Motorul cu ardere internă al motorului cu ardere internă al unei mașini. Motor cu ardere internă (ICE) - ce este într-o mașină

Un motor de mașină poate arăta ca o mare mizerie încâlcită de piese metalice, țevi și fire pentru cei neinițiați. În același timp, motorul este „inima” aproape oricărei mașini - 95% din toate mașinile rulează pe motor combustie interna.

În acest articol, vom discuta despre funcționarea unui motor cu ardere internă: sa principiu general, vom studia elementele și fazele specifice ale motorului, vom afla exact în ce se transformă potențialul combustibil forta de rotatie si vom incerca sa raspundem următoarele întrebări: cum funcționează un motor cu ardere internă, care sunt motoarele și tipurile lor și ce înseamnă anumiți parametri și caracteristici ale motorului? Și, ca întotdeauna, toate acestea sunt la fel de simple și accesibile ca de două ori două.

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

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

Ei bine, după cum veți observa, dacă există un motor cu ardere internă, atunci trebuie să existe un motor ardere externă. motor cu aburiîn trenuri și bărci cu aburi de modă veche, la fel este cel mai bun exemplu motor cu ardere externă. Combustibil (cărbune, lemn, ulei, orice altul) în motor cu aburi arde în afara motorului pentru a crea abur, iar aburul creează mișcare în interiorul motorului. Desigur, motorul cu ardere internă este mult mai eficient (cel puțin consumă mult mai putin combustibil pe kilometru de vehicul) decât un motor cu ardere externă, în plus, un motor cu ardere internă este mult mai mic decât un motor cu ardere externă echivalent în ceea ce privește puterea. Așa se explică de ce nu vedem o singură mașină care să arate ca o locomotivă cu abur.

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

Să ne uităm la principiul din spatele oricărei mișcări alternative a unui motor cu ardere internă: dacă pui o cantitate mică de combustibil de înaltă energie (cum ar fi benzina) într-un spațiu închis mic și aprindeți-l (acest combustibil), o cantitate incredibilă de energie va fi eliberată sub forma unui gaz în expansiune. Puteți folosi această energie, de exemplu, pentru a muta un cartof. În acest caz, energia este convertită în mișcarea acestui cartof. De exemplu, dacă turnați niște benzină într-o țeavă cu un capăt bine închis și celălalt deschis, apoi lipiți un cartof și dați foc benzinei, atunci explozia acestuia va provoca propulsia acestui cartof prin stoarcerea lui cu benzină care explodează, astfel, cartoful va zbura sus în cer dacă îndreptați tubul în sus. Acesta am descris pe scurt principiul de funcționare al unui tun vechi. Dar puteți folosi și această energie din benzină în mai mult scopuri interesante. De exemplu, dacă poți crea un ciclu de explozii de benzină de sute de ori pe minut și dacă poți folosi această energie în scopuri utile, atunci să știți că aveți deja un nucleu pentru un motor de mașină!

Aproape toate mașinile din zilele noastre 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 ciclu Otto, după Nicholas Otto, care l-a inventat în 1867. Deci, iată-le, aceste 4 timpi ale motorului:

1. Cursa de admisie a combustibilului
2. Cursa de compresie a combustibilului
3. Cursa de ardere a combustibilului
4. Cursa de evacuare

Totul pare să fie clar din asta, nu-i așa? Puteți vedea în figura de mai jos că un element numit piston înlocuiește cartofii în „pistolul de cartofi” pe care l-am descris mai devreme. Pistonul este conectat la arbore cotit cu ajutorul unei lansete. Doar nu vă fie teamă de termeni noi - de fapt, nu sunt atât de mulți dintre ei în principiu de funcționare a motorului!

În figură, literele indică următoarele elemente ale motorului:

A - Arborele cu came
B - Capacul supapei
C - Supapa de evacuare
D - Orificiu de evacuare
E - chiulasa
F - Camera de răcire
G - Bloc motor
H - Baia de ulei
I - Cartera motorului
J - bujie
K - supapa de admisie
L - Intrare
M - Piston
N - Biela
O - Rulment de biela
P - Arborele cotit

Iată ce se întâmplă atunci când un motor trece prin ciclul complet în patru timpi:

1. Poziția inițială a pistonului este foarte sus, în acest moment se deschide supapă de admisie, iar pistonul se mișcă în jos, aspirând astfel amestecul preparat de benzină și aer în cilindru. Aceasta este cursa de admisie. Doar o picătură mică de benzină trebuie amestecată cu aerul pentru ca totul să funcționeze.
2. Când pistonul ajunge la el punctul de jos, supapa de admisie se închide și pistonul începe să se miște înapoi în sus (benzina este „prinsă”), comprimând acest amestec de combustibil și aer. Compresia va face ulterior explozia mai puternică.
3. Când pistonul ajunge la vârful cursei sale, bujia eliberează o scânteie generată de mai mult de zeci de mii de volți pentru a aprinde benzina. Are loc detonarea, iar benzina din cilindru explodează, împingând pistonul în jos cu o forță incredibilă.
4. După ce pistonul atinge din nou partea inferioară a cursei sale, este rândul supapei de evacuare să se deschidă. Apoi pistonul se mișcă în sus (acest lucru se întâmplă deja prin inerție) și amestecul uzat de benzină și aer iese prin orificiul de evacuare din cilindru pentru a continua călătoria către țeavă de eșapamentși mai departe în atmosfera superioară.

Acum că supapa este din nou în vârf, motorul este pregătit pentru următorul ciclu, așa că aspiră următorul amestec de aer și benzină pentru a învârti și mai mult arborele cotit, care de fapt își transmite mai departe torsiunea prin transmisie către roți. Acum uitați mai jos cum funcționează motorul în toate cele patru cicluri.

Puteți vedea mai clar funcționarea unui motor cu ardere internă în cele două animații de mai jos:

Cum funcționează motorul - animație

Rețineți că mișcarea care este creată de funcționarea unui motor cu ardere internă este de rotație, în timp ce mișcarea creată de „pistolul de cartofi” este liniară (dreaptă). În motor, mișcarea liniară a pistoanelor este transformată în mișcare de rotație. arbore cotit. Avem nevoie de mișcare de rotație pentru că plănuim să întoarcem roțile mașinii.

Acum să ne uităm la toate părțile care lucrează împreună ca o echipă pentru a face acest lucru să se întâmple, începând cu cilindrii!

Miezul unui motor este un cilindru cu un piston care se mișcă în sus și în jos în interiorul cilindrului. Motorul descris mai sus are un cilindru. S-ar părea, ce mai este nevoie pentru o mașină?! Dar nu, pentru o călătorie confortabilă, o mașină are nevoie de cel puțin încă 3 din 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. Uită-te - mai jos, în animație, vei vedea funcționarea unui motor 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 sportși mingi de foc). Într-un motor cu mai mulți cilindri, toți cilindrii sunt de obicei aranjați într-unul din trei moduri:

• in linie
• în formă de V
• Opus

Iată-le - toate cele trei tipuri de aranjare a cilindrilor din motor:

Aranjament în linie de 4 cilindri

Aranjament opus a 4 cilindri

Aranjament în V din 6 cilindri

Diverse configurații au diferite beneficiiși dezavantaje în ceea ce privește vibrațiile, costul de producție și caracteristicile formei. Aceste avantaje și dezavantaje le fac mai potrivite pentru anumite vehicule specifice. Astfel, motoarele cu 4 cilindri rareori au sens în formă de V, deci sunt de obicei în linie; iar motoarele cu 8 cilindri sunt realizate mai des cu un aranjament de cilindri în formă de V.

Acum să vedem vizual cum funcționează sistemul de injecție de combustibil, uleiul și alte componente ale motorului:

Să ne uităm la câteva dintre părțile cheie ale motorului mai detaliat:

Și acum atenție! Pe baza a ceea ce am citit, să aruncăm o privire ciclu complet funcționarea motorului cu toate elementele sale:

Ciclu complet al motorului

De ce nu merge motorul?

Să presupunem că ieși la mașină dimineața și o pornești, dar nu pornește. Ce ar putea fi în neregulă? Acum că știi cum funcționează un motor, poți înțelege lucrurile de bază care pot împiedica pornirea unui motor. Se pot întâmpla trei lucruri fundamentale:

• Amestec prost de combustibil
• Fara compresie
• Fără scânteie

Da, mai sunt o mie de alte lucruri minore care pot crea probleme, dar aceasta " trei mari„ este cel mai adesea rezultatul sau cauza uneia dintre ele. Pe baza unei simple înțelegeri a funcționării motorului, putem face o scurtă listă a modului în care aceste probleme afectează motorul.

Un amestec prost 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 este suficient aer pentru a detona.
• Sistemul de alimentare poate furniza prea mult sau prea puțin combustibil amestecului, ceea ce înseamnă că arderea nu are loc corect.
• Pot exista impurități în combustibil (și pt calitate ruseasca benzină, acest lucru este valabil mai ales), care împiedică arderea completă a combustibilului.

Lipsa compresiei - Dacă încărcătura de aer și combustibil nu poate fi comprimată corespunzător, procesul de ardere nu va funcționa corect. Lipsa compresiei poate apărea din următoarele motive:

• Inele de piston uzate (permit aerului și combustibilului să treacă prin piston atunci când sunt comprimate)
• Supapele de intrare sau de evacuare nu se etanșează corespunzător, redeschizând o scurgere în timpul compresiei
• Există o gaură în cilindru.

Lipsa scânteii poate fi din mai multe motive:

• Dacă bujiile sau firul care duce la ele sunt uzate, scânteia va fi slabă.
• Dacă firul este deteriorat sau pur și simplu lipsește, sau dacă sistemul care trimite scânteia prin fir nu funcționează corect.
• Dacă scânteia apare prea devreme sau prea târziu în ciclu, combustibilul nu va fi aprins la la fixși asta poate cauza tot felul de probleme.

Și iată o serie de alte motive pentru care motorul poate să nu funcționeze și aici vom atinge câteva detalii din afara motorului:

• Dacă bateria este descărcată, nu veți putea porni motorul pentru a-l porni.
• Dacă rulmenții care permit arborelui cotit să se rotească liber sunt uzați, arborele cotit nu se va putea întoarce, 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 poate intra și evacuarea nu poate ieși, astfel încât motorul nu va mai putea funcționa.
• Dacă cineva cu motive de huligan a pus un cartof în țeava de eșapament, gazele de eșapament nu vor putea ieși din cilindru, iar motorul nu va funcționa din nou.
• Dacă nu există suficient ulei în motor, pistonul nu se va putea mișca liber în sus și în jos în cilindru, ceea ce face dificilă sau imposibilă munca normala motor.

Într-un motor care funcționează corect, toți acești factori sunt în limitele toleranței. După cum puteți vedea, motorul are o serie de sisteme care îl ajută să-și facă treaba de a converti combustibilul în propulsie fără probleme. Ne vom uita la diferitele subsisteme utilizate în motoare în secțiunile următoare.

Majoritatea subsistemelor de motoare pot fi implementate folosind diverse tehnologii, și o tehnologie mai bună poate îmbunătăți considerabil performanța motorului. De aceea, dezvoltarea industriei auto continuă în cel mai mare ritm, deoarece concurența dintre producătorii de automobile este suficient de mare pentru a investi bani mari în fiecare stors suplimentar. cai putere de la motorul cu acelasi volum. Să aruncăm o privire la diferitele subsisteme utilizate în motoarele moderne, începând cu modul în care funcționează supapele într-un motor.

Cum funcționează supapele?

Sistemul de supape este format din supapele propriu-zise și mecanismul care le deschide și le închide. Se numeste sistemul de deschidere si inchidere a acestora arbore cu came . Arbore cu came Are piese speciale pe axa lor, care mută supapele în sus și în jos, așa cum se arată în figura de mai jos.

Majoritate motoare moderne au ceea ce ei numesc came aeriene. Aceasta înseamnă că arborele este situat deasupra supapelor, așa cum puteți vedea în imagine. Motoarele mai vechi folosesc un arbore cu came situat în carterul de lângă arborele cotit. Arborele cu came, în timp ce se rotește, mișcă came cu proeminența în jos, astfel încât să împingă supapa în jos, creând un spațiu pentru trecerea combustibilului sau a gazelor de eșapament. cureaua de distributie sau lant de distributie este antrenat de arborele cotit și transmite cuplul de la acesta la arborele cu came astfel încât supapele să fie sincronizate cu pistoanele. Arborele cu came se rotește întotdeauna de una până la două ori mai încet decât arborele cotit. Multe motoare de înaltă performanță au patru supape pe cilindru (două pentru admisie și două pentru evacuare).

Cum funcționează sistemul de aprindere?

Sistemul de aprindere generează o sarcină de înaltă tensiune și o transmite bujiilor folosind firele de aprindere. Încărcarea trece mai întâi la bobina de aprindere (un fel de distribuitor care distribuie alimentarea cu scântei la cilindri la un moment dat), pe care o poți găsi cu ușurință sub capota majorității mașinilor. Bobina de aprindere are un fir care merge în centru și patru, șase, opt fire sau mai multe, în funcție de numărul de cilindri care ies din ea. Aceste fire de aprindere trimit încărcare către fiecare bujie. Motorul primește o astfel de scânteie în timp, în așa fel încât doar un cilindru primește o scânteie de la distribuitor la un moment dat. Această abordare asigură o netezime maximă a motorului.

Cum funcționează răcirea?

Sistemul de răcire al majorității vehiculelor constă dintr-un radiator și o pompă de apă. Apa circulă prin pasaje (canale) în jurul cilindrilor, iar apoi trece prin calorifer pentru a o răci cât mai mult posibil. Cu toate acestea, există astfel de modele de mașini (în primul rând Volkswagen Beetle(gândacul)), precum și majoritatea motocicletelor și mașinilor de tuns iarba care au motor cu aer răcit. Probabil ați văzut aceste motoare răcite cu aer care au aripioare laterale, o suprafață cu nervuri care împodobește exteriorul fiecărui cilindru pentru a ajuta la disiparea căldurii.

Răcirea cu aer face motorul mai ușor, dar mai fierbinte și, în general, reduce durata de viață a motorului și performanța generală. Deci acum știi cum și de ce motorul tău rămâne cald.

Cum funcționează sistemul de lansare?

Îmbunătățirea performanței motorului este o mare problemă, dar mai important este ceea ce se întâmplă când rotiți cheia pentru a-l porni! Sistemul de pornire constă dintr-un demaror cu un motor electric. Când rotiți cheia de contact, demarorul întoarce motorul cu câteva rotații, astfel încât procesul de ardere să-și înceapă funcționarea și doar rotind cheia la reversul când scânteia nu mai este furnizată la cilindri, iar motorul se blochează astfel.

Starterul are motor electric puternic, care se rotește motor rece combustie interna. Demarorul este întotdeauna destul de puternic și, prin urmare, motorul „mâncă” resursele bateriei, deoarece trebuie să depășească:

• Toată frecarea internă cauzată de segmentele pistonului și exacerbată de uleiul rece și rece.
• Presiunea de compresie a oricărui cilindru (cilindri) care apare în timpul cursei de compresie.
• Rezistenta exercitata de deschiderea si inchiderea supapelor de catre arborele cu came.
• Toate celelalte procese legate direct de motor, inclusiv rezistența pompei de apă, pompă de ulei, generator 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 către demaror.

Cum funcționează sistemul de injecție și lubrifiere?

Cand vine întreținere zilnică mașină, prima ta grijă este probabil să verifici cantitatea de benzină din mașină. De unde vine benzina rezervor de combustibilîn cilindri? Sistemul de alimentare al motorului aspiră benzina din rezervor cu ajutorul unei pompe de combustibil situată în rezervor și o amestecă cu aer, astfel încât amestecul adecvat de aer și combustibil să poată curge în cilindri. Combustibilul este livrat în una dintre cele trei moduri comune: carburator, injecție de combustibil și injecție directă.

Carburatoarele sunt foarte depășite astăzi și nu sunt plasate în modele de mașini noi. În motorul cu injecție suma corectă combustibilul este injectat individual în fiecare cilindru fie direct în supapa de admisie (injecție de combustibil), fie direct în cilindru (injecție directă de combustibil).

Juca si uleiul rol important. Un sistem perfect și corect lubrifiat asigură că fiecare piesă în mișcare a motorului primește ulei pentru a se putea mișca cu ușurință. Cele două părți principale care au nevoie de ulei sunt pistonul (sau mai precis, inelele acestuia) și orice rulmenți care permit elementelor precum arborele cotit și alți arbori să se rotească liber. În majoritatea vehiculelor, uleiul este aspirat din baia de ulei de către pompa de ulei, trecut prin filtrul de ulei pentru a îndepărta particulele de murdărie și apoi pulverizat sub presiune ridicata rulmenți și pereții cilindrilor. Uleiul se scurge 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 ne uităm la alte lucruri care ies din ea. Sistemul de evacuare include o țeavă de evacuare și o tobă de eșapament. Fără eșapament, ai auzi sunetul a mii de mici explozii din țeava ta de eșapament. Amortizorul atenuează sunetul. Sistem de evacuare include si convertor catalitic, care folosește un catalizator și oxigen pentru a arde tot combustibilul nefolosit și alte substanțe chimice din gaze de esapament. Astfel, mașina dumneavoastră îndeplinește anumite standarde europene privind poluarea aerului.

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

Revoluția științifică și tehnologică care a avut loc la sfârșitul secolului al XIX-lea, împreună cu multe descoperiri ingenioase, au dus la inventarea unui astfel de dispozitiv util ca un motor cu ardere internă. Datorită acestui fapt, omenirea a reușit să schimbe radical lumea și să facă un pas semnificativ în dezvoltarea civilizației. Astăzi, astfel de motoare sunt utilizate pe scară largă nu numai în industria auto, ci și în industrie, unde sunt cele mai importante. parte integrantăîntregul lanț tehnologic de producție. Toate fabricile, fabricile, combinele și alte instalații industriale depind direct de unitățile de ardere internă, care fac posibilă realizarea tuturor munca necesara.

Este un tip de motor în care energia combustibilului cu carbon lichid sau gazos este convertită în datorită arderii instantanee a combustibilului în zona de lucru a cilindrului, care este prevăzut, care îl antrenează. Aceasta este esența a funcţionării unui motor alimentat cu combustibil.

De regulă, un motor cu ardere internă, precum și principalele sale caracteristici, sunt familiare unei persoane obișnuite, folosind exemplul unui motor de mașină. Toată lumea știe că puterea motorului depinde direct de volumul cilindrilor săi, deoarece cu cât sunt mai mari, cu atât mai mult. amestec de combustibil poate actiona, drept urmare efectul asupra arborelui cotit va fi mai puternic. Dacă vorbim despre motoare industriale, care sunt instalate la centrale electrice, uzine industriale, instalații frigorifice și alte instalații, puterea lor este măsurată în multe sute de cai putere.

În sistemul de lucru al oricărui motor cu combustibil include neapărat un sistem de răcire și lubrifiere. Pentru că în timpul proces tehnologic se eliberează o cantitate semnificativă de energie termică; pentru a o preveni, se face în ea o manta specială de răcire. Datorită acesteia, cilindrii sunt răciți, iar motorul cu ardere internă poate funcționa mult timp fără întrerupere. În plus, o parte integrantă a oricărui motor este sistemul de lubrifiere, care reduce coeficientul de uzură al tuturor pieselor de frecare. De la calitate ulei de mașină depinde de multe, deci tipuri diferite sunt produse motoare diverse uleiuri, care poate fi sintetic, semisintetic și mineral. Motor nou, de obicei alimentat ulei mineral, deoarece oferă o mai bună lepătură a pieselor noi între ele. Ulterior, acesta este înlocuit cu sintetic sau semisintetic, în funcție de cerințele fabricii de producție.

Toate motoarele de acest tip sunt împărțite în două grupuri mari:

1. combustie interna. Se instalează de obicei pe plămâni vehicule motociclete, scutere, scutere și mopede. Un astfel de motor constă dintr-un carter, în care un arbore cotit cu cilindri este instalat pe ambele părți prin rulmenți. Fiecare dintre acești cilindri conține un piston, care este o cupă de metal înconjurată de inele speciale introduse în caneluri. Sunt necesare pentru ca gazele de evacuare să nu cadă în golul dintre mașinile cilindrului și pistonului. Acesta din urmă este conectat la biela printr-o bucșă specială (știft), care, la rândul său, transmite mișcare rectilinie pe arborele cotit.
2. combustie interna. Are un design mai complex, datorită căruia totul este rotativ mișcare înainte efectuat în 4 cicluri. Toate mașinile sunt echipate cu astfel de motoare, deoarece un astfel de sistem oferă putere maxima care este necesar pentru deplasarea unui vehicul greu.

Motoarele moderne cu ardere internă sunt în mod constant îmbunătățite, drept urmare nivelul lor de eficiență crește și puterea crește. În ciuda faptului că din punct de vedere al mediului sunt dăunătoare mediu inconjurator, ele ocupă în continuare primul loc în ceea ce privește aplicarea printre toate celelalte tipuri de motoare. Motoarele electrice nu pot concura încă cu ele, deoarece puterea lor este cu un ordin de mărime mai mică.

Un motor cu ardere internă (ICE) este un motor în care arderea combustibilului are loc direct în interiorul camerei de lucru. Aceste unități sunt utilizate pe scară largă în industria auto, care asigură conversia energiei termice din arderea combustibilului în forță mecanică.

Metoda de implementare a ciclului de lucru poate avea loc într-un ciclu, sau în două cicluri. Prin urmare, se disting motoarele cu ardere internă în doi timpi și în patru timpi. Cursa este cursa pistonului între doi puncte moarte, cu o rotație a arborelui cotit la 180 de grade.

Principiul de funcționare

Principiile de funcționare ale fiecărui tip de motor sunt oarecum diferite. Într-un motor în doi timpi, într-o singură rotație, ciclul de lucru este finalizat în două etape - datorită compresiei și expansiunii. Nu există supape într-un astfel de dispozitiv, iar pistonul își îndeplinește funcția. Mișcarea acestuia asigură deschiderea și închiderea ferestrelor de purjare.

Procesul de lucru într-un motor în patru timpi are loc în patru etape. În același timp, procese precum aportul în prima etapă și, respectiv, eliberarea în a patra etapă, se adaugă compresiei și expansiunii.

Principala diferență între astfel de motoare este mecanismele excelente de schimb de gaze, adică. alimentarea cu combustibil a cilindrilor și a gazelor de eșapament. Designul unităților în patru timpi include un mecanism de distribuție a gazului care asigură deschiderea și închiderea supapelor în anumite momente în timp. V motoare în doi timpi Cilindrii sunt goliți și umpluți în timpul curselor de compresie și expansiune.

Video: Dispozitiv și cum funcționează un motor cu ardere internă

Dispozitiv general ICE

În funcție de tipul de conversie a energiei termice, toate motoarele pot fi împărțite în următoarele tipuri:

• Piston. În astfel de unități, arderea combustibilului are loc în cilindri, iar datorită mișcării alternative a pistonului, datorită mecanismului manivelei, energia termică este convertită în energie mecanică;
• Piston rotativ. Energia este convertită prin rotirea unui rotor cu un profil special datorită gazelor de lucru;
• Turbina de gaz. În astfel de motoare, conversia energiei este asigurată de un rotor cu palete în formă de pană.

Cel mai popular și solicitat dintre toate tipurile de unități este piston ICE, datorită versatilității, capacității de a pornire rapidăși capacitatea de a lucra cu tipuri variate combustibil.

Dispozitivul general al motorului cu ardere internă include corpul unității, precum și două tipuri de mecanisme - manivela și distribuția gazului. În plus, conține o serie de sisteme - putere, aprindere, pornire, răcire și lubrifiere. Toate aceste sisteme constau din anumite unități și mecanisme, precum și din elementele de comunicare necesare.

Important! Numai datorită îndeplinirii coordonate a funcțiilor lor prin mecanisme și sisteme este asigurată munca neintrerupta GHEAŢĂ.

mecanism manivelă

Mișcarea ciclică de translație a pistonului, descrisă de acesta atunci când se deplasează în cilindru, trebuie transformată în mișcare de rotație a arborelui cotit. Această acțiune este asigurată datorită mecanismului manivelă (KShM).

Proiectarea unui astfel de mecanism include componente mobile - pistoane, inele de piston, pini, biele, volanta si arborele cotit. KShM include, de asemenea, elemente fixe - un bloc cilindric și o garnitură, o chiulasă, cilindri, un carter, un palet. În plus, dispozitivul include diverse elemente de fixare, lagăre de montaj și biele.

Mecanism de distribuție a gazelor

Datorită mecanismului de distribuție a gazelor (GRM), alimentarea la timp a buteliilor, în funcție de tip ICE aer sau amestec combustibil-aer, precum și eliberarea gazelor de eșapament în sistemul de evacuare.

Interesant! Datorită deschiderii sau închiderii la timp a supapelor de sincronizare, este asigurată funcționarea neîntreruptă a mecanismului.

Structura de sincronizare include următoarele componente și mecanisme:

• arbore cu came. Element din fontă sau oțel care deschide sau închide supapele.
• Împingătoare. Acestea asigură transferul de forțe către supape de la came.
• supape de admisie si evacuare. Contribuiți la alimentarea amestecului în cameră și, de asemenea, îndepărtați gazele de eșapament. În funcție de diametrul capului, se disting supapele de intrare și de evacuare. În plus, capul supapei de admisie este cromat, iar capul supapei de evacuare este fabricat din oțel rezistent la căldură.
• Tije. Datorită căruia are loc un transfer de forță de la împingătoare la tije.
• Acționare de sincronizare, care asigură deschiderea și închiderea supapelor, prin transferarea rotației arborelui cotit la arborele cu came. Ca transmisie, pot fi utilizate atât o curea, cât și un lanț de distribuție, precum și un tren de viteze.

Sistem de alimentare

Compoziția acestui sistem include astfel de dispozitive precum elemente pentru depozitarea combustibilului, dispozitive de curățare a aerului, unități de curățare și alimentare cu combustibil, precum și dispozitive pentru prepararea amestecului de combustibil.

Elemente Sursa de alimentare ICE sunt:

• Rezervor de combustibil și conducte de combustibil;
• Filtru de combustibil și pompă;
• Filtru de aer;
• Carburator, mono injecție sau injector, în funcție de dispozitivul sistemului de alimentare.

Interesant! V sisteme de injectie munca de reglare a puterii injectoare de combustibil efectueaza dispozitiv electronic– unitate de control, care include design diverși senzori Control.

Principalele funcții ale sistemului de alimentare cu combustibil sunt:

• Alimentare cu combustibil din rezervor;
• Filtrarea combustibilului;
• Formarea unui amestec combustibil;
• Alimentarea cu amestecul la cilindri.

Sistemele de alimentare diferă în funcție de tipul de combustibil utilizat: in unități diesel injectarea în cameră are loc la presiune ridicată, pentru care este utilizată pompă de combustibil presiune ridicata.

Sistem de aprindere

Funcția principală a acestui sistem este de a furniza o scânteie bujiilor la un anumit moment în timp. Există trei tipuri principale de sisteme de aprindere:

• A lua legatura. Crearea impulsurilor are loc în momentul ruperii contactelor.
• Fără contact. Impulsurile de control sunt generate de un dispozitiv de control al tranzistorului.
• Sistemul de aprindere cu microprocesor este controlat de un dispozitiv electronic.

Principalele elemente ale sistemului sunt:

• Sursă de putere;
• Comutator de aprindere;
• Dispozitiv de stocare;
• Bujie;
• Sistem de distribuție;
• Sârmă de înaltă tensiune.

Principiul de funcționare al acestui sistem se bazează pe acumularea tensiunii de către bobina de aprindere cu performanta scazutași conversia lui în mare. După ce energia acumulată este transferată la bujii, iar scânteia formată la momentul necesar aprinde amestecul combustibil-aer.

start

Principalele mecanisme constitutive ale sistemului Începe ICE sunt:

• Incepator;
• Acumulator acumulator;
• Comutator de aprindere.

Acest sistem asigură o pornire convenabilă, fiabilă și rapidă a motorului, indiferent de condițiile de funcționare ale mașinii.

Răcire

Funcționarea sistemelor și Mecanismele ICE fără a organiza eliminarea excesului de căldură nu este posibilă, deoarece munca lor este asociată cu creșterea regim de temperatură. Scopul principal al sistemului de răcire este reducerea temperaturii elementelor de lucru ale motorului.

Interesant! Dacă mașina este echipată transmisie automată, atunci sistemul de răcire este implicat și în organizarea răcirii fluidului de transmisie.

Există două tipuri principale de sisteme de răcire a motorului cu ardere internă:

• Lichid;
• Aer.

Pe lângă funcțiile principale, sistemul de răcire este responsabil pentru:

• Funcționarea sistemului de încălzire, ventilație și aer condiționat;
• Răcirea uleiului în sistemul de ungere;
• Gaze de răcire în sistemul de evacuare.

Cel mai comun este sistem fluid răcire, care este facilitată de răcirea uniformă și eficientă a componentelor și mecanismelor, precum și nivel scăzut zgomot la serviciu.

Elementele importante ale sistemului de răcire sunt:

• Radiator lichid;
• Radiator de ulei;
• Schimbător de căldură;
• Ventilator;
• Pompa centrifuga;
• Vas de expansiune;
• Termostat.

important consumabil, care asigură răcirea, este fluid de lucru- antigel.

Sistem de lubrifiere

Funcționarea mecanismelor și nodurile motorului cu ardere internă are loc în condiţii de frecare constantă a elementelor. Acest lucru afectează negativ starea acestora, provocând uzură și reducând performanța unității. Pentru a preveni astfel de fenomene negative în proiectarea motorului cu ardere internă sistem de lubrifiere inclus. Este combinată, adică are loc amestecarea ulei de motor cu combustibil.

Principalele elemente ale sistemului de lubrifiere ICE sunt:

• Filtru de ulei si pompa;
• Palet;
• Gard;
• Circuite care asigură alimentarea cu ulei a elementelor.

Cu ajutorul unei pompe de ulei, uleiul este furnizat filtrului, iar apoi este distribuit între unitățile de lubrifiere și canale. Acest proces are loc constant, iar datorită prezenței unor senzori speciali, presiunea din sistem este monitorizată.

acordarea

Pentru crestere caracteristici de performanta motor, modernizarea acestuia și creșterea cuplului, se utilizează o procedură precum tuning. Principalele tipuri de acordare sunt:

• Alezarea cilindrului, care contribuie la creșterea camerei de ardere a combustibilului, care crește ușor capabilități de putere unitate.
• Instalarea turbinei, care asigură o creștere a puterii și eficienței motorului;
• Chip tuning - o creștere a performanței prin schimbarea funcționării părții electronice a unității de control.
• Instalarea protoxidului de azot, care contribuie la o creștere semnificativă a puterii motorului.

De regulă, reglarea se efectuează numai dacă componentele și mecanismele sunt în stare de funcționare completă. unitate de putereși trebuie efectuată de către tehnicieni calificați de service auto.

Pentru neîntreruptă și munca eficienta ICE ar trebui să acorde atenție oricăror modificări și să diagnosticheze și să repare echipamentele în timp util.

Pe drumurile noastre, de cele mai multe ori puteți găsi mașini care consumă benzină și motorină. Momentul mașinilor electrice nu a venit încă. Prin urmare, luați în considerare principiul de funcționare a unui motor cu ardere internă (ICE). semn distinctiv a lui este transformarea energiei exploziei în energie mecanică.

Când lucrați cu centrale electrice pe benzină, există mai multe moduri de a forma amestecul de combustibil. Într-un caz, acest lucru se întâmplă în carburator și apoi totul este alimentat în cilindrii motorului. Într-un alt caz, benzina este injectată prin duze speciale (injectoare) direct în colector sau camera de ardere.

Pentru înţelegere deplină Operare ICE trebuie să știi că există mai multe tipuri motoare moderne care și-au dovedit eficiența în activitate:

• motoare pe benzină;
• motoare care consumă combustibil diesel;
• instalatii de gaze;
• dispozitive gaz-diesel;
• opțiuni rotative.

Principiul de funcționare al acestor tipuri de motoare cu ardere internă este aproape același.

Cicluri ICE

Fiecare are combustibil care explodează în camera de ardere, se extinde și împinge un piston montat pe un arbore cotit. În plus, această rotație prin mecanisme suplimentare iar nodurile sunt transferate pe roțile mașinii.

Ca exemplu, vom lua în considerare benzina motor în patru timpi, pentru că este cea mai comună centrală electricăîn mașini pe drumurile noastre.

Deci tu:

1. se deschide orificiul de admisie si camera de ardere se umple cu amestecul de combustibil preparat
2. camera este etanșată și volumul acesteia scade în cursa de compresie
3. amestecul explodează și împinge pistonul, care primește un impuls de energie mecanică
4. camera de ardere este eliberată de produsele de ardere

Fiecare dintre aceste etape ale muncii motorului cu ardere internă are propriile sale procese, au loc mai multe procese simultane. În primul caz, pistonul este în poziția sa cea mai de jos, în timp ce toate supapele care introduc combustibil sunt deschise. Următoarea etapă începe cu închiderea completă a tuturor orificiilor și deplasarea pistonului în poziția maximă superioară. În același timp, totul este comprimat.

Atingând din nou poziția extremă de sus a pistonului, lumânării i se aplică tensiune și creează o scânteie, aprinzând amestecul pentru o explozie. Forța acestei explozii împinge pistonul în jos, în timp ce orificiile de evacuare se deschid și camera este curățată de gazul rezidual. Apoi totul se repetă.

Funcționarea carburatorului

Formarea amestecului de combustibil în mașinile din prima jumătate a secolului trecut a avut loc cu ajutorul unui carburator. Pentru a înțelege cum funcționează un motor cu ardere internă, trebuie să știți asta ingineri auto proiectat sistem de alimentare astfel încât amestecul deja preparat a fost alimentat în camera de ardere.

Dispozitiv carburator

Carburatorul a fost angajat în formarea lui. A amestecat benzină și aer în proporțiile potrivite și a trimis totul în cilindri. Această simplitate relativă a proiectării sistemului ia permis pentru mult timp rămâne o parte indispensabilă unități pe benzină. Dar mai târziu, deficiențele sale au început să prevaleze asupra meritelor și nu au îndeplinit cerințele tot mai mari pentru mașini în general.

Dezavantajele sistemelor de carburator:

• incapabil să ofere moduri economice la schimbare bruscă moduri de conducere;
• depășirea limitelor Substanțe dăunătoareîn gazele de evacuare;
• putere redusă a mașinilor din cauza inconsecvenței amestecului preparat cu starea mașinii.

Au încercat să compenseze aceste neajunsuri prin alimentarea directă cu benzină prin injectoare.

Funcționarea motoarelor cu injecție

Principiul de funcționare motor cu injecție se află în injecție directă benzină în timpul galeria de admisie sau camera de ardere. Din punct de vedere vizual, totul este similar cu lucrarea uzină de motorină când alimentarea este măsurată și numai în cilindru. Singura diferență este că unitățile de injecție au bujii.

Design injector

Etapele muncii motoare pe benzină cu injecție directă nu diferă de versiunea cu carburator. Diferența este doar în locul în care se formează amestecul.

Datorită acestei opțiuni de proiectare, sunt oferite avantajele unor astfel de motoare:

• puterea crește până la 10% cu similar specificatii tehnice cu carburator;
• economii notabile la benzină;
• îmbunătăţire performanța de mediu prin emisii.

Dar cu asemenea avantaje, există și dezavantaje. Principalele sunt întreținerea, întreținerea și personalizarea. Spre deosebire de carburatoare, care pot fi dezasamblate, asamblate și reglate independent, injectoarele necesită echipamente speciale scumpe și un număr mare de instalații. senzori diferițiîn mașină.

Metode de injectare a combustibilului

Pe parcursul evoluției alimentării cu combustibil a motorului, acest proces se apropie constant de camera de ardere. În cele mai multe motoare moderne cu ardere internă a avut loc o fuziune a punctului de alimentare cu benzină și a locului de ardere. Acum amestecul nu se mai formează în carburator sau galeria de admisie, ci este injectat direct în cameră. Luați în considerare toate opțiunile pentru dispozitivele de injecție.

Opțiune de injecție într-un singur punct

Cea mai simplă opțiune de design arată ca injecția de combustibil printr-o singură duză în galeria de admisie. Diferența cu carburatorul este că acesta din urmă livrează amestecul finit. În versiunea cu injecție, combustibilul este furnizat prin duză. Avantajul este de a economisi costuri.

Opțiune de alimentare cu combustibil într-un singur punct

Această metodă formează și amestecul în afara camerei, dar aici sunt implicați senzori care asigură alimentarea direct fiecărui cilindru prin galeria de admisie. Aceasta este o opțiune mai economică pentru utilizarea combustibilului.

Injectare directă în cameră

Această opțiune este de departe cea mai eficientă utilizare a posibilităților proiectarea injecției. Combustibilul este pulverizat direct în cameră. Datorită acestui fapt, nivelul emisiilor nocive este redus, iar mașina primește, pe lângă economii mai mari de benzină, și putere sporită.

Gradul crescut de fiabilitate a sistemului reduce factorul negativ privind întreținerea. Dar astfel de dispozitive au nevoie de combustibil de înaltă calitate.

Motoarele cu ardere internă (ICE) sunt instalate pe mașini, în care combustibilul arde în interiorul cilindrului. Se bazează pe proprietatea gazelor de a se extinde atunci când sunt încălzite. Luați în considerare principiul de funcționare a motorului și ciclurile sale de funcționare.

Ciclul de funcționare al unui motor pe benzină în patru timpi

Motoarele auto funcționează de obicei ciclu în patru timpi, care se finalizează în două rotații ale arborelui cotit sau în patru timpi ale pistonului și constă în curse de admisie, compresie, expansiune (cursă) și evacuare.

Principiul de funcționare al motorului cu ardere internă (pentru a vedea, faceți clic pe pictograma „Play” din ilustrație)

Dispoziții extreme pistonul, la care este cel mai îndepărtat de axa arborelui cotit sau aproape de acesta, sunt numite punctele „mort” superioare și inferioare (TDC și BDC). Citiți mai multe în articolul „cum funcționează un motor cu ardere internă”.

Admisie. Pe măsură ce arborele cotit al motorului face prima jumătate de rotație, pistonul se deplasează de la TDC la BDC, supapa de admisie este deschisă, Supapa de evacuareînchis. Se creează un vid în cilindru, în urma căruia o încărcătură proaspătă a amestecului combustibil, constând din benzină și vapori de aer, este aspirată prin conducta de gaz de admisie în cilindru și, amestecându-se cu gazele reziduale de evacuare, formează un amestec.

Comprimare. După umplerea cilindrului amestec combustibil cu rotirea suplimentară a arborelui cotit (a doua jumătate de tură), pistonul se deplasează de la BDC la PMS cu supapele închise. Pe măsură ce volumul scade, temperatura și presiunea amestecului de lucru cresc.

Extensie sau cursă de lucru. La sfârșitul cursei de compresie amestec de lucru se aprinde de la o scânteie electrică și se arde rapid, drept urmare temperatura și presiunea gazelor rezultate cresc brusc, în timp ce pistonul se deplasează de la TDC la BDC. În timpul cursei de expansiune, biela conectată pivotant la piston funcționează mișcare complexăși rotește arborele cotit prin manivelă.

Când se extinde, gazele produc muncă utilă, deci cursa pistonului la a treia jumătate de tură a arborelui cotit numit flux de lucru. La sfârșitul cursei pistonului, când este aproape de BDC, supapa de evacuare se deschide, presiunea în cilindru scade la 0,3 - 0,75 MPa și temperatura la 950 - 1200 ° C.

Eliberare. La a patra jumătate de tură a arborelui cotit, pistonul se deplasează de la BDC la PMS. În acest caz, supapa de evacuare este deschisă, iar produsele de ardere sunt împinse din cilindru în atmosferă prin conducta de gaze de evacuare.

Ciclul de funcționare al unui motor diesel în patru timpi

Spre deosebire de un motor pe benzină, în timpul cursei „admisie”, motorina intră în cilindri aer proaspat. În timpul cursei de „compresie”, aerul se încălzește până la 600 ° C. La sfârșitul acestei curse, o anumită parte de combustibil este injectată în cilindru, care se aprinde spontan.

Comprimare. Pistonul se deplasează de la BDC la PMS; supapele de admisie și evacuare sunt închise, drept urmare pistonul care se mișcă în sus comprimă aerul de intrare. Pentru ca combustibilul să se aprindă, temperatura trebuie să fie aer comprimat a fost peste temperatura de autoaprindere a combustibilului. Când pistonul se deplasează la PMS, cilindrul este injectat prin duza de motorină furnizată de pompa de combustibil.

Extensie sau cursă de lucru. Combustibilul injectat la sfârșitul cursei de compresie, amestecându-se cu aerul încălzit, se aprinde și începe procesul de ardere, caracterizat printr-o creștere rapidă a temperaturii și presiunii. în care presiune maxima gazele ajung la 6 - 9 MPa, iar temperatura este de 1800 - 2000°C. Sub influența presiunii gazului, pistonul se deplasează de la TDC la BDC - are loc o cursă de lucru. În apropierea LDC, presiunea scade la 0,3 - 0,5 MPa, iar temperatura la 700 - 900 o C.

Eliberare. Pistonul se deplasează de la BDC la PMS și gazele de eșapament sunt împinse din cilindru prin supapa de evacuare deschisă. Presiunea gazului scade la 0,11 - 0,12 MPa, iar temperatura la 500-700 ° C. După terminarea cursei de evacuare, cu rotirea ulterioară a arborelui cotit, ciclul de lucru se repetă în aceeași secvență.

Principiul de funcționare al motoarelor cu mai mulți cilindri

Secvența de alternanță a acelorași cicluri în cilindri numită ordinea de funcționare a motorului. Ordinea majorității motoare cu patru cilindri 1-3-4-2 sau 1-2-4-3. Aceasta înseamnă că după cursa în primul cilindru, următoarea cursă are loc în al treilea, apoi în al patrulea și în final în al doilea cilindru. Secvență definită observat la alte motoare cu mai multe cilindri.

Diagrama de funcționare a motorului conform schemei 1-2-4-3

Motoarele cu mai mulți cilindri sunt în linie și în formă de V. V motoare în linie cilindrii sunt aranjați vertical și în formă de V - în unghi. Acestea din urmă se caracterizează prin mai puțin lungime totală comparativ cu primul. Motoarele moderne cu opt cilindri sunt realizate pe două rânduri cu un aranjament de cilindri în formă de V.