Ce înseamnă un motor cu ardere internă. Cum funcționează motorul? Sistem de evacuare

Fiecare dintre noi are o anumită mașină, dar doar câțiva șoferi se gândesc la modul în care funcționează motorul mașinii. De asemenea, este necesar să înțelegem că numai specialiștii care lucrează la o stație de service trebuie să cunoască pe deplin dispozitivul motorului unei mașini. De exemplu, mulți dintre noi avem diverse dispozitive electronice, dar acest lucru nu înseamnă că trebuie să înțelegem cum funcționează acestea. Le folosim doar pentru scopul propus. Cu toate acestea, situația cu mașina este puțin diferită.

Cu toții înțelegem asta apariția defecțiunilor la motorul unei mașini ne afectează în mod direct sănătatea și viața. Calitatea călătoriei, precum și siguranța persoanelor din mașină, depind adesea de funcționarea corectă a unității de putere. Din acest motiv, vă recomandăm să acordați atenție studierii acestui articol despre modul în care funcționează un motor auto și în ce constă.

Istoria dezvoltării motorului auto

Tradus din limba latină originală, motorul sau motorul înseamnă „conducere”. Astăzi, un motor este un dispozitiv specific conceput pentru a converti unul dintre tipurile de energie în energie mecanică. Cele mai populare astăzi sunt motoarele cu ardere internă, ale căror tipuri sunt diferite. Primul astfel de motor a apărut în 1801, când Philippe Le Bon din Franța a brevetat un motor care funcționa pe lampă pe gaz. După aceea, August Otto și Jean Etienne Lenoir și-au prezentat desenele. Se știe că August Otto a fost primul care a brevetat motorul în 4 timpi. Până acum, structura motorului a rămas practic neschimbată.

În 1872 a debutat motorul american, care funcționa pe kerosen. Cu toate acestea, această încercare ar putea fi numită cu succes, deoarece kerosenul nu ar putea exploda în mod normal în cilindri. După 10 ani, Gottlieb Daimler și-a prezentat versiunea motorului, care funcționa pe benzină și a funcționat destul de bine.

Considera tipuri moderne de motoare autoși află la care aparține mașina ta.

Tipuri de motoare auto

Întrucât motorul cu ardere internă este considerat cel mai comun în timpul nostru, luați în considerare tipurile de motoare cu care sunt echipate aproape toate mașinile astăzi. ICE este departe de a fi cel mai bun tip de motor, dar este folosit în multe vehicule.

Clasificarea motorului auto:

• Motoare diesel. Combustibilul diesel este furnizat cilindrilor prin intermediul unor duze speciale. Aceste motoare nu au nevoie de energie electrică pentru a funcționa. Ei au nevoie doar de acesta pentru a porni unitatea de putere.
• Motoare pe benzină. Sunt, de asemenea, injectabile. Astăzi, sunt utilizate mai multe tipuri de sisteme de injecție și. Astfel de motoare funcționează pe benzină.
• Motoare pe gaz. Aceste motoare pot utiliza gaz comprimat sau lichefiat. Aceste gaze sunt produse prin transformarea lemnului, cărbunelui sau turbării în combustibili gazoși.

Funcționarea și proiectarea unui motor cu ardere internă

Principiul de funcționare al unui motor de mașină- aceasta este o întrebare care interesează aproape fiecare proprietar de mașină. În timpul primei cunoștințe cu structura motorului, totul pare foarte complicat. Cu toate acestea, în realitate, cu ajutorul unui studiu atent, designul motorului devine destul de ușor de înțeles. Dacă este necesar, cunoștințele despre principiul funcționării motorului pot fi utilizate în viață.

1. Bloc cilindru este un fel de carcasă motor. În interior este un sistem de canale care este utilizat pentru răcirea și ungerea unității de alimentare. Este folosit ca bază pentru echipamente suplimentare, cum ar fi carterul etc.

2. Piston, care este o sticlă metalică goală. În partea superioară a acestuia există „caneluri” pentru inelele pistonului.

3. Inele cu piston. Inelele situate în partea de jos se numesc inele de răzuire pentru ulei, iar cele superioare se numesc inele de compresie. Inelele superioare asigură un nivel ridicat de compresie sau compresie a amestecului combustibil / aer. Inelele sunt utilizate pentru a asigura etanșeitatea camerei de ardere și, de asemenea, ca etanșări pentru a preveni pătrunderea uleiului în camera de ardere.

4. Mecanismul manivelei. Responsabil pentru transferul de energie alternativă a mișcării pistonului la arborele cotit al motorului.

Mulți șoferi nu știu că, de fapt, principiul de funcționare al unui motor cu ardere internă este destul de simplu. În primul rând, intră în camera de ardere din duze, unde se amestecă cu aerul. Apoi emite o scânteie care aprinde amestecul de aer / combustibil, provocând explozia acestuia. Gazele care se formează ca urmare a acestui lucru deplasează pistonul în jos, în timpul căruia transferă mișcarea corespunzătoare arborelui cotit. Arborele cotit începe să rotească transmisia. După aceea, un set de angrenaje speciale transferă mișcarea roților punții față sau spate (în funcție de tracțiune, poate tuturor celor patru).

Așa funcționează un motor de mașină. Acum nu puteți fi înșelați de specialiști fără scrupule care vor întreprinde reparația unității de putere a mașinii dvs.

Motor sau un motor (din lat. motor setare în mișcare) - un dispozitiv care convertește orice tip de energie în mecanică. Acest termen a fost folosit de la sfârșitul secolului al XIX-lea, alături de cuvântul „motor”, care, de la mijlocul secolului al XX-lea, a fost denumit mai frecvent motoare electrice și motoare cu ardere internă (ICE).

Motor cu ardere internă (ICE) este un tip de motor, motor termic, în care energia chimică a combustibilului (de obicei se folosește combustibil hidrocarbonat lichid sau gazos), arsă în zona de lucru, este transformată în lucru mecanic.

În cazul unei mașini, combustibilul este conținutul rezervorului de combustibil, iar lucrul mecanic, în consecință, este mișcarea. Deci, cum alimentează benzina sau motorina o mașină?

În ce constă motorul cu ardere internă?

Trebuie să începeți cu ce constă motor cu combustie interna:

-cap cilindru- acesta este un fel de vas pentru camera de ardere a amestecului de lucru, supape de distribuție a gazului cu acționare, bujii și injectoare;

-cilindrii- acestea sunt piese goale cu o suprafață cilindrică interioară, pistoanele se mișcă în cilindri;

-pistoane- acestea sunt piese în mișcare care se suprapun strâns cilindrii în secțiune transversală și se deplasează de-a lungul axei lor;

-inele de piston- acestea sunt inele deschise care sunt bine așezate în canelurile de pe suprafețele exterioare ale pistoanelor, etanșează camera de ardere, îmbunătățesc transferul de căldură prin pereții cilindrilor și reglează consumul de lubrifiant;

-pini de piston servesc la pivotarea pistonului cu biela, fiecare dintre ele fiind o axă față de care oscilează biela;

-biele- aceasta este o legătură a unui mecanism plat, conectat cu alte legături mobile prin intermediul perechilor cinematice de rotație și care efectuează o mișcare plană complexă;

-arbore cotit- acesta este un arbore format din mai multe manivele;

-volant- o roată rotativă masivă utilizată ca stocare (acumulator inerțial) de energie cinetică;

-arbore cu came cu came- partea principală a mecanismului de distribuție a gazului (sincronizare), care servește la sincronizarea admisiei sau a evacuării și a cursei motorului;

-supape- acestea sunt mecanisme cu ajutorul cărora puteți, după bunul plac, deschide sau închide deschideri în diverse scopuri;

-bujie servesc la aprinderea unui amestec combustibil, sunt un set de electrozi, între care apare o scânteie.

Dar pentru funcționarea completă a motorului cu ardere internă, sunt necesare mai multe sisteme:

-sistemul de putere al motorului cu ardere internă constă dintr-un rezervor de combustibil, filtre de curățare a combustibilului, conducte de combustibil, o pompă de combustibil, un filtru de aer, un sistem de evacuare și un carburator (dacă motorul nu este un motor cu injecție);

-Sistem de evacuare ICE constă dintr-o supapă de evacuare, un canal de evacuare, o conductă de intrare a tobei de eșapament, o toba de eșapament suplimentară (rezonator), o toba de eșapament principală, cleme de conectare;

-Sistem de aprindere ICE constă dintr-o sursă de alimentare pentru sistemul de aprindere (baterie și generator), un întrerupător de aprindere, un dispozitiv de control al stocării energiei, un dispozitiv de stocare a energiei (de exemplu, o bobină de aprindere), un sistem de distribuție a aprinderii, fire de înaltă tensiune și bujii ;

-sistem de răcire GHEAŢĂ este format din pereți dubli ai blocului de cilindri și capete special amenajate (spațiul dintre ele este umplut cu lichid de răcire), un radiator, un rezervor de expansiune, o pompă, un termostat și conducte;

Sistemul de lubrifiere constă dintr-un bazin, pompă de ulei, filtru de ulei, țevi, canale și orificii pentru ulei.

Amestec de lucru al motorului cu ardere internă

Numele în sine GHEAŢĂ- motor COMBUSTIE INTERNA- sugerează că ceva arde acolo. Și, desigur, nu combustibilul în sine arde, ci doar vaporii săi amestecați cu aerul. Acest amestec se numește de obicei un amestec de lucru. Arderea acestui amestec are o particularitate - arde, crescând semnificativ în volum, creând, ca să spunem așa, o undă de șoc pentru pistoanele cilindrilor.

Carburatorul sau injectorul este responsabil pentru crearea amestecului de lucru, respectiv, în funcție de tipul de motor.

Mișcarea mașinii

Deci, arderea amestecului de lucru creează mișcarea pistonului. Dar cum să mutați mașina din loc cu ajutorul pistonului? Pentru a face acest lucru, trebuie să convertiți mișcarea pistonului în rotație. Prin urmare, știftul și biela conectează pistonul la manivela arborelui cotit, care, în mod natural, începe să se rotească de la aceasta. „Scoate” revoluțiile din arborele cotit transmisie.

Cicluri ale motorului cu ardere internă

Schema de mai sus este extrem de simplificată. Acum să luăm în considerare mai detaliat tot ce se întâmplă în motorul cu ardere internă. Schema clasică a funcționării ICE este divizarea sa în cicluri de ceas. Pentru a lua în considerare fiecare cursă a motorului, trebuie să învățați mai multe definiții:

Punct mort cel mai înalt (TDC)- cea mai înaltă poziție a pistonului în cilindru.

Centrul mort inferior (BDC)- cea mai joasă poziție a pistonului în cilindru.

Cursa pistonului- distanța dintre TDC și BDC.

Camera de ardere- volumul din cilindru deasupra pistonului atunci când se află la TDC.

Deplasarea cilindrului- volumul de deasupra pistonului cilindrului atunci când se află la BDC.

Cilindrul motorului este volumul total de lucru al tuturor cilindrilor.

Raportul de compresie al motorului cu ardere internă este raportul dintre volumul total al cilindrului și volumul camerei de ardere.

Admisie - 1 cursă a motorului cu ardere internă

În timpul primei curse a motorului cu ardere internă, supapa de admisie se deschide pentru a umple cilindrul cu amestecul de lucru. Gradul de umplere a cilindrului este determinat de poziția pistonului: amestecul de lucru nu mai curge când pistonul este în poziția BDC. Mișcarea pistonului începe să rotească manivela, iar arborele cotit se rotește, deși nu reușește decât să vireze o jumătate de tură.

Compresie - 2 timpi ai motorului cu ardere internă

Supapa de admisie se închide în timpul celei de-a doua curse a motorului cu ardere internă. Supapa de ieșire a sistemului este, de asemenea, închisă. Amestecul de lucru se află în interiorul unui cilindru etanș. Pistonul începe să se miște și, în consecință, comprimarea amestecului de lucru. Până la sfârșitul compresiei (și, prin urmare, a doua cursă), presiunea din cilindru este deja foarte mare, iar temperatura ajunge la 500 de grade Celsius.

Cursa de lucru - 3 curse ale motorului cu ardere internă

A treia cursă a motorului cu ardere internă este cea mai importantă. În timpul celui de-al treilea ciclu, energia termică este transformată în energie mecanică.

Acolo unde există o linie fină între a doua și a treia cursă, se declanșează bujia: amestecul se aprinde și pistonul se repede spre BDC. Rezultatul este rotația arborelui cotit.

Eliberare - 4 timpi ai motorului cu ardere internă

În timpul celei de-a patra curse a operației ICE, supapa de evacuare se deschide în timp ce supapa de admisie este închisă. Pistonul, revenind la TDC, împinge gazele de eșapament din cilindru în conducta de eșapament, care duce direct prin toba de eșapament în atmosferă.

Toate cele patru curse ale motorului cu ardere internă se repetă ciclic. Dar cel mai important dintre ei este, fără îndoială, al treilea - furnizarea unui accident vascular cerebral. Restul de bare sunt auxiliare, doar pentru „organizarea” celei de-a treia bare, care mută mașina.

Un motor de mașină poate arăta ca un amestec mare de piese metalice, țevi și fire către cei neinițiați. În același timp, motorul este „inima” aproape oricărei mașini - 95% din toate mașinile rulează pe un motor cu ardere internă.

În acest articol, vom discuta despre funcționarea motorului cu ardere internă: principiul său general, vom studia elementele și fazele specifice funcționării motorului, vom afla cum se transformă exact combustibilul potențial în forță de rotație și vom încercați să răspundeți la următoarele întrebări: cum funcționează motorul cu ardere internă, ce tip de motoare sunt și tipurile lor și ce înseamnă acești sau acești parametri și caracteristici ale motorului? Și, ca întotdeauna, toate acestea sunt simple și accesibile, ca două și două.

Scopul principal al motorului pe benzină al unei mașini este de a transforma benzina în mișcare, astfel încât mașina dvs. să se poată deplasa. În prezent, cel mai simplu mod de a crea mișcare din benzină este pur și simplu să o arzi în interiorul motorului. Astfel, un „motor” auto este un motor cu ardere internă - adică arderea benzinei are loc în interiorul acesteia.

Există diferite tipuri de motoare cu ardere internă. Motoarele diesel sunt o formă, iar turbinele cu gaz sunt o formă complet diferită. Fiecare dintre ele are propriile sale avantaje și dezavantaje.

Ei bine, după cum veți observa, deoarece există un motor cu ardere internă, trebuie să existe și un motor cu ardere externă. Motorul cu aburi din trenurile și vaporizatoarele de modă veche este cel mai bun exemplu de motor cu ardere externă. Combustibilul (cărbune, lemn, petrol, orice) dintr-un motor cu aburi arde în afara motorului pentru a crea abur, iar aburul creează mișcare în interiorul motorului. Desigur, un motor cu ardere internă este mult mai eficient (cel puțin consumă mult mai puțin combustibil pe kilometru din traseul vehiculului) decât o combustie externă, iar un motor cu ardere internă are, de asemenea, o dimensiune mult mai mică decât un motor cu ardere externă echivalent. Acest lucru explică de ce nu vedem o singură mașină care să arate ca o locomotivă cu aburi.

Acum să aruncăm o privire mai atentă asupra modului în care funcționează motorul cu ardere internă.

Să aruncăm o privire la principiul din spatele oricărei mișcări reciproce a unui motor cu ardere internă: dacă puneți o cantitate mică de combustibil de mare energie (cum ar fi benzina) într-un spațiu mic închis și îl aprindeți (acel combustibil), o cantitate incredibilă de energia este eliberată sub forma unui gaz în expansiune. Puteți folosi această energie, de exemplu, pentru a propulsa un cartof. În acest caz, energia este convertită în mișcarea acestui cartof. De exemplu, dacă turnați puțină benzină într-o țeavă cu un capăt bine închis și celălalt deschis, turnați puțină benzină și apoi lipiți un cartof și dați foc la benzină, atunci explozia acestuia va provoca mișcarea acestui cartof prin stoarcere scoateți-l cu benzină care explodează, astfel, cartoful va zbura sus în cer dacă arătați conducta în sus. Iată ce am descris pe scurt principiul vechiului tun. Dar puteți utiliza și acest tip de energie pe benzină în scopuri mai interesante. De exemplu, dacă puteți crea un ciclu de explozii pe benzină de sute de ori pe minut și dacă puteți folosi această energie în scopuri utile, atunci știți că aveți deja nucleul motorului mașinii!

În prezent, aproape toate mașinile folosesc ceea ce se numește ciclu de ardere în patru timpi pentru a transforma benzina în mișcare. Ciclul în patru timpi este cunoscut și sub numele de ciclul Otto, după Nikolai Otto, care l-a inventat în 1867. Deci, iată-le, aceste 4 curse ale motorului:

1. Cursa de admisie a combustibilului
2. Cursa de compresie a combustibilului
3. Ciclul de combustie a combustibilului
4. Cursa gazelor de eșapament

Se pare că totul este clar din asta, nu-i așa? Puteți vedea în figura de mai jos că un element numit piston înlocuiește cartoful din „tunul de cartofi” pe care l-am descris anterior. Pistonul este conectat la arborele cotit folosind o bielă. Nu vă lăsați alarmați de noii termeni - de fapt nu există atât de mulți dintre ei în principiul funcționării motorului!

În figură, literele indică următoarele elemente ale motorului:

A - Arborele cu came
B - Capacul supapei
C - Supapa de evacuare
D - Gaura de evacuare
E - Chiulasa
F - Cavitate pentru lichid de răcire
G - Bloc motor
H - Bazin de ulei
I - rezervorul motorului
J - Bujie
K - Supapă de admisie
L - Intrare
M - Piston
N - Bielă
O - Rulment de bielă
P - Arborele cotit

Iată ce se întâmplă atunci când motorul parcurge ciclul complet în patru timpi:

1. Poziția inițială a pistonului este în partea de sus, în acest moment supapa de admisie se deschide și pistonul se deplasează în jos, aspirând astfel amestecul pregătit de benzină și aer în cilindru. Aceasta este lovitura de admisie. Doar o picătură mică de benzină trebuie să se amestece cu aerul pentru ca acest lucru să funcționeze.
2. Când pistonul atinge punctul său cel mai scăzut, supapa de admisie se închide și pistonul începe să se miște înapoi (benzina este blocată), comprimând acest amestec de combustibil și aer. Compresia va face ulterior explozia mai puternică.
3. Când pistonul atinge vârful cursei, bujia emite o scânteie, generată de peste zece mii de volți, pentru a aprinde benzina. Se produce detonarea, iar benzina din cilindru explodează, împingând pistonul în jos cu o forță incredibilă.
4. După ce pistonul ajunge din nou la partea de jos a cursei, este rândul robinetului de evacuare să se deschidă. Apoi, pistonul se deplasează în sus (acest lucru se întâmplă deja prin inerție), iar amestecul uzat de benzină și aer părăsește cilindrul prin orificiul de evacuare pentru a merge în călătorie către țeava de evacuare și mai departe în atmosfera superioară.

Acum, când supapa este din nou în vârf, motorul este gata pentru următorul ciclu, astfel încât să aspire următoarea porțiune a amestecului de aer și benzină pentru a roti în continuare arborele cotit, care, de fapt, își transferă torsiune în continuare prin transmisia către roți. Vedeți mai jos cum funcționează motorul în toate cele patru curse.

Puteți vedea mai clar lucrul motorului cu ardere internă în cele două animații de mai jos:

Cum funcționează motorul - animație

Rețineți că mișcarea generată de motorul cu ardere este de rotație, în timp ce mișcarea generată de tunul de cartofi este liniară (dreaptă). În motor, mișcarea liniară a pistoanelor este transformată în mișcare de rotație a arborelui cotit. Avem nevoie de o mișcare de rotație, deoarece intenționăm să ne rotim roțile mașinii.

Acum, să aruncăm o privire la toate părțile care lucrează împreună ca o echipă pentru a face acest lucru, începând cu cilindrii!

Miezul motorului este un cilindru cu un piston care se deplasează în sus și în jos în interiorul cilindrului. Motorul descris mai sus are un cilindru. S-ar părea, ce altceva mai este necesar pentru o mașină?! Dar nu, o mașină pentru o plimbare confortabilă are nevoie de cel puțin încă 3 dintre acești cilindri cu pistoane și toate atributele necesare acestui cuplu (supape, biele și așa mai departe), dar un cilindru este potrivit doar pentru majoritatea mașinilor de tuns iarba . Uitați - în animația de mai jos veți vedea funcționarea motorului cu 4 cilindri:

Tipuri de motoare

Mașinile au cel mai adesea patru, șase, opt și chiar zece, doisprezece și șaisprezece cilindri (ultimele trei opțiuni sunt instalate în principal pe mașini sport și mașini de curse). Într-un motor cu mai mulți cilindri, toți cilindrii sunt de obicei aranjați în unul din cele trei moduri:

• În linie
• În formă de V
• Boxer

Iată-le - toate cele trei tipuri de dispunere a cilindrilor în motor:

Dispunerea în linie a 4 cilindri

Aranjament opus de 4 cilindri

Dispunerea în V a 6 cilindri

Configurațiile diferite au avantaje și dezavantaje diferite în ceea ce privește vibrațiile, costul de fabricație și caracteristicile formei. Aceste avantaje și dezavantaje le fac mai potrivite pentru anumite vehicule specifice. Deci, motoarele cu 4 cilindri rareori au sens pentru a face în formă de V, deci sunt de obicei în linie; și motoarele cu 8 cilindri sunt realizate mai des cu o dispunere a cilindrilor în formă de V.

Acum să aruncăm o privire la modul în care funcționează sistemul de injecție a combustibilului, uleiul și alte componente din motor:

Să aruncăm o privire mai detaliată asupra câtorva dintre detaliile cheie ale motorului:

Acum atenție! Pe baza a ceea ce am citit, să ne uităm la ciclul complet al motorului cu toate elementele sale:

Ciclul complet al motorului

De ce motorul nu funcționează?

Să presupunem că ieși la mașină dimineața și începi să o pornești, dar nu va porni. Ce ar putea fi greșit? Acum, că știți cum funcționează un motor, puteți înțelege lucrurile de bază care pot împiedica pornirea unui motor. Se pot întâmpla trei lucruri fundamentale:

• Amestec slab de combustibil
• Fără compresie
• Fără scânteie

Da, există mii de lucruri minore care pot crea probleme, dar „cele trei mari” menționate sunt cel mai adesea rezultatul sau cauza unuia dintre ele. Pe baza unei înțelegeri simple a performanței motorului, putem compila o scurtă listă a modului în care aceste probleme afectează motorul.

Amestecul slab de combustibil se poate datora unuia dintre următoarele motive:

• Pur și simplu ai rămas fără benzină în rezervor, iar motorul încearcă să pornească din aer.
• Admisia de aer poate fi înfundată, astfel încât motorul primește combustibil, dar nu are suficient aer pentru a detona.
• Sistemul de alimentare cu combustibil poate furniza prea mult sau prea puțin combustibil amestecului, ceea ce înseamnă că arderea nu se desfășoară corect.
• Combustibilul poate conține impurități (și acest lucru este deosebit de important pentru calitatea rusă a benzinei), care împiedică arderea completă a combustibilului.

Lipsa compresiei - Dacă încărcarea aerului și a combustibilului nu poate fi comprimată corect, procesul de ardere nu va funcționa corect. Lipsa compresiei poate apărea din următoarele motive:

• Inele de piston uzate (permițând aerului și combustibilului să curgă pe lângă piston atunci când sunt comprimate)
• Supapele de admisie sau de evacuare nu se etanșează corect, redeschizând scurgerile în timpul comprimării
• A apărut o gaură în cilindru.

Absența unei scântei poate fi din mai multe motive:

• Dacă bujiile sau firul la acestea sunt uzate, scânteia va fi slabă.
• Dacă firul este deteriorat sau pur și simplu lipsește sau dacă sistemul care trimite o scânteie prin fir nu funcționează corect.
• Dacă scânteia apare prea devreme sau prea târziu în ciclu, combustibilul nu se va aprinde la momentul potrivit și acest lucru poate cauza tot felul de probleme.

Iată câteva alte motive pentru care este posibil ca motorul să nu funcționeze și aici vom atinge câteva detalii în afara motorului:

• Dacă bateria este descărcată, nu veți putea porni motorul pentru al porni.
• Dacă rulmenții care permit rotirea liberă a arborelui cotit sunt uzați, arborele cotit nu se va putea roti, astfel încât motorul nu va putea funcționa.
• Dacă supapele nu se deschid și nu se închid la momentul potrivit sau nu funcționează deloc, aerul nu va putea intra și evacuarea nu poate ieși, astfel încât motorul din nou nu va putea funcționa.
• Dacă cineva cu motive huligan a înfipt un cartof în țeava de eșapament, gazele de eșapament nu vor putea părăsi cilindrul, iar motorul nu va mai funcționa.
• Dacă nu există suficient ulei în motor, pistonul nu se va putea deplasa liber în sus și în jos în cilindru, ceea ce face dificilă sau imposibilă funcționarea normală a motorului.

Într-un motor care funcționează corect, toți acești factori se încadrează în limite de toleranță. După cum puteți vedea, motorul are o serie de sisteme care îl ajută să-și facă treaba de a transforma combustibilul în propulsie fără cusur. Vom analiza diferitele subsisteme utilizate în motoare în următoarele secțiuni.

Majoritatea subsistemelor motoare pot fi implementate folosind o varietate de tehnologii, iar tehnologiile mai bune pot îmbunătăți semnificativ performanța motorului. Acesta este motivul pentru care dezvoltarea industriei auto continuă la cele mai mari rate, deoarece concurența dintre producătorii de automobile este suficient de puternică pentru a investi bani mari în fiecare putere suplimentară scoasă din motor la același volum. Să aruncăm o privire asupra diferitelor subsisteme utilizate în motoarele moderne, începând cu supapele motorului.

Cum funcționează supapele?

Sistemul de supape constă, de fapt, din supape și un mecanism care le deschide și închide. Se numește sistemul de deschidere și închidere a acestora arbore cu came... Arborele cu came are piese speciale pe axa sa care mișcă supapele în sus și în jos, așa cum se arată în figura de mai jos.

Majoritatea motoarelor moderne au ceea ce se numește came aeriene... Aceasta înseamnă că arborele este situat deasupra supapelor, după cum puteți vedea în imagine. Motoarele mai vechi folosesc un arbore cu came situat în carterul de lângă arborele cotit. Arborele cu came se rotește și deplasează camera în jos, astfel încât să împingă supapa în jos, creând un spațiu pentru trecerea combustibilului sau pentru eliberarea gazelor de eșapament. Cureaua de distribuție sau transmisia cu lanț este acționată de arborele cotit și transferă torsiunea de la acesta la arborele cu came, astfel încât supapele să fie sincronizate cu pistoanele. Arborele cu came se rotește întotdeauna de două până la două ori mai lent decât arborele cotit. Multe motoare performante au patru supape pe cilindru (două pentru primirea combustibilului spre interior și două pentru amestecul de evacuare epuizant).

Cum funcționează sistemul de aprindere?

Sistemul de aprindere generează o încărcare de înaltă tensiune și o transferă la bujii folosind firele de aprindere. Încărcarea se duce mai întâi la bobina de aprindere (un fel de distribuitor care distribuie scânteia către cilindri la un anumit moment), pe care îl puteți găsi cu ușurință sub capota majorității mașinilor. O bobină de aprindere are un fir în centru și patru, șase, opt fire sau mai multe, în funcție de numărul de cilindri care ies din acesta. Aceste fire de aprindere trimit o încărcare către fiecare bujie. Motorul primește o astfel de scânteie în timp, astfel încât un singur cilindru să primească o scânteie de la distribuitor la un moment dat. Această abordare asigură netezimea maximă a motorului.

Cum funcționează răcirea?

Sistemul de răcire în majoritatea vehiculelor constă dintr-un radiator și o pompă de apă. Apa circulă prin pasaje (canale) în jurul cilindrilor, apoi trece prin radiator pentru a o răci cât mai mult posibil. Cu toate acestea, există astfel de modele de mașini (în special Volkswagen Beetle), precum și cele mai multe motociclete și mașini de tuns iarba care au un motor răcit cu aer. Probabil că ați văzut aceste motoare răcite cu aer care au aripioare pe lateral - suprafețe nervurate care împodobesc exteriorul fiecărui cilindru pentru a ajuta la disiparea căldurii.

Răcirea cu aer face motorul mai ușor, dar mai fierbinte și, în general, scade durata de viață a motorului și performanța generală. Acum știi cum și de ce motorul tău rămâne rece.

Cum funcționează lansatorul?

Îmbunătățirea performanței motorului dvs. este o problemă importantă, dar mai important este ceea ce se întâmplă atunci când întoarceți cheia pentru al porni! Sistemul de pornire constă dintr-un motor de pornire cu un motor electric. Când rotiți cheia de contact, dispozitivul de pornire rotește motorul cu mai multe rotații, astfel încât procesul de ardere începe să funcționeze și poate fi oprit doar rotind cheia în direcția opusă, când scânteia încetează să curgă în cilindri și motorul se oprește astfel.

Motorul de pornire, pe de altă parte, are un motor electric puternic care acționează un motor cu ardere la rece. Starterul este întotdeauna destul de puternic și, prin urmare, motorul „consumă” resursele bateriei, deoarece trebuie să depășească:

• Toate fricțiunile interne cauzate de inelele pistonului și exacerbate de uleiul rece, neîncălzit.
• Presiunea de compresie a oricărui cilindru (cilindri) care apare în timpul cursei de compresie.
• Rezistența exercitată de supapele de deschidere și închidere ale arborelui cu came.
• Toate celelalte procese legate direct de motor, inclusiv rezistența pompei de apă, a pompei de ulei, a generatorului etc.

Vedem că starterul are nevoie de multă energie. Mașina folosește cel mai adesea un sistem electric de 12 volți, iar sute de amperi de electricitate trebuie să curgă în motorul de pornire.

Cum funcționează sistemul de injecție și lubrifiere?

Când vine vorba de întreținerea zilnică a mașinii, prima dvs. preocupare este probabil să verificați cantitatea de gaz din mașină. Cum ajunge benzina din rezervorul de combustibil în butelii? Sistemul de alimentare cu combustibil al motorului extrage benzină din rezervor folosind o pompă de combustibil în rezervor și o amestecă cu aer, astfel încât amestecul corect de aer și combustibil să poată curge în cilindri. Combustibilul este furnizat în unul din cele trei moduri comune: carburator, injecție de combustibil și injecție directă de combustibil.

Carburatoarele sunt acum foarte învechite și nu se încadrează în modelele de mașini mai noi. La un motor cu injecție, cantitatea necesară de combustibil este injectată individual în fiecare cilindru, fie direct în supapa de admisie (injecție de combustibil), fie direct în cilindru (injecție directă de combustibil).

Petrolul joacă, de asemenea, un rol important. Un sistem perfect lubrifiat corect asigură faptul că fiecare piesă în mișcare din motor primește ulei, astfel încât să se poată deplasa cu ușurință. Cele două părți principale care necesită ulei sunt pistonul (sau mai bine zis inelele sale) și orice lagăre care permit elementelor precum arborele cotit și alți arbori să se rotească liber. În majoritatea vehiculelor, uleiul este aspirat din vasul de ulei de o pompă de ulei, trecut printr-un filtru de ulei pentru a îndepărta particulele de murdărie și apoi pulverizat sub presiune ridicată pe lagăre și pereții cilindrilor. Uleiul curge apoi într-un bazin unde este colectat din nou și ciclul se repetă.

Sistem de evacuare

Acum, că știm despre o serie de lucruri pe care le-am pus (turnat) în mașina noastră, să aruncăm o privire asupra altor lucruri care ies din ea. Sistemul de evacuare include o țeavă de eșapament și o toba de eșapament. Fără toba de eșapament, ai auzi sunetul a mii de mici explozii din țeava de eșapament. Toba de eșapament amortizează sunetul. Sistemul de evacuare include, de asemenea, un convertor catalitic, care folosește un catalizator și oxigen pentru a arde tot combustibilul neutilizat și alte substanțe chimice din evacuare. Astfel, mașina dvs. respectă anumite standarde europene privind nivelul de poluare a aerului.

Ce altceva mai există în afară de toate cele de mai sus în mașină? Sistemul electric este format dintr-o baterie și un generator. Alternatorul este conectat la motor printr-o curea și generează energie electrică pentru a încărca bateria. Bateria furnizează o încărcare de 12 volți de energie electrică disponibilă pentru tot ce are nevoie de energie electrică în mașină (sistem de aprindere, radio,

Sunt de acord că astăzi este imposibil să ne imaginăm lumea modernă fără mașini, trenuri, nave cu motor și așa mai departe. Dar nu întotdeauna a fost așa.

Mai recent, cu vreo două sute de ani în urmă, caii erau singurul mijloc de transport pe sol în afară de propriile picioare. Caii purtau căruțe, căruțe, trăsuri, chiar și vagoane pe șine.

Iar ideea că toate acestea ar putea fi mișcate fără ajutorul acestor animale nefericite a fost din tărâmul fanteziei. Atunci, la începutul secolului al XIX-lea, au început primele invenții de mașini autopropulsate bazate pe motorul cu aburi.

Într-un astfel de motor, un cazan umplut cu apă a fost încălzit prin foc, iar aburul din apa clocotită a făcut lucrarea mecanică pentru a pune motorul în mișcare. Motoarele erau monstruoase, ineficiente, uriașe și nesigure. Cu toate acestea, pe baza acestor motoare, au fost create primele mașini, locomotive cu aburi și nave cu aburi.

Invenția motorului cu ardere internă

Oamenilor le-a plăcut această idee, în ciuda tuturor dezavantajelor. Atunci a fost un miracol al tehnologiei. Și abia în 1860, când motoarele cu aburi erau deja folosite peste tot și au încetat să fie considerate ceva extraordinar, a fost inventat primul motor cu ardere internă.

A durat încă 18 ani până când invenția a fost finalizată la o versiune normală de lucru, care până în prezent este baza oricărui motor cu ardere internă al unui motor în patru timpi.

După alți șapte ani, motoarele au început să funcționeze pe benzină. Înainte, combustibilul lor era gaz luminescent. În zilele noastre, aproape peste tot, se folosesc motoare cu ardere internă cu multiplu de patru cilindri. Să aruncăm o privire asupra structurii și principiului de funcționare al unui motor cu ardere internă.

Dispozitivul și principiul de funcționare al motorului cu ardere internă

Se compune dintr-un cilindru cu piston, supape pentru admisia și evacuarea combustibilului și un arbore cotit conectat la piston. Să analizăm modul în care funcționează un motor cu ardere internă pe baza celui mai simplu motor cu un singur cilindru.

Pe parcursul prima măsură prin supapa de combustibil este admis un amestec combustibil de benzină și aer. Pistonul se deplasează în jos.

Pe a doua măsură pistonul se deplasează în sus, comprimând acest amestec, provocând încălzirea acestuia.

A treia măsură: Amestecul comprimat este aprins de o lumânare electrică, iar energia din această mică explozie împinge pistonul în jos, acționând arborele cotit. Energia împingerii este suficientă pentru ca arborele cotit, care se rotește prin inerție, să pună pistonul în mișcare în cursele ulterioare.

În cele din urmă, pe a patra măsură, prin a doua supapă, gazele de eșapament sunt împinse din cilindru de către piston. După cum puteți vedea, doar una dintre cele patru bare funcționează.

Pentru o rotație uniformă a arborelui și creșterea puterii, patru cilindri sunt combinați pe un arbore, astfel încât în ​​timpul fiecărei curse unul dintre cilindri să fie în stadiul cursei de lucru. În acest caz, rotesc arborele cotit în mod uniform și constant. Opt, doisprezece sau mai mulți cilindri sunt folosiți exclusiv pentru creștere

Motorul cu ardere internă este astăzi principalul tip de propulsie auto. Principiul de funcționare al unui motor cu ardere internă se bazează pe efectul expansiunii termice a gazelor care are loc în timpul arderii unui amestec combustibil-aer într-un cilindru.

Cele mai comune tipuri de motoare

Există trei tipuri de motoare cu ardere internă: piston, unitate de putere cu piston rotativ a sistemului Wankel și turbină cu gaz. Cu rare excepții, motoarele cu piston în patru timpi sunt instalate pe mașinile moderne. Motivul constă în prețul redus, compactitatea, greutatea redusă, capacitatea multi-combustibil și posibilitatea instalării pe aproape orice vehicul.

Motorul auto în sine este un mecanism care convertește energia termică a combustibilului ars în energie mecanică, a cărei funcționare este asigurată de multe sisteme, componente și ansambluri. Motoarele cu combustie internă alternativă sunt în doi și patru timpi. Cel mai simplu mod de a înțelege principiul de funcționare al unui motor de mașină este de a folosi exemplul unei unități de putere monocilindrică în patru timpi.

Un motor în patru timpi se numește deoarece un ciclu de lucru constă din patru mișcări ale pistonului (curse) sau două rotații ale arborelui cotit:

• admisie;
• comprimare;
• accident vascular cerebral de lucru;
• eliberare.

Dispozitiv ICE general

Pentru a înțelege modul în care funcționează un motor, este necesar să se contureze designul său în termeni generali. Principalele părți sunt:

1. bloc cilindru (în cazul nostru, există un singur cilindru);
2. mecanism cu manivelă, format dintr-un arbore cotit, biele și pistoane;
3. capul blocului cu un mecanism de distribuție a gazului (sincronizare).

Mecanismul manivelei transformă mișcarea alternativă a pistoanelor în rotația arborelui cotit. Pistoanele sunt puse în mișcare de energia combustibilului ars în butelii.


Funcționarea acestui mecanism este imposibilă fără funcționarea mecanismului de distribuție a gazului, care asigură deschiderea în timp util a supapelor de admisie și evacuare pentru intrarea amestecului de lucru și eliberarea gazelor de eșapament. Cureaua de distribuție constă din unul sau mai mulți arbori cu came cu came, supape de împingere (cel puțin două pentru fiecare cilindru), supape și arcuri de retur.

Motorul cu ardere internă poate funcționa numai cu activitatea coordonată a sistemelor auxiliare, care includ:

• sistemul de aprindere, care este responsabil pentru aprinderea amestecului combustibil în cilindri;
• un sistem de admisie care furnizează aer pentru a forma un amestec de lucru;
• un sistem de alimentare care asigură alimentarea continuă cu combustibil și un amestec de combustibil cu aer;
• sistem de lubrifiere conceput pentru a lubrifia piesele de frecare și a elimina produsele uzate;
• un sistem de evacuare care elimină gazele de eșapament din cilindrii motorului cu ardere internă și reduce toxicitatea acestora;
• sistemul de răcire necesar pentru menținerea temperaturii optime pentru funcționarea unității de putere.

Ciclul de funcționare a motorului

După cum sa menționat mai sus, ciclul constă din patru măsuri. În timpul primei curse, camera arborelui cu came împinge supapa de admisie, deschizând-o, pistonul începe să se deplaseze din poziția cea mai înaltă în jos. În acest caz, se creează un vid în cilindru, datorită căruia în cilindru intră un amestec de lucru gata preparat sau aer, dacă motorul cu ardere internă este echipat cu un sistem de injecție directă a combustibilului (în acest caz, combustibilul este amestecat cu aer direct în camera de ardere).

Pistonul, prin tija de legătură, conferă mișcare arborelui cotit, rotindu-l cu 180 de grade până când atinge cea mai joasă poziție.

În timpul celei de-a doua curse - comprimare - supapa (sau supapele) de admisie se închide, pistonul inversează direcția de mișcare, comprimând și încălzind amestecul de lucru sau aerul. La sfârșitul ciclului, o descărcare electrică este aplicată bujiei de către sistemul de aprindere și se formează o scânteie, aprinzând amestecul comprimat combustibil-aer.

Principiul aprinderii combustibilului într-un motor diesel cu ardere internă este diferit: la sfârșitul cursei de compresie, combustibilul diesel atomizat fin este injectat în camera de ardere printr-o duză, unde se amestecă cu aerul încălzit, iar amestecul rezultat se aprinde spontan. Trebuie remarcat faptul că din acest motiv raportul de compresie al motorinei este mult mai mare.

Între timp, arborele cotit a virat încă 180 de grade, făcând o revoluție completă.

Al treilea ciclu se numește un accident vascular cerebral de lucru. Gazele formate în timpul arderii combustibilului, în expansiune, împing pistonul în poziția cea mai joasă. Pistonul transferă energie către arborele cotit prin tija de legătură și îl rotește cu încă jumătate de tură.

La atingerea punctului mort de jos, începe bara finală - eliberarea. La începutul acestei curse, camera arborelui cu came împinge și deschide supapa de evacuare, pistonul se deplasează în sus și expulzează gazele de eșapament din cilindru.

ICE-urile instalate pe mașinile moderne au nu un singur cilindru, ci mai multe. Pentru o funcționare uniformă a motorului în același timp, se efectuează curse diferite în cilindri diferiți și la fiecare jumătate de tură a arborelui cotit în cel puțin un cilindru există o cursă de lucru (cu excepția motoarelor cu 2 și 3 cilindri) . Datorită acestui fapt, este posibil să scăpați de vibrațiile inutile, echilibrând forțele care acționează asupra arborelui cotit și asigurând buna funcționare a motorului cu ardere internă. Jantele bielei sunt amplasate pe arbore la unghiuri egale una față de cealaltă.

Din motive de compactitate, motoarele cu mai mulți cilindri sunt fabricate nu în linie, ci în formă de V sau opuse (o carte de vizită a lui Subaru). Acest lucru economisește mult spațiu sub capotă.

Motoare în doi timpi

În plus față de motoarele cu combustie internă cu piston în patru timpi, există și cele în doi timpi. Principiul funcționării lor este oarecum diferit de cel descris mai sus. Dispozitivul unui astfel de motor este mai simplu. Cilindrul are pentru fereastră - intrare și ieșire, situate deasupra. Pistonul, aflat în BDC, închide fereastra de admisie, apoi, deplasându-se în sus, închide orificiul de ieșire și comprimă amestecul de lucru. La atingerea TDC, se formează o scânteie pe lumânare și aprinde amestecul. În acest moment, fereastra de admisie se dovedește a fi deschisă și, prin ea, o altă doză de amestec combustibil-aer intră în camera manivelei.

În timpul celei de-a doua curse, deplasându-se în jos sub influența gazelor, pistonul deschide orificiul de evacuare, prin care gazele de evacuare sunt suflate din cilindru cu o nouă porțiune a amestecului de lucru, care intră în cilindru prin canalul de purjare. În același timp, parțial amestecul de lucru intră și în fereastra de evacuare, ceea ce explică gălăgia motorului cu combustie internă în doi timpi.

Acest principiu de funcționare vă permite să obțineți mai multă putere a motorului cu o cilindree mai mică, dar trebuie să plătiți acest lucru cu un consum ridicat de combustibil. Avantajele acestor motoare includ o funcționare mai uniformă, un design mai simplu, greutate redusă și densitate mare de putere. Printre neajunsuri trebuie menționate evacuarea mai murdară, lipsa sistemelor de lubrifiere și răcire, care amenință supraîncălzirea și defectarea unității.