Każdy z nas ma jakiś samochód, ale tylko nieliczni kierowcy zastanawiają się, jak działa silnik samochodu. Konieczne jest również zrozumienie, że tylko specjaliści pracujący na stacji paliw muszą w pełni znać urządzenie silnika samochodowego. Na przykład wielu z nas ma różne urządzenia elektroniczne, ale to nie znaczy, że musimy rozumieć, jak one działają. Po prostu używamy ich zgodnie z ich przeznaczeniem. Jednak sytuacja z samochodem jest trochę inna.

Wszyscy to rozumiemy pojawienie się usterek w silniku samochodowym bezpośrednio wpływa na nasze zdrowie i życie. Jakość jazdy, a także bezpieczeństwo osób w samochodzie często zależy od prawidłowej pracy jednostki napędowej. Z tego powodu zalecamy zapoznanie się z tym artykułem o tym, jak działa silnik samochodowy i z czego się składa.

Historia rozwoju silników samochodowych

W tłumaczeniu z oryginalnego języka łacińskiego silnik lub silnik oznacza „jazdę”. Dziś silnik jest specyficznym urządzeniem, które ma zamieniać jeden z rodzajów energii na mechaniczną. Najpopularniejsze są dziś silniki spalinowe, których rodzaje są różne. Pierwszy taki silnik pojawił się w 1801 roku, kiedy Philippe Le Bon z Francji opatentował silnik zasilany gazem lampowym. Następnie swoje projekty zaprezentowali August Otto i Jean Etienne Lenoir. Wiadomo, że August Otto jako pierwszy opatentował silnik 4-suwowy. Do tej pory konstrukcja silnika praktycznie się nie zmieniła.

W 1872 r. zadebiutował amerykański silnik napędzany naftą. Jednak tę próbę trudno nazwać udaną, ponieważ nafta normalnie nie mogła wybuchnąć w butlach. Po 10 latach Gottlieb Daimler zaprezentował swoją wersję silnika, który był zasilany benzyną i działał całkiem nieźle.

Rozważać nowoczesne typy silników samochodowych i dowiedz się, do którego należy Twój samochód.

Rodzaje silników samochodowych

Ponieważ silnik spalinowy jest uważany za najczęstszy w naszych czasach, rozważ typy silników, w które są obecnie wyposażone prawie wszystkie samochody. ICE nie jest najlepszym typem silnika, ale jest używany w wielu pojazdach.

Klasyfikacja silników samochodowych:

• Silniki Diesla. Olej napędowy dostarczany jest do cylindrów za pomocą specjalnych dysz. Silniki te nie potrzebują energii elektrycznej do działania. Potrzebują go tylko do uruchomienia jednostki napędowej.
• Silniki benzynowe. Są również zastrzykami. Obecnie stosuje się kilka rodzajów systemów wtryskowych i. Takie silniki pracują na benzynie.
• Silniki gazowe. Silniki te mogą używać sprężonego lub skroplonego gazu. Gazy te powstają w wyniku przetwarzania drewna, węgla lub torfu na paliwa gazowe.

Działanie i konstrukcja silnika spalinowego

Zasada działania silnika samochodowego- to pytanie, które interesuje prawie każdego właściciela samochodu. Podczas pierwszej znajomości konstrukcji silnika wszystko wygląda na bardzo skomplikowane. Jednak w rzeczywistości, przy pomocy dokładnych badań, konstrukcja silnika staje się całkiem zrozumiała. W razie potrzeby wiedzę o zasadzie działania silnika można wykorzystać w życiu.

1. Blok cylindrów to rodzaj obudowy silnika. Wewnątrz znajduje się system kanałów, który służy do chłodzenia i smarowania jednostki napędowej. Służy jako podstawa do dodatkowego wyposażenia takiego jak skrzynia korbowa itp.

2. Tłok, który jest pustym metalowym szkłem. W jego górnej części znajdują się „rowki” na pierścienie tłokowe.

3. Pierścienie tłokowe. Pierścienie znajdujące się na dole nazywane są pierścieniami zgarniającymi olej, a górne nazywane są pierścieniami dociskowymi. Górne pierścienie zapewniają wysoki poziom kompresji lub kompresji mieszanki paliwowo-powietrznej. Pierścienie służą do zapewnienia szczelności komory spalania, a także jako uszczelnienia zapobiegające przedostawaniu się oleju do komory spalania.

4. Mechanizm korbowy. Odpowiada za przekazywanie posuwisto-zwrotnej energii ruchu tłoka na wał korbowy silnika.

Wielu kierowców nie wie, że w rzeczywistości zasada działania silnika spalinowego jest dość prosta. Najpierw wchodzi do komory spalania z dysz, gdzie miesza się z powietrzem. Następnie emituje iskrę, która zapala mieszankę paliwowo-powietrzną, powodując jej wybuch. Powstające w wyniku tego gazy przesuwają tłok w dół, podczas którego przenosi on odpowiedni ruch na wał korbowy. Wał korbowy zaczyna obracać skrzynię biegów. Następnie zestaw specjalnych kół zębatych przenosi ruch na koła przedniej lub tylnej osi (w zależności od napędu, może na wszystkie cztery).

Tak działa silnik samochodowy. Teraz nie da się oszukać pozbawionych skrupułów specjalistów, którzy podejmą się naprawy jednostki napędowej twojego samochodu.

Silnik spalinowy jest tak nazywany, ponieważ paliwo zapalane jest bezpośrednio w jego komorze roboczej, a nie w dodatkowych mediach zewnętrznych. Zasada działania silnika spalinowego opiera się na fizycznym efekcie rozszerzalności cieplnej gazów powstających podczas spalania mieszanki paliwowo-powietrznej pod ciśnieniem wewnątrz cylindrów silnika. Energia uwalniana w tym procesie zamieniana jest na pracę mechaniczną.

W procesie ewolucji silnika spalinowego wyróżniono kilka typów silników, ich klasyfikację i ogólną budowę:

• Tłokowe silniki spalinowe. 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 w gaźniku powstaje mieszanka paliwowo-powietrzna, jest wtryskiwana do cylindra i tam zapalana iskrą ze świecy zapłonowej;
  • wtrysk, w którym mieszanina jest dostarczana bezpośrednio do kolektora dolotowego, przez specjalne dysze, pod kontrolą elektronicznej jednostki sterującej, a także jest zapalana za pomocą świecy;
  • diesel, w którym zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej następuje bez świecy, poprzez sprężenie powietrza, które nagrzewa się od ciśnienia do temperatury przekraczającej temperaturę spalania, a paliwo wtryskiwane jest do cylindrów przez wtryskiwacze.
• Silniki spalinowe z tłokami obrotowymi. Tutaj energia cieplna zamieniana jest na pracę mechaniczną poprzez obracanie wirnika o specjalnym kształcie i profilu z gazami roboczymi. Wirnik porusza się po „planetarnej trajektorii” wewnątrz komory roboczej, która ma kształt „ósemki” i pełni funkcje zarówno tłoka, jak i mechanizmu rozrządu (mechanizmu dystrybucji gazu) oraz wału korbowego.
• Turbinowe silniki spalinowe. Osobliwością ich urządzenia jest przekształcanie energii cieplnej w pracę mechaniczną poprzez obracanie wirnika ze specjalnymi łopatkami w kształcie klina, które napędzają wał turbiny.

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

Urządzenie z silnikiem spalinowym

Pierwsze tłokowe silniki spalinowe miały tylko jeden cylinder o małej średnicy. Później, aby zwiększyć moc, najpierw zwiększono średnicę cylindrów, a następnie ich liczbę. Stopniowo silniki spalinowe nabrały wyglądu, do którego byliśmy przyzwyczajeni. „Serce” nowoczesnego samochodu może mieć do 12 cylindrów.

Najprostszy jest silnik rzędowy. Jednak wraz ze wzrostem liczby cylindrów rośnie liniowy rozmiar silnika. Dlatego pojawił się bardziej zwarty układ - w kształcie litery V. Dzięki tej opcji cylindry są ustawione pod kątem do siebie (w zakresie 180 stopni). Zwykle stosowany w silnikach 6-cylindrowych lub więcej.

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

Na końcu wału zamocowane jest koło zamachowe (10), którego celem jest zapewnienie równomiernego obrotu wału podczas pracy silnika. Od góry cylinder jest szczelnie zamknięty przez głowicę cylindra (głowicę cylindra), w której znajdują się zawory dolotowy (5) i wydechowy (4), które zamykają odpowiednie kanały.

Zawory są otwierane przez krzywki wałka rozrządu (14) poprzez koła zębate (15). Wałek rozrządu napędzany jest przez koła zębate (13) z wału korbowego.
Aby zmniejszyć straty związane z przezwyciężaniem tarcia, odprowadzaniem ciepła, zapobieganiem zatarciom i szybkiemu zużyciu, części trące 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. W tym celu do cylindrów należy podać palną mieszankę w określonej proporcji (w przypadku silników benzynowych) lub dozować porcje 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, wprawiając go w ruch.

Jak działa silnik

Ze względu na niskie osiągi i wysokie zużycie paliwa silników 2-suwowych, prawie wszystkie nowoczesne silniki produkowane są w cyklach 4-suwowych:

1. Wlot paliwa;
2. Sprężanie paliwa;
3. Spalanie;
4. Odprowadzanie spalin poza komorę spalania.

Punktem wyjścia jest położenie tłoka u góry (TDC - górny martwy punkt). W tym momencie otwór dolotowy jest otwierany przez zawór, tłok zaczyna poruszać się w dół i zasysa mieszankę paliwową do cylindra. To pierwsza miara cyklu.

Podczas drugiego suwu tłok osiąga swój najniższy punkt (BDC - dolny martwy punkt), podczas gdy wlot jest zamknięty, tłok zaczyna poruszać się w górę, dzięki czemu mieszanka paliwowa zostaje sprężona. Kiedy tłok osiąga swój maksymalny punkt, mieszanka paliwowa jest sprężana do maksimum.

Trzeci etap to zapalenie sprężonej mieszanki paliwowej świecą zapłonową, która emituje iskrę. W rezultacie palna kompozycja eksploduje i z dużą siłą popycha tłok w dół.

W końcowej fazie tłok osiąga dolną granicę i przez bezwładność powraca do górnego punktu. W tym czasie otwiera się zawór wydechowy, mieszanina wydechowa w postaci gazu opuszcza komorę spalania i wchodzi na ulicę przez układ wydechowy. Następnie cykl, począwszy od pierwszego etapu, powtarza się ponownie i trwa przez cały czas pracy silnika.

Opisana powyżej metoda jest uniwersalna. Na tej zasadzie opiera się działanie prawie wszystkich silników benzynowych. Silniki Diesla wyróżniają się brakiem świec zapłonowych – elementu zapalającego paliwo. Olej napędowy jest detonowany przez silne sprężenie mieszanki paliwowej. Podczas suwu „ssania” czyste powietrze dostaje się do cylindrów silnika wysokoprężnego. Podczas suwu „sprężania” powietrze nagrzewa się do 600 ° C. Pod koniec tego suwu do cylindra wtryskiwana jest pewna porcja paliwa, która samoczynnie się zapala.

Układy silnika

Powyższe to BC (blok cylindrów) i KShM (mechanizm korbowy). Ponadto nowoczesny silnik spalinowy składa się również z innych układów pomocniczych, które dla wygody percepcji są pogrupowane w następujący sposób:

1. Rozrząd (mechanizm regulacji rozrządu zaworów);
2. System smarowania;
3. System chłodzenia;
4. System zasilania paliwem;
5. System wydechowy.

Rozrząd - mechanizm dystrybucji gazu

Aby wymagana ilość paliwa i powietrza dostała się do cylindra, a produkty spalania zostały usunięte z komory roboczej na czas, w silniku spalinowym przewidziano mechanizm zwany mechanizmem dystrybucji gazu. Odpowiada za otwieranie i zamykanie zaworów ssących i wydechowych, przez które mieszanka paliwowo-powietrzna dostaje się do cylindrów i usuwane są spaliny. Części rozrządu obejmują:

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

Rozrząd napędzany jest przez wał korbowy silnika samochodu. Za pomocą łańcucha lub paska obrót przekazywany jest na wałek rozrządu, który za pomocą krzywek lub wahaczy poprzez popychacze dociska zawór ssący lub wydechowy i kolejno otwiera i zamyka.

System smarowania

Każdy silnik ma wiele części ciernych, które należy stale smarować, aby zmniejszyć utratę mocy tarcia i uniknąć zwiększonego zużycia i zatarcia. W tym celu istnieje system smarowania. Po drodze z jego pomocą rozwiązano jeszcze kilka zadań: ochrona części silnika spalinowego przed korozją, dodatkowe chłodzenie części silnika, a także usuwanie produktów zużycia z miejsc styku części trących. Układ smarowania silnika samochodowego tworzą:

• miska olejowa (miska);
• Pompa zasilająca olej;
• Filtr oleju z zaworem redukcyjnym;
• Rurociągi naftowe;
• Miarka poziomu oleju (wskaźnik poziomu oleju);
• Wskaźnik ciśnienia w systemie;
• Szyjka wlewu oleju.

System chłodzenia

Podczas pracy silnika jego części stykają się z gorącymi gazami, które powstają podczas spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Aby zapobiec zapadaniu się części silnika spalinowego z powodu nadmiernego rozszerzania się po podgrzaniu, należy je schłodzić. Silnik samochodu można schłodzić powietrzem lub cieczą. Nowoczesne silniki mają z reguły obwód chłodzenia cieczą, który tworzą następujące części:

• Płaszcz chłodzący silnik;
• Pompa (pompa);
• Termostat;
• Kaloryfer;
• Wentylator;
• Zbiornik wyrównawczy.

Układ zasilania paliwem

Układ zasilania paliwem silników spalinowych o zapłonie iskrowym i sprężarkowym różni się od siebie, chociaż łączy je szereg elementów wspólnych. Wspólne są:

• Zbiornik paliwa;
• czujnik poziomu paliwa;
• Filtry paliwa - gruboziarnisty i dokładny;
• Rurociągi paliwowe;
• Kolektor dolotowy;
• Rury powietrzne;
• Filtr powietrza.

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

Co to jest silnik spalinowy (ICE)

Wszystkie silniki przetwarzają pewien rodzaj energii na pracę. Silniki są różne – elektryczne, hydrauliczne, termiczne itp., w zależności od tego, jaki rodzaj energii zamieniają na pracę. Silnik spalinowy to silnik spalinowy, jest to silnik cieplny, w którym ciepło spalania paliwa w komorze roboczej, wewnątrz silnika, zamieniane jest na pracę użyteczną. Istnieją również silniki spalinowe zewnętrzne – silniki odrzutowe samolotów, rakiety itp. w tych silnikach spalanie jest zewnętrzne, dlatego nazywa się je silnikami o spalaniu zewnętrznym.

Ale zwykły człowiek na ulicy częściej spotyka silnik samochodowy i rozumie go jako tłokowy silnik spalinowy. W tłokowym silniku spalinowym siła ciśnienia gazu powstająca podczas spalania paliwa w komorze roboczej oddziałuje na tłok, który porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym w cylindrze silnika i przenosi siłę na mechanizm korbowy, który przekształca ruch posuwisto-zwrotny tłoka w ruch obrotowy wału korbowego ... Ale to bardzo uproszczony widok silnika spalinowego. W rzeczywistości najbardziej złożone zjawiska fizyczne koncentrują się w silniku spalinowym, w którego zrozumieniu poświęciło się wielu wybitnych naukowców. Aby silnik spalinowy mógł pracować, w jego cylindrach następują wzajemne zastępowanie się takich procesów jak dopływ powietrza, wtrysk paliwa i atomizacja, jego mieszanie z powietrzem, zapłon powstałej mieszanki, propagacja płomienia i usuwanie spalin. Każdy proces zajmuje kilka tysięcznych sekundy. Dodajmy do tego procesy zachodzące w układach ICE: wymianę ciepła, przepływ gazów i cieczy, tarcie i zużycie, chemiczne procesy neutralizacji spalin, obciążenia mechaniczne i termiczne. Ta lista nie jest kompletna. A każdy z procesów musi być zorganizowany w najlepszy możliwy sposób. Rzeczywiście, jakość silnika jako całości kształtuje się z jakości procesów zachodzących w silniku spalinowym – jego mocy, sprawności, hałasu, toksyczności, niezawodności, kosztów, masy i wymiarów.

Przeczytaj także

Silniki spalinowe są różne: benzyna, moc mieszana itp. a to nie jest pełna lista! Jak widać, opcji dla silników spalinowych jest wiele, ale jeśli warto poruszyć klasyfikację silników spalinowych, to dla szczegółowego rozważenia całej objętości materiału będzie co najmniej 20-30 stron wymagane - duża objętość, prawda? A to tylko klasyfikacja ...

Główny silnik spalinowy samochodu NIVA

Żaden z obszarów działalności nie jest nieporównywalny z tłokowymi silnikami spalinowymi pod względem skali, liczby osób zaangażowanych w rozwój, produkcję i eksploatację. W krajach rozwiniętych działalność jednej czwartej ludności pracującej jest bezpośrednio lub pośrednio związana z budową silników tłokowych. Budowa silników jako dziedzina wyłącznie wiedzochłonna determinuje i stymuluje rozwój nauki i edukacji. Łączna moc tłokowych silników spalinowych stanowi 80-85% mocy wszystkich elektrowni w światowej energetyce. W transporcie drogowym, kolejowym, wodnym, rolnictwie, budownictwie, drobnej mechanizacji i wielu innych dziedzinach tłokowy silnik spalinowy jako źródło energii nie ma jeszcze odpowiedniej alternatywy. Sama tylko światowa produkcja silników samochodowych stale rośnie, przekraczając 60 milionów sztuk rocznie. Liczba małych silników produkowanych na świecie również przekracza dziesiątki milionów rocznie. Nawet w lotnictwie silniki tłokowe dominują pod względem całkowitej mocy, liczby modeli i modyfikacji oraz liczby silników zainstalowanych w samolotach. Na świecie eksploatowanych jest kilkaset tysięcy samolotów z tłokowymi silnikami spalinowymi (klasa biznesowa, sportowa, bezzałogowa itp.). W Stanach Zjednoczonych silniki tłokowe stanowią około 70% mocy wszystkich silników zainstalowanych w samolotach cywilnych.

Ale z biegiem czasu wszystko się zmienia i wkrótce zobaczymy i będziemy eksploatować zasadniczo różne typy silników, które będą miały wysoką wydajność, wysoką wydajność, prostotę konstrukcji i, co najważniejsze, przyjazność dla środowiska. Tak, zgadza się, główną wadą silnika spalinowego jest jego ekologiczność. Bez względu na to, jak bardzo dopracowana jest praca silnika spalinowego, bez względu na to, jakie systemy zostaną wprowadzone, nadal ma to znaczący wpływ na nasze zdrowie. Tak, teraz możemy śmiało powiedzieć, że istniejąca technologia budowy silników odczuwa „sufit” - jest to stan, w którym ta lub inna technologia całkowicie wyczerpała swoje możliwości, całkowicie wyciśnięta, wszystko, co można było zrobić, zostało już zrobione, az punktu widzenia ekologii, w istniejących typach silników spalinowych zasadniczo NIC nie da się już zmienić. Pojawia się pytanie: konieczna jest całkowita zmiana zasady działania silnika, jego nośnika energii (produktów naftowych) na coś nowego, zasadniczo innego (). Ale niestety nie jest to kwestia jednego dnia czy nawet roku, potrzebne są dekady…

Do tej pory niejedno pokolenie naukowców i projektantów będzie badać i ulepszać starą technologię, stopniowo zbliżając się do muru, przez który nie będzie można przeskoczyć (fizycznie nie jest to możliwe). ICE przez bardzo długi czas da pracę tym, którzy ją produkują, obsługują, konserwują i sprzedają. Czemu? Wszystko jest bardzo proste, ale jednocześnie nie wszyscy rozumieją i akceptują tę prostą prawdę. Głównym powodem spowolnienia we wprowadzaniu fundamentalnie różnych technologii jest kapitalizm. Tak, bez względu na to, jak dziwnie to zabrzmi, ale to kapitalizm, system, który wydaje się być zainteresowany nowymi technologiami, spowalnia rozwój ludzkości! To bardzo proste - musisz zarabiać. A co z tymi platformami wiertniczymi, rafineriami i przychodami?

Silnik spalinowy był kilkakrotnie „zakopywany”. W różnych okresach zastępowano go silnikami elektrycznymi zasilanymi bateriami, wodorowymi ogniwami paliwowymi i wieloma innymi. ICE niezmiennie wygrywa konkurs. I nawet problem wyczerpywania się rezerw ropy i gazu nie jest problemem ICE. Istnieje nieograniczone źródło paliwa dla silnika spalinowego. Według najnowszych danych ropa może się odradzać, ale co to dla nas oznacza?

Charakterystyka ICE

Przy tych samych parametrach konstrukcyjnych dla różnych silników wskaźniki takie jak moc, moment obrotowy i jednostkowe zużycie paliwa mogą się różnić. Wynika to z takich cech, jak liczba zaworów na cylinder, rozrząd zaworów itp. Dlatego do oceny pracy silnika przy różnych prędkościach stosuje się charakterystyki - zależność jego działania od trybów pracy. Charakterystyki są wyznaczane empirycznie na specjalnych stanowiskach, ponieważ teoretycznie obliczane są tylko w przybliżeniu.

Z reguły w dokumentacji technicznej samochodu podano zewnętrzne charakterystyki prędkości silnika (rysunek po lewej), które określają zależność mocy, momentu obrotowego i jednostkowego zużycia paliwa od liczby obrotów wału korbowego przy pełnym zapas paliwa. Dają wyobrażenie o maksymalnej wydajności silnika.

Wskaźniki silnika (uproszczone) zmieniają się z następujących powodów. Wraz ze wzrostem prędkości wału korbowego wzrasta moment obrotowy, ponieważ do cylindrów wpływa więcej paliwa. Przy mniej więcej średnich obrotach osiąga maksimum, a następnie zaczyna spadać. Wynika to z faktu, że wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wału korbowego znaczącą rolę zaczynają odgrywać siły bezwładności, siły tarcia, opór aerodynamiczny rurociągów dolotowych, co pogarsza napełnianie cylindrów świeżym wsadem paliwa- mieszanka powietrza itp.

Gwałtowny wzrost momentu obrotowego silnika wskazuje na dobrą dynamikę przyspieszania ze względu na intensywny wzrost przyczepności na kołach. Im dłuższy moment znajduje się w okolicach maksimum i nie maleje, tym lepiej. Taki silnik jest bardziej przystosowany do zmieniających się warunków drogowych i rzadziej trzeba zmieniać biegi.

Moc rośnie wraz z momentem obrotowym, a nawet gdy zaczyna spadać, nadal rośnie ze względu na wyższe obroty. Po osiągnięciu maksimum moc zaczyna spadać z tego samego powodu, dla którego zmniejsza się moment obrotowy. Obroty nieco wyższe niż moc maksymalna są ograniczone przez urządzenia regulacyjne, ponieważ w tym trybie znaczna część paliwa jest zużywana nie na wykonanie użytecznej pracy, ale na pokonanie sił bezwładności i tarcia w silniku. Maksymalna moc określa maksymalną prędkość pojazdu. W tym trybie auto nie rozpędza się a silnik pracuje tylko po to, by pokonać siły oporu ruchu – opór powietrza, opór toczenia itp.

Wartość jednostkowego zużycia paliwa zmienia się również w zależności od prędkości obrotowej wału korbowego, co widać na charakterystyce. Jednostkowe zużycie paliwa powinno być jak najdłużej zbliżone do minimum; wskazuje to na dobrą ekonomię silnika. Minimalne jednostkowe zużycie z reguły osiągane jest nieco poniżej średniej prędkości, przy której samochód jest używany głównie podczas jazdy po mieście.

Linia przerywana na powyższym wykresie pokazuje bardziej optymalną wydajność silnika.

Aby zapoznać się z główną i integralną częścią każdego pojazdu, rozważ z czego składa się silnik? Aby w pełni zrozumieć jego znaczenie, silnik jest zawsze porównywany z ludzkim sercem. Dopóki serce działa, człowiek żyje. Podobnie silnik, gdy tylko się zatrzyma lub nie uruchomi - samochód ze wszystkimi jego systemami i mechanizmami zamienia się w kupę bezużytecznego żelaza.

Podczas modernizacji i ulepszania samochodów silniki bardzo zmieniły swoją konstrukcję w kierunku kompaktowości, wydajności, bezgłośności, trwałości itp. Ale zasada działania pozostała niezmieniona - każdy samochód ma silnik spalinowy (ICE). Jedynymi wyjątkami są silniki elektryczne jako alternatywna metoda wytwarzania energii.

Urządzenie silnika samochodowego przedstawione w sekcji poświęconej Rysunek 2.

Nazwa „silnik spalinowy” wywodzi się właśnie z zasady pozyskiwania energii. Mieszanka paliwowo-powietrzna, spalając się wewnątrz cylindra silnika, uwalnia ogromną ilość energii i zmusza samochód osobowy do ostatecznego przemieszczenia się przez liczne łańcuchy węzłów i mechanizmów.

To opary paliwa, zmieszane z powietrzem, po zapaleniu dają taki efekt w zamkniętej przestrzeni.

Dla jasności, włącz Rysunek 3 przedstawia urządzenie jednocylindrowego silnika samochodowego.

Siłownik roboczy to zamknięta przestrzeń od wewnątrz. Tłok, połączony korbowodem z wałem korbowym, jest jedynym ruchomym elementem w cylindrze. Gdy opary paliwa i powietrza ulegają zapłonowi, cała uwolniona energia naciska na ściany cylindra i tłok, powodując jego ruch w dół.

Konstrukcja wału korbowego jest wykonana w taki sposób, że ruch tłoka przez korbowód wytwarza moment obrotowy, zmuszając sam wał do obracania się i odbierania energii obrotowej. W ten sposób uwolniona energia ze spalania mieszaniny roboczej jest zamieniana na energię mechaniczną.

Do przygotowania mieszanki paliwowo-powietrznej stosuje się dwie metody: wewnętrzne lub zewnętrzne tworzenie mieszanki. Obie metody nadal różnią się składem mieszaniny roboczej i sposobami jej zapłonu.

Aby mieć jasny pogląd, warto wiedzieć, że w silnikach stosowane są dwa rodzaje paliwa: benzyna i olej napędowy. Oba rodzaje nośników energii pozyskiwane są na bazie rafinacji ropy naftowej. Benzyna bardzo dobrze odparowuje w powietrzu.

Dlatego w przypadku silników napędzanych benzyną do uzyskania mieszanki paliwowo-powietrznej stosuje się urządzenie takie jak gaźnik.

W gaźniku strumień powietrza jest mieszany z kroplami benzyny i podawany do cylindra. Tam powstała mieszanka paliwowo-powietrzna jest zapalana, gdy iskra jest dostarczana przez świecę zapłonową.

Olej napędowy (DF) ma niską lotność w zwykłych temperaturach, ale po zmieszaniu z powietrzem pod ogromnym ciśnieniem, powstała mieszanina zapala się samoczynnie. To jest podstawa zasady działania silników Diesla.

Olej napędowy jest wtryskiwany do cylindra oddzielnie od powietrza przez dyszę. Wąskie dysze wtryskiwaczy w połączeniu z wysokim ciśnieniem podczas wtryskiwania do cylindra przekształcają olej napędowy w drobne kropelki, które mieszają się z powietrzem.

W przypadku prezentacji wizualnej jest to podobne do naciskania wieczka puszki z perfumami lub wodą kolońską: wyciśnięty płyn natychmiast miesza się z powietrzem, tworząc drobno zdyspergowaną mieszaninę, która jest natychmiast rozpylana, pozostawiając przyjemny zapach. Ten sam efekt natrysku występuje w cylindrze. Tłok poruszając się w górę ściska przestrzeń powietrzną, zwiększając ciśnienie, a mieszanina zapala się samoczynnie, zmuszając tłok do ruchu w przeciwnym kierunku.

W obu przypadkach jakość przygotowanej mieszanki roboczej ma duży wpływ na pełną pracę silnika. W przypadku braku paliwa lub powietrza mieszanina robocza nie wypala się całkowicie, a generowana moc silnika jest znacznie zmniejszona.

Jak i jakimi środkami dostarczana jest do butli mieszanina robocza?

Na Rysunek 3 widać, że z cylindra wystają w górę dwa pręty z dużymi kołpakami. To jest wlot i
zawory wydechowe, które zamykają się i otwierają w określonych momentach, umożliwiając procesy robocze w cylindrze. Oba mogą być zamknięte, ale obu nie można otworzyć. Zostanie to omówione nieco później.

W silniku benzynowym w cylindrze znajduje się ta sama świeca zapłonowa, która zapala mieszankę paliwowo-powietrzną. Wynika to z wytworzenia iskry pod wpływem wyładowania elektrycznego. Zasada działania i działanie będą brane pod uwagę podczas nauki

Zawór wlotowy zapewnia terminowy przepływ mieszaniny roboczej do cylindra, a zawór wydechowy zapewnia terminowe uwalnianie spalin, które nie są już potrzebne. Zawory działają w pewnym momencie, w którym porusza się tłok. Cały proces zamiany energii ze spalania na energię mechaniczną nazywany jest cyklem pracy, który składa się z czterech suwów: wlotu mieszanki, sprężania, suwu mocy i wylotu spalin. Stąd nazwa – silnik czterosuwowy.

Zobaczmy, jak to się dzieje dalej Rysunek 4.

Tłok w cylindrze wykonuje tylko ruchy posuwisto-zwrotne, czyli w górę iw dół. Nazywa się to skokiem tłoka. Skrajne punkty, pomiędzy którymi porusza się tłok, nazywane są punktami martwymi: górnym (TDC) i dolnym (BDC). Nazwa „martwy” wzięła się stąd, że w pewnym momencie tłok, zmieniając kierunek o 180 stopni, jakby „zastyga” w dolnym lub górnym położeniu na tysięczne sekundy.

GMP znajduje się w pewnej odległości od górnej granicy cylindra. Ten obszar w cylindrze nazywa się komorą spalania. Obszar o skoku tłoka nazywany jest objętością roboczą cylindra. Zapewne słyszałeś tę koncepcję, wymieniając charakterystykę dowolnego silnika samochodowego. Otóż ​​suma objętości roboczej i komory spalania tworzy pełną objętość cylindra.

Stosunek całkowitej objętości cylindra do objętości komory spalania nazywany jest stopniem sprężania mieszaniny roboczej. to
dość ważny wskaźnik dla każdego silnika samochodowego. Im bardziej mieszanka jest ściśnięta, tym większy odrzut podczas spalania, który zamieniany jest na energię mechaniczną.

Z drugiej strony nadmierne sprężenie mieszanki paliwowo-powietrznej prowadzi raczej do jej eksplozji niż spalania. Zjawisko to nazywa się „detonacją”. Prowadzi to do utraty mocy i zniszczenia lub nadmiernego zużycia całego silnika.

Aby tego uniknąć, nowoczesna produkcja paliw wytwarza benzynę odporną na wysokie stopnie sprężania. Na stacji benzynowej wszyscy widzieli znaki takie jak AI-92 lub AI-95. Liczba wskazuje liczbę oktanową. Im wyższa jego wartość, tym odpowiednio większa odporność paliwa na detonację, może być stosowana z wyższym stopniem sprężania.

LÓD to silnik, który spala różne paliwa bezpośrednio w samym urządzeniu. W przeciwieństwie do silników innego typu, ICE są pozbawione: wszelkich elementów, które przenoszą ciepło w celu dalszej konwersji na energię mechaniczną, konwersja następuje bezpośrednio ze spalania paliwa; znacznie bardziej kompaktowy; są lekkie w porównaniu do innych typów jednostek o porównywalnej mocy; wymagają użycia określonego paliwa o sztywnych właściwościach temperatury spalania, stopnia parowania, liczby oktanowej itp.

Silniki czterosuwowe znajdują zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym:

1. Wlot;

2. Kompresja;

3. Skok roboczy;

4. Uwolnienie.
Ale są też dwusuwowe wersje silników spalinowych, ale we współczesnym świecie mają one ograniczone zastosowanie.

W tym artykule będą brane pod uwagę tylko silniki zainstalowane w samochodach.

Odmiany silników według używanego paliwa

Ze względu na rodzaj wlotu można je podzielić na gaźnikowe i wtryskowe. Silniki gaźnikowe już znikają z produkcji ze względu na trudności w dostrajaniu, wysokie zużycie benzyny, nieefektywne mieszanie mieszanki paliwowej i nieadekwatność do współczesnych rygorystycznych wymagań środowiskowych. W takich silnikach mieszanie mieszanki palnej zaczyna się w komorach gaźnika i kończy po drodze w kolektorze dolotowym.

Jednostki wtryskowe rozwijają się w szybkim tempie, a system wtrysku paliwa jest ulepszany z każdą generacją. Pierwsze wtryskiwacze miały „pojedynczy wtrysk” z pojedynczą dyszą. W rzeczywistości była to modernizacja silników gaźnikowych. Z biegiem czasu większość jednostek zaczęła używać systemów z oddzielnymi dyszami dla każdego cylindra. Zastosowanie wtryskiwaczy w układzie dolotowym pozwoliło dokładniej kontrolować proporcje paliwa i powietrza w różnych trybach pracy jednostki, zmniejszyć zużycie paliwa, podnieść jakość mieszanki paliwowej oraz zwiększyć moc i przyjazność dla środowiska mocy jednostki.

Nowoczesne wtryskiwacze zainstalowane w jednostkach napędowych z bezpośrednim wtryskiem paliwa do cylindrów są w stanie wytworzyć kilka oddzielnych wtrysków paliwa na skok. To dodatkowo poprawia jakość mieszanki paliwowej i maksymalizuje zwrot energii z ilości zużytej benzyny. Oznacza to, że ekonomia i wydajność silników wzrosły jeszcze bardziej.

Jednostki Diesla - stosuj zasadę zapłonu mieszaniny oleju napędowego i powietrza po podgrzaniu przez silne sprężanie. Jednocześnie w jednostkach wysokoprężnych nie stosuje się wymuszonych układów zapłonowych. Silniki te mają szereg zalet w porównaniu z silnikami benzynowymi, przede wszystkim są oszczędne (do 20%) przy porównywalnej mocy. Zużycie paliwa jest mniejsze ze względu na wyższy stopień sprężania w cylindrach, co poprawia charakterystykę spalania i wydajność energetyczną mieszanki paliwowej, a zatem, aby osiągnąć te same wyniki, potrzeba mniej paliwa. Ponadto jednostki wysokoprężne nie wykorzystują przepustnic, co poprawia przepływ powietrza do jednostki napędowej, co dodatkowo zmniejsza zużycie paliwa. Silniki Diesla rozwijają większy moment obrotowy i przy niższych prędkościach wału korbowego.

Nie bez wad. Ze względu na zwiększone obciążenie ścian cylindra projektanci musieli zastosować bardziej niezawodne materiały i zwiększyć gabaryty konstrukcji (wzrost masy i wyższe koszty produkcji). Ponadto praca jednostki napędowej Diesla jest głośna ze względu na specyfikę zapłonu paliwa. A zwiększona masa części nie pozwala silnikowi rozwijać wysokich obrotów przy tej samej prędkości co benzynowe, a maksymalna wartość obrotów wału korbowego jest niższa niż w jednostkach benzynowych.

Rodzaj silnika spalinowego według projektu

Hybrydowy układ napędowy

Zalety łączenia wyrażają się w możliwości łączenia energii dwóch jednostek podczas przyspieszania, lub wykorzystania każdego typu silnika z osobna, w zależności od potrzeb. Na przykład podczas jazdy w korku miejskim może pracować tylko silnik elektryczny, oszczędzając olej napędowy. Podczas jazdy po drogach krajowych silnik spalinowy pracuje jako bardziej wytrzymały, mocniejszy i z dużą rezerwą mocy.

Jednocześnie specjalny akumulator do silników elektrycznych można ładować z generatora lub za pomocą układu hamulcowego z odzyskiem energii, co oszczędza nie tylko paliwo, ale także energię elektryczną potrzebną do ładowania akumulatora.

Silnik z tłokiem obrotowym

Dzięki takiej konstrukcji silnik szybko rozpędza się, co zwiększa dynamikę auta. Ale wraz z rozwojem klasycznego projektu ICE silnik Wankla zaczął tracić na znaczeniu z powodu ograniczeń konstrukcyjnych. Zasada ruchu tłoka nie pozwala na osiągnięcie wysokiego stopnia sprężania mieszanki paliwowej, co wyklucza stosowanie oleju napędowego. Niewielki zasób, złożoność konserwacji i napraw, a także słabe wskaźniki środowiskowe nie pozwalają producentom samochodów rozwinąć tego kierunku.

Odmiany jednostek napędowych według układu

Silniki rzędowe

Silnik rzędowy to najbardziej klasyczna wersja jednostki napędowej. W którym wszystkie tłoki i cylindry znajdują się w jednym rzędzie. Jednocześnie nowoczesne silniki rzędowe zawierają nie więcej niż sześć cylindrów. Ale to sześciocylindrowe silniki rzędowe mają najlepsze osiągi w równoważeniu drgań podczas pracy. Jedyną wadą jest znaczna długość silnika w stosunku do innych układów.

Silniki w kształcie litery V

Silniki te pojawiły się w wyniku chęci projektantów zmniejszenia wielkości silników i konieczności umieszczenia więcej niż sześciu tłoków w jednym bloku. W tych silnikach cylindry znajdują się w różnych płaszczyznach. Wizualnie układ cylindrów tworzy literę „V”, stąd nazwa. Kąt między dwoma rzędami nazywany jest kątem pochylenia i zmienia się w szerokim zakresie, dzieląc dany typ silnika na podgrupy.

Silniki bokserskie

Silniki Boxer otrzymały maksymalny kąt pochylenia 180 stopni. Pozwoliło to projektantom zmniejszyć wysokość jednostki do minimalnego rozmiaru i rozłożyć obciążenie na wale korbowym, zwiększając jego zasoby.

Silniki VR

Jest to połączenie właściwości jednostek liniowych i w kształcie litery V. Kąt pochylenia w takich silnikach sięga 15 stopni, co pozwala na zastosowanie jednej głowicy cylindrów z pojedynczym mechanizmem rozrządu zaworowego.

Silniki w kształcie litery W

Jedna z najpotężniejszych i „ekstremalnych” konstrukcji ICE. Mogą mieć trzy rzędy cylindrów o dużym kącie pochylenia lub dwa połączone bloki VR. Obecnie rozpowszechniły się silniki na osiem i dwanaście cylindrów, ale konstrukcja pozwala na zastosowanie większej liczby cylindrów.

Charakterystyka silnika spalinowego

Moc jednostki napędowej mierzona w KM. (lub kW*h);

Maksymalny moment obrotowy wypracowany przez jednostkę napędową, mierzony w N/m;

Większość entuzjastów samochodów dzieli jednostki napędowe tylko pod względem mocy. Ale ten podział nie jest do końca poprawny. Z pewnością jednostka 200 „koni” jest lepsza niż silnik 100 „koni” w ciężkiej zwrotnicy. A do lekkiego miejskiego hatchbacka wystarczy silnik o mocy 100 koni mechanicznych. Ale są pewne niuanse.

Maksymalna moc wskazana w dokumentacji technicznej jest osiągana przy określonych prędkościach wału korbowego. Jednak podczas jazdy samochodem w warunkach miejskich kierowca rzadko rozkręca silnik powyżej 2500 obr/min. Dlatego im dłuższy czas pracy maszyny, w grę wchodzi tylko część potencjalnej mocy.

Ale często zdarzają się przypadki na drodze. Gdy konieczne jest gwałtowne zwiększenie prędkości, aby wyprzedzić lub uniknąć sytuacji awaryjnej. Jest to maksymalny moment obrotowy, który wpływa na zdolność jednostki do szybkiego uzyskania wymaganej prędkości i mocy. Mówiąc najprościej, moment obrotowy wpływa na dynamikę pojazdu.

Warto zwrócić uwagę na niewielką różnicę między silnikami benzynowymi i wysokoprężnymi. Silnik benzynowy - zapewnia maksymalny moment obrotowy przy obrotach wału korbowego od 3500 do 6000 obr/min, a silniki wysokoprężne mogą osiągać maksymalne parametry przy niższych obrotach. Dlatego wydaje się wielu. Że jednostki diesla są mocniejsze i lepiej „ciągną”. Ale większość najmocniejszych jednostek używa paliwa benzynowego, ponieważ są one w stanie rozwinąć większą liczbę obrotów na minutę.

Aby dokładniej zrozumieć pojęcie momentu obrotowego, należy spojrzeć na jednostki jego miary: Newtony pomnożone przez metry. Innymi słowy, moment obrotowy określa siłę, z jaką tłok naciska na wał korbowy, który z kolei przenosi moc na skrzynię biegów i ostatecznie na koła.

Można również wspomnieć o potężnej technologii, w której maksymalny moment obrotowy można osiągnąć z prędkością 1500 na minutę. Zasadniczo są to ciągniki, potężne wywrotki i niektóre pojazdy terenowe z silnikiem Diesla. Oczywiście takie maszyny nie muszą rozkręcać silnika do maksymalnych obrotów.

Na podstawie dostarczonych informacji można stwierdzić, że moment obrotowy zależy od objętości jednostki napędowej, jej wymiarów, wielkości części i ich wagi. Im cięższe są te elementy, tym większy moment obrotowy panuje przy niskich obrotach. Jednostki wysokoprężne mają większy moment obrotowy i niższe obroty wału korbowego (większa bezwładność ciężkiego wału korbowego i innych elementów nie pozwala na rozwój wysokich obrotów).

Moc silnika samochodu

Istnieje dobrze znana formuła charakteryzująca stosunek mocy do momentu obrotowego:

Moc = moment obrotowy * obr/min / 9549

W rezultacie otrzymujemy wartość mocy w kilowatach. Ale naturalnie, patrząc na charakterystykę samochodów, jesteśmy bardziej przyzwyczajeni do liczb w „KM”. Aby przeliczyć kilowaty na hp wynikową wartość należy pomnożyć przez 1,36.

Wyjście