. Chrysler produkował eksperymentalne samochody z silnikami z turbiną gazową w latach 60., a potem żaden producent nie wrócił do tych jednostek. W Związku Radzieckim niektóre modele czołgów i statków desantowych zostały na krótko wyposażone w silniki z turbiną gazową. Ale potem postanowiono porzucić takie jednostki napędowe. Właśnie dlatego rozważamy zaprojektowanie silnika spalinowego - są one najbardziej popularne i skuteczne.

Urządzenie ICE

W obudowie silnika połączonych jest kilka systemów. Jest to blok cylindrów, w którym znajdują się same komory spalania. W tym ostatnim paliwo pali się. Silnik składa się również z mechanizmu korbowego zaprojektowanego do przekształcania energii ruchu tłoków na obrót wału korbowego. W przypadku jednostki napędowej jest także Jego zadanie - zapewnienie terminowego otwierania i zamykania zaworów wlotowych i wylotowych. Silnik nie będzie mógł pracować bez układu wtryskowego, zapłonu, a także bez układu wydechowego.

Podczas uruchamiania agregatu mieszanka paliwa i powietrza jest dostarczana do cylindrów przez otwarte zawory wlotowe. Następnie zapala się od wyładowania elektrycznego na świecy zapłonowej. Gdy mieszanina zapali się i gazy zaczną się rozszerzać, ciśnienie na tłoku wzrośnie. Ten ostatni zostanie wprawiony w ruch i spowoduje obrót wału korbowego.

Urządzenie i działanie są takie, że silnik działa w określonych cyklach. Cykle te są ciągle powtarzane z wysoką częstotliwością. Zapewnia to ciągły obrót wału korbowego.

Zasada działania dwusuwowego ICE

Po uruchomieniu silnika tłok napędzany przez obracanie wału korbowego zaczyna się poruszać. Gdy osiągnie najniższy punkt i zacznie się poruszać w górę, paliwo jest dostarczane do cylindra.

Podczas ruchu w górę tłok ściska mieszaninę. Gdy osiągnie górny martwy punkt, świeca zapala mieszankę z powodu wyładowania elektrycznego. Gazy natychmiast się rozszerzają i popychają tłok w dół.

Następnie otwiera się zawór wydechowy cylindra i produkty spalania opuszczają cylindry do układu wydechowego. Następnie, ponownie osiągając dolny punkt, tłok zacznie się przesuwać w górę. Wał korbowy wykona jeden obrót.

Po rozpoczęciu nowego ruchu tłoka zawory dolotowe ponownie się otworzą i mieszanka paliwowa zostanie dostarczona. Zajmie całą objętość zajmowaną przez produkty spalania, a cykl powtórzy się ponownie. Ze względu na fakt, że tłoki w takich silnikach działają tylko w dwóch cyklach, wykonuje się mniej ruchów, w przeciwieństwie do czterosuwowych silników ICE. Utrata tarcia części jest zmniejszona. Ale te silniki stają się cieplejsze.

W agregatach dwusuwowych tłok pełni również rolę mechanizmu dystrybucji gazu. W trakcie ruchu otwierają się i zamykają otwory i otwory do pobierania mieszanki paliwowej i uwalniania spalin. Najgorsza wymiana gazu w porównaniu do silników czterosuwowych jest główną wadą takich silników. W momencie produkcji spalin moc jest znacznie tracona.

Silniki dwusuwowe są obecnie stosowane w motorowerach, skuterach, łodziach, piłach spalinowych i innym sprzęcie małej mocy.

Czterosuwowy

Urządzenie tego typu silnika spalinowego różni się nieznacznie od silnika dwusuwowego. Zasada działania jest również nieco inna. Istnieją cztery cykle zegara na obrót.

Pierwszy skok to doprowadzenie palnej mieszanki do cylindra silnika. Silnik pod wpływem próżni zasysa mieszaninę do cylindra. Tłok w cylindrze spada w tym momencie. Zawór wlotowy jest otwarty, a rozpylona benzyna dostaje się do komory spalania z powietrzem.

Dalej jest beat kompresji. Zawór wlotowy zamyka się, a tłok przesuwa się w górę. W takim przypadku mieszanina w cylindrze jest znacznie ściśnięta. Z powodu ciśnienia mieszanina nagrzewa się. Ciśnienie zwiększa koncentrację.

Następnie następuje trzeci cykl roboczy. Gdy tłok prawie osiągnie górne położenie, włącza się układ zapłonowy. Iskra skacze na świecę, a mieszanina zapala się. Ze względu na natychmiastowe rozszerzanie się gazów i propagację energii wybuchu tłok porusza się w dół pod ciśnieniem. Ten cykl pracy silnika czterosuwowego jest główny. Pozostałe trzy środki nie wpływają na tworzenie utworu i mają charakter pomocniczy.

Przy czwartym takcie rozpoczyna się faza wydania. Gdy tłok dotrze do dna komory spalania, zawór wylotowy otwiera się, a spaliny najpierw wychodzą do układu wydechowego, a następnie do atmosfery.

Oto takie urządzenie i zasada działania czterosuwowego silnika spalinowego, który jest zainstalowany pod maskami większości samochodów.

Systemy pomocnicze

Zbadaliśmy projekt silnika spalinowego. Ale żaden silnik nie mógłby działać, gdyby nie był wyposażony w dodatkowe systemy. Porozmawiamy o nich poniżej.

Zapłon

Ten system jest częścią sprzętu elektrycznego. Został zaprojektowany tak, aby tworzyć iskry, które zapalają mieszankę paliwową.

System zawiera baterię i generator, wyłącznik zapłonu, cewkę, a także specjalne urządzenie - dystrybutor zapłonu.

Układ dolotowy

Jest to konieczne, aby powietrze wchodziło do silnika bez żadnych zakłóceń. Tlen jest potrzebny do utworzenia mieszaniny. Sam gaz się nie pali. Należy zauważyć, że w gaźnikach wlot jest tylko filtrem i kanałami powietrznymi. Układ dolotowy nowoczesnych samochodów jest bardziej złożony. Obejmuje wlot powietrza w postaci dysz, filtr, przepustnicę, a także kolektor dolotowy.

System zasilania

Z zasady budowy silnika spalinowego wiemy, że silnik musi coś spalić. To benzyna lub olej napędowy. Układ zasilania zapewnia zasilanie paliwem podczas pracy silnika.

W najbardziej prymitywnym przypadku system ten składa się ze zbiornika, a także przewodu paliwowego, filtra i pompy, które dostarczają paliwo do gaźnika. W samochodach z wtryskiem układ zasilania jest kontrolowany przez ECU.

Układ smarowania

Układ smarowania obejmuje pompę oleju, miskę olejową, filtr do czyszczenia oleju. Silniki wysokoprężne i mocne silniki benzynowe mają również chłodnicę do czyszczenia smaru. Pompa napędzana jest przez wał korbowy.

Wniosek

Właśnie tym jest silnik spalinowy. Sprawdziliśmy urządzenie i zasadę jego działania, a teraz jest jasne, jak działa samochód, piła łańcuchowa lub generator diesla.

To  kategoria:

Ogólne informacje o równiarkach silnikowych

Zasada działania silnika spalinowego

Silnik spalinowy wewnętrznego spalania (ICE) to tłokowy silnik cieplny, w którym energia cieplna wytwarzana w cylindrach podczas spalania palnej mieszanki jest przekształcana w energię mechaniczną w wyniku oddziaływania na tłoki gazowych produktów spalania o wysokim ciśnieniu i temperaturze (do 2400 ° C i 8 MPa ) W tym przypadku tłoki poruszające się pod ciśnieniem produktów spalania powodują obracanie się wału korbowego silnika przez mechanizm korbowy, a przez to przekładnię maszyny.

Schemat ideowy silnika spalinowego pokazano na ryc. 6.1 Pokazuje, że tłok może poruszać się w cylindrze od skrajnego górnego położenia lub górnego martwego punktu (TDC), do skrajnie dolnego położenia lub do dolnego martwego punktu (BDC), w odległości odpowiadającej skokowi tłoka.

Z BDC tłok może poruszać się tylko do BDC. Zatem podwójny skok tłoka (góra i dół) odpowiada pełnemu obrotowi wału. Oznacza to, że jeśli na czas dostanie się palną mieszankę do cylindra, jej sprężenie i spalanie, a następnie usunięcie produktów spalania i nowe wypełnienie cylindra palną mieszanką, możliwe jest osiągnięcie stałego obrotu wału korbowego silnika. To jest podstawa pracy ICE. Całość powtarzania się w pewnej sekwencji procesów pobierania mieszaniny palnej, jej sprężania, spalania z późniejszym rozprężaniem i uwalnianiem produktów spalania do atmosfery nazywa się cyklem roboczym ICE. Część cyklu roboczego odpowiadająca ruchowi tłoka z jednej skrajnej pozycji do drugiej nazywa się uderzeniem.

Jeżeli pełny cykl pracy ICE zostanie zakończony w czterech cyklach (4 suwach tłoka), tj. W dwóch pełnych obrotach wału korbowego, wówczas taki silnik nazywa się czterosuwem; jeżeli cykl roboczy składa się z dwóch cykli (2 suwów tłoka), silnik uznaje się za dwusuwowy. Na ryc. Rysunek 6.1 pokazuje, że wnęka cylindra komunikuje się ze środowiskiem zewnętrznym przez dwa otwory, zamknięte zaworami lub w inny sposób. Jeden z otworów jest wlotem i jest przeznaczony do wlotu palnej mieszanki lub powietrza, drugi jest wylotem i służy do uwalniania produktów spalania. Otwory wlotowe i wylotowe mogą się na przemian całkowicie pokrywać lub zamykać.

Gdy tłok znajduje się w najwyższym położeniu, nad nim pozostaje wolna przestrzeń o objętości Us, która jest tak zwaną komorą spalania. Kiedy tłok przesuwa się do BDC w cylindrze, uwalniana jest objętość U, zwana robotnikiem, która wraz z objętością komory spalania Vc tworzy całkowitą objętość cylindra: V „\u003d Us + Vp. Tak więc tłok, poruszając się w przeciwnym kierunku od BDC do TDC, zmienia objętość cylindra z V „na VQ, czyli wielokrotnie kompresuje substancje gazowe. Dlatego stosunek całkowitej objętości butli Vn do objętości komory spalania VQ pokazuje tak zwany stopień sprężania w cylindrze e \u003d Vn / Vc, tj. Stosunek sprężania palnej mieszanki w momencie jej zapłonu. Wartość ta zależy od konstrukcji silnika spalinowego. Tak więc dla silników Diesla osiąga wartość 14 ... 22, a dla gaźnika 6 ... 10. Kiedy objętość robocza jednego cylindra Vp jest pomnożona przez ich liczbę, uzyskiwana jest objętość robocza silnika.

Ryc. 6.1 Schemat ideowy silnika spalinowego

W zależności od rodzaju zastosowanego paliwa silnikami spalinowymi mogą być olej napędowy (stosuje się olej napędowy) i gaźnik (paliwo to benzyna, gaz). W równiarkach silnikowych głównymi silnikami są wielocylindrowe czterosuwowe silniki wysokoprężne, ponieważ jako silniki rozruchowe wykorzystują jednocylindrowe dwusuwowe silniki benzynowe. Ogólnie zasady działania silników Diesla i gaźników są podobne. Główną różnicą jest to, że w silnikach gaźnikowych stosuje się specjalny elektryczny układ zapłonowy w cylindrach, aby zapalić mieszankę roboczą (mieszankę par paliwa, powietrza, gazów resztkowych), a w silnikach wysokoprężnych zapłon paliwa wtryskiwanego pod wysokim ciśnieniem do komory spalania pochodzi z wysoka temperatura powietrza przekraczająca temperaturę zapłonu mieszanki paliwa i powietrza sprężonego w komorze spalania przez tłok. Ponadto w silnikach wysokoprężnych najpierw cylindry są wypełnione powietrzem, a nie mieszaniną łatwopalną (mieszaniną drobno rozpylonych płynnych lub gazowych paliw z powietrzem), podobnie jak w gaźnikach, a powietrze jest sprężane, a nie mieszaniną palną (a zatem stopniem sprężania, temperatury i ciśnienia w cylindrach silniki diesla są wyższe niż silniki gaźnikowe). W związku z tym w przypadku silników Diesla wymagany jest specjalny układ wtrysku paliwa pod ciśnieniem, natomiast w silnikach gaźnikowych palna mieszanina pochodzi z próżni wytwarzanej przez tłoki.

Zasada działania czterosuwowego silnika wysokoprężnego. Pierwszy skok to wlot powietrza (ryc. 6.2, a), gdy tłok przesuwa się z TDC do BDC z powodu podciśnienia wytwarzanego w cylindrze przez otwarty zawór wlotowy, który otwiera się przed tłokiem w TDC i zamyka się z opóźnieniem, gdy tłok osiągnie BDC.

Ryc. 6.2 Zasada działania czterosuwowego silnika wysokoprężnego: a - pierwszy cykl - wlot powietrza; 6 - drugi krok - sprężanie powietrza; w - trzecim kroku - ruch roboczy; 4. cykl czwarty - emisja spalin; 1 - wał korbowy; 2 - pręt; 3 - tłok; 4 - zawór wlotowy; 5 - dysza; 6 - zawór wydechowy; 7 - cylinder

Drugi cykl - sprężanie powietrza (ryc. 6.2.6) ma miejsce, gdy tłok przesuwa się z BDC do TDC przy zamkniętych zaworach wlotowym i wylotowym. Pod koniec sprężania ciśnienie powietrza osiąga 3 ... 4 MPa w temperaturze powyżej 500 ° C. W momencie, gdy tłok nie osiąga nieco TDC, paliwo jest wtryskiwane za pomocą dyszy o ciśnieniu 20 ... 40 MPa. W ogrzanym powietrzu rozpylone paliwo samorzutnie zapala się i pali.

Trzeci krok - skok roboczy (ryc. 6.2, c) ma miejsce, gdy kończy się spalanie paliwa i rozprężanie produktów spalania, czemu towarzyszy ruch tłoka z TDC do BDC. W celu lepszego późniejszego oczyszczenia komory cylindra ze spalin, zawór wylotowy otwiera się, aż tłok zbliży się do BDC.

Czwarty cykl - zrzut spalin (ryc. 6.2, d) jest wykonywany, gdy tłok przesuwa się z BDC do TDC, gdy zawór wydechowy jest otwarty. Następnie cykl pracy silnika jest powtarzany.

Zasada działania dwusuwowego silnika gaźnika. W przeciwieństwie do silnika Diesla, gaźnik jest stosowany do utworzenia palnej mieszanki, a układ zapłonowy ze świecą włożoną do głowicy cylindra służy do zapłonu palnej mieszanki (ryc. 6.3). W przeciwieństwie do czterosuwowego silnika gaźnika, dwusuwowy silnik z przedmuchem z komory korbowej nie ma zaworów, a otwory wlotowe i wylotowe są blokowane przez sam tłok. Ponadto istnieje otwór odpowietrzający, a szczelna skrzynia korbowa silnika służy do dostarczania palnej mieszanki z gaźnika do cylindra.

W jednym cyklu silnika dwusuwowego nie jeden, ale dwa opisane powyżej procesy są skoncentrowane.

Pierwszy skok - skok tłoka (ryc. 6.3, a, b) rozpoczyna się, gdy tłok, po zamknięciu otworów wydechowych i przedmuchiwania oraz otwarcia wlotu, zbliża się do TDC. Następnie uruchamia się świeca, iskra, z której zapala się sprężona mieszanina robocza, gwałtownie wzrasta temperatura i ciśnienie w komorze spalania (do 2,5 MPa). Tłok, poruszając się w dół pod ciśnieniem, najpierw zamyka wlot i zaczyna sprężać mieszaninę roboczą w skrzyni korbowej 8 silnika, a następnie otwiera wylot 2 i przedmuch, przez który gazy spalinowe są usuwane ze skrzyni korbowej pod ciśnieniem (0,1 MPa) mieszaniny roboczej i przedmuchiwane wnęka robocza cylindra. Jednocześnie reflektor zamontowany na głowicy tłoka kieruje mieszankę roboczą przez komorę cylindra, przyczyniając się do czyszczenia produktów spalania. Gdy tłok dotrze do BDC, zaczyna się jego ruch w górę.

Ryc. 6.3 Zasada działania dwusuwowego silnika gaźnika: a - początek skoku tłoka; b-koniec skoku tłoka; 1 - wlot; 2 - wylot; 3 - korbowód; 4 - cylinder; 5 - tłok; 6 - świeca; 7 - otwór do usuwania; 8 - skrzynka; 9-wał korbowy; 10-węglowodanów

Drugi etap - sprężanie mieszanki roboczej rozpoczyna się od ciągłego usuwania spalin i wlotu do przestrzeni tłoka mieszanki roboczej. Gdy tłok porusza się w górę, otwór oczyszczający jest najpierw blokowany, a następnie otwór wylotowy, po czym mieszanina robocza jest sprężana podczas całego ruchu tłoka do TDC. W tym momencie, gdy dolna krawędź tłoka otwiera wlot, rozpoczyna się wlot palnej mieszanki do skrzyni korbowej (do przestrzeni podtłokowej). Następnie cykl pracy jest powtarzany.

Zasada i cechy działania tłokowych ICE ustaliły, że mają one następujące podstawowe mechanizmy i układy: mechanizm korbowy, który przekształca ruch tłokowy tłoka pod wpływem ciśnienia gazu w ruch obrotowy wału korbowego; mechanizm dystrybucji gazu, przeznaczony do szybkiego napełniania butli palną mieszanką lub powietrzem oraz do uwalniania spalin do atmosfery; układ smarowania zaprojektowany do czyszczenia i dostarczania ilości oleju potrzebnej do smarowania i chłodzenia tych powierzchni na współpracujących powierzchniach silnika; układ chłodzenia stosowany do chłodzenia wszystkich podgrzewanych części silnika poprzez usuwanie z nich ciepła; system zasilania przeznaczony do dostarczania odmierzonej ilości paliwa lub palnej mieszanki do cylindrów w stanie rozpylonym; układ zapłonowy (w przypadku silników gaźnikowych), który służy do wymuszonego zapłonu mieszaniny roboczej w cylindrach; układ rozruchowy zaprojektowany do szybkiego i pewnego uruchamiania silnika w każdych warunkach temperaturowych.

Działanie silnika spalinowego wewnętrznego spalania charakteryzuje się takim parametrem, jak moc efektywna N3, która jest mocą usuwaną z wału korbowego silnika w celu zapewnienia użytecznej pracy. Moc jest podana w paszporcie silnika. Ponadto paszport podaje również charakterystykę regulacyjną silnika, tj. Zależność mocy i momentu obrotowego na wale silnika od jego prędkości.

Silnik spalinowy to silnik cieplny, w którym część energii chemicznej palącego się paliwa jest przetwarzana na energię mechaniczną. Znaczącym podziałem silników na kategorie jest podział cyklu roboczego na 2 i 4 suw; zgodnie ze sposobem przygotowania mieszanki palnej - z wytworzeniem mieszaniny zewnętrznej (w szczególności gaźnika) i wewnętrznej (np. silniki Diesla); według typu konwertera energii, ICE są podzielone na tłoki, turbiny, strumienie i połączone.

Sprawność silnika spalinowego wynosi 0,4-0,5. Pierwszy ICE został zaprojektowany przez E. Lenoira w 1860 r. W tym artykule rozważymy czterosuwowy silnik spalinowy najczęściej stosowany w przemyśle motoryzacyjnym.

Czterosuwowy silnik został po raz pierwszy wprowadzony przez Nikolausa Otto w 1876 roku i dlatego jest również nazywany silnikiem cyklicznym Otto. Bardziej kompetentną nazwą takiego cyklu jest cykl czterosuwowy. Jest to obecnie najczęstszy rodzaj silnika do samochodów.

Zasada działania silnika spalinowego (ICE)

Tak więc cykl silnika dzieli się na następujące etapy:

• Cykl ssania
• Udar kompresyjny
• Skok przedłużenia lub skok.
• Zwolnij rytm.

Siła z poruszającego się tłoka cylindra przez wał korbowy jest przekształcana w ruch obrotowy wału silnika. Część energii obrotowej jest zużywana na powrót tłoków do ich pierwotnego stanu, aby zakończyć nowy cykl. Konstrukcja wału określa różne położenie tłoków w różnych cylindrach w danym momencie. Zatem im więcej cylindrów znajduje się w silniku, tym bardziej ogólnie obrót wału jest bardziej równomierny.

Zgodnie z rozmieszczeniem cylindrów silniki dzielą się na kilka typów:

a) silniki z cylindrami pionowymi lub pochyłymi w jednym rzędzie

B) W kształcie litery V ze wzajemnym ustawieniem cylindrów pod kątem w postaci litery łacińskiej V:

D) Silniki z przeciwnymi cylindrami. Nazywa się to „przeciwstawnym”, cylindry w nim umieszczone są pod kątem 180 stopni:

Mechanizm dystrybucji gazu w silniku podczas suwu wydechowego zapewnia czyszczenie cylindrów z produktów spalania (spalin), a cylindry są napełniane nową porcją mieszanki paliwowo-powietrznej przy suwie ssania.

Układ zapłonowy wytwarza wyładowanie o wysokim napięciu i przenosi je do wtyczki cylindra za pomocą drutu o wysokim napięciu. Zapłon jest kontrolowany przez dystrybutora, którego przewody są odpowiednie dla każdej świecy. Kubek został zaprojektowany w taki sposób, aby zrzut odbywał się dokładnie w cylindrze, w którym tłok w tej chwili przechodzi przez punkt największego sprężenia mieszanki paliwowej. Jeśli mieszanina zapali się wcześniej, ciśnienie gazu będzie działać wbrew jego przebiegowi, jeśli później - energia uwolniona przez ekspansję gazów nie zostanie w pełni wykorzystana.

Aby uruchomić silnik, należy podać początkowy ruch. Aby to zrobić, użyj układu rozruchowego (patrz artykuł „Jak rozrusznik”) z elektrycznego rozrusznika silnika.

Zalety silników benzynowych

• Niższy poziom hałasu i wibracji w porównaniu do oleju napędowego;
• Wielka moc przy równej wielkości silnika;
• Możliwość pracy przy dużych prędkościach, bez poważnych konsekwencji dla silnika.

Wady silników benzynowych

• Większe zużycie paliwa niż olej napędowy i wyższe wymagania dotyczące jego jakości;
• Potrzeba dostępności i ciągłej pracy układu zapłonu paliwa;
• Najwyższą moc benzyny ICE uzyskuje się w wąskim zakresie prędkości.

Takie oznaczenia często można znaleźć na stronach poświęconych tematyce motoryzacyjnej i nie na próżno odszyfrowanie tego skrótu nie jest niczym skomplikowanym, co oznacza, że \u200b\u200bjest to znany silnik spalinowy. ICE to jego skrócona wersja. Jest to tak zwany silnik cieplny, którego główną cechą jest zamiana energii chemicznej w pracę mechaniczną poprzez wykonanie określonej listy prac w odpowiedniej kolejności.

Istnieje kilka rodzajów silników: tłok, turbina gazowa i tłok obrotowy. Oczywiście najbardziej znanym i popularnym w tej chwili jest silnik tłokowy. Dlatego demontaż i studium zasady działania zostaną dokładnie rozważone na jego przykładzie. Ogólnie rzecz biorąc, schemat i charakter pracy dla wszystkich trzech rodzajów mają podobną zasadę.

Wśród głównych zalet prezentowanego silnika, który otrzymał najszersze zastosowanie, można zauważyć: uniwersalność, autonomię, koszt, niską masę, kompaktowość, wielopaliwowy.

Ale pomimo tak imponującego odsetka pozytywnych aspektów, jest też wystarczająco dużo niedociągnięć. Należą do nich poziom hałasu, wysoka częstotliwość obrotów wału, toksyczność spalin, niski zasób, niski współczynnik użytecznej pracy.

W zależności od rodzaju zastosowanego paliwa rozróżnia się olej napędowy i benzynę. Te ostatnie są najbardziej poszukiwane i popularne. Wśród paliw alternatywnych można zastosować gaz ziemny, tzw. Paliwa z grupy alkoholowej - etanol, metanol, wodór.

Jest to silnik wodorowy, który może stać się najbardziej obiecujący w przyszłości, biorąc pod uwagę obecnie zwiększoną uwagę na ekologię. W końcu ten silnik nie ma szkodliwych emisji. Oprócz silnika wodór jest wykorzystywany do wytwarzania energii elektrycznej dla mechanizmów paliwowych samochodu.

Urządzenie ICE

Wśród głównych elementów silnika spalinowego warto wyróżnić główny korpus, dwa główne mechanizmy (dystrybucja gazu i korba), a także szereg powiązanych układów w postaci paliwa, wlotu, zapłonu, chłodzenia, kontroli, smarowania, wydechu.

Obudowa jest zintegrowana z blokiem cylindrów i głowicą cylindrów. Mechanizm korbowy umożliwia przekształcenie ruchu tłokowego tłoka w ruch obrotowy wału korbowego. Czas zapewnia terminowe dostarczanie powietrza lub paliwa do systemu, a także emisję spalin.

Układ dolotowy odpowiada za zasilanie silnika powietrzem, a układ paliwowy za paliwo. Wspólna praca tych układów lub kompleksów zapewnia tworzenie się tak zwanej masy paliwowo-powietrznej. Główne miejsce w układzie paliwowym zajmuje układ wtryskowy.

Zapłon powoduje wymuszone zapalenie powyższej mieszanki w silnikach benzynowych. W przypadku oleju napędowego proces jest nieco prostszy, ponieważ mieszanina ulega samozapłonowi.

Smarowanie pozwala zmniejszyć obciążenie części, między którymi występuje tarcie. Za chłodzenie mechanizmów i części silnika spalinowego na czas odpowiedzialny jest układ chłodzenia. Jedną z ważnych funkcji jest układ wydechowy, który umożliwia usuwanie spalin, a także zmniejsza ich hałas i toksyczność.

TRYBUNAŁ, czyli układ sterowania silnikiem zapewnia elektroniczne sterowanie i zarządzanie wszystkimi układami silnika i powiązanymi układami.

Zasada działania

Zasada działania opiera się na działaniu ekspansji gazu pod wpływem ciepła powstającego podczas spalania mieszanki utworzonej przez układ powietrzno-paliwowy. Dzięki temu tłoki poruszają się w cylindrach.

Prace na wszystkich silnikach tłokowych wykonywane są cyklicznie. Oznacza to, że każdy cykl występuje w kilku obrotach wału i odpowiednio obejmuje cztery cykle zegarowe. Tak zwane silniki czterosuwowe. Lista tyknięć: wlot, kompresja, skok, wydech.

Po wykonaniu suwu wlotowego i suwu tłok przesuwa się w kierunku dna. Z tego powodu cykliczność nie pokrywa się w każdym z cylindrów. Mając to na uwadze, uzyskuje się płynność i jednolitość pracy silnika. Istnieją silniki dwusuwowe, w których jeden cykl spalania obejmuje tylko sprężanie i skok.

Cykl ssania

Podczas tego cyklu oba układy (wlotowy i paliwowy) zapewniają formowanie się masy powietrzno-paliwowej. Biorąc pod uwagę inną konfigurację silników i konstrukcję, tworzenie się mieszaniny może zachodzić bezpośrednio w kolektorze dolotowym lub w samej komorze spalania. W momencie otwarcia zaworów wlotowych rozrządu, powietrze lub już mieszanina paliwowo-powietrzna przemieszcza się bezpośrednio do komory spalania, pod wpływem siły próżni, podczas ruchu tłoka.

Cykl kompresji

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

Udar roboczy

Cyklowi temu towarzyszy tworzenie się płomienia, w zależności od rodzaju paliwa, jak już wspomniano na siłę lub niezależnie. W wyniku tego powstaje duża ilość gazu. A te z kolei naciskają na sam tłok, zmuszając go do opuszczenia. A dzięki mechanizmowi korbowemu ruch tłoka przekształca się w ruchy obrotowe przenoszone na wał korbowy, który z kolei służy do poruszania samochodem.

Release Beat

Podczas ostatniego suwu otwierają się zawory wydechowe mechanizmu, przez które usuwane są gazy spalinowe. Następnie są czyszczone, redukowane hałas i chłodzone. Następnie gazy są wysyłane do atmosfery.

Jeśli dokładnie przeanalizujesz przeczytane informacje, możesz zrozumieć, dlaczego to właśnie ICE ma mały współczynnik wydajności. Mianowicie 40%, dokładnie tyle pracy wykonuje się w określonym czasie, podczas pracy jednego cylindra. Reszta jednocześnie zapewnia odpowiednio wlot, kompresję i wydech.