Motoarele cu ardere internă sunt de trei tipuri. Cum funcționează motorul? Unități suplimentare necesare pentru motorul cu ardere internă

Majoritatea mașinilor sunt conduse de un motor cu combustie internă cu piston (prescurtat ca ICE) cu un mecanism cu manivelă. Acest design a devenit larg răspândit datorită costului redus și a fabricabilității producției, a dimensiunilor și greutății relativ mici.

După tipul de combustibil utilizat, motorul cu ardere internă poate fi împărțit în benzină și motorină. Trebuie să spun că motoarele pe benzină funcționează excelent. Această diviziune afectează direct designul motorului.

Cum funcționează un motor cu combustie internă cu piston

Baza designului său este blocul de cilindri. Acesta este un corp turnat din fontă, aluminiu sau uneori aliaj de magneziu. Majoritatea mecanismelor și părților altor sisteme de motoare sunt atașate în mod specific la blocul de cilindri sau situate în interiorul acestuia.

O altă parte importantă a motorului este capul său. Acesta este situat în partea de sus a blocului de cilindri. Capul adăpostește, de asemenea, părți ale sistemelor motorului.

Un palet este atașat la partea inferioară a blocului de cilindri. Dacă această piesă transportă sarcini în timpul funcționării motorului, este adesea numită vas de ulei sau carter.

Toate sistemele motorului

1. mecanism manivelă;
2. mecanism de distribuție a gazelor;
3. sistem de alimentare;
4. sistem de răcire;
5. Sistem de lubrifiere;
6. sistem de aprindere;
7. sistem de management al motorului.

mecanism cu manivela constă dintr-un piston, garnitură de cilindru, bielă și arborele cotit.

Mecanism manivelă:
1. Extensor inel racletă de ulei. 2. Inelul pistonului de racletă de ulei. 3. Inel de compresie, al treilea. 4. Inel de compresie, al doilea. 5. Inel de compresie superior. 6. Piston. 7. Inel de fixare. 8. Știftul pistonului. 9. Bucșă bielă. 10. Bielă. 11. Capacul bielei. 12. Introduceți capul inferior al bielei. 13. Șurubul capacului bielei, scurt. 14. Șurubul capacului bielei, lung. 15. Unelte de conducere. 16. Conectați canalul de ulei al jurnalului bielei. 17. Învelișul lagărului arborelui cotit, superior. 18. Coroana este dințată. 19. Șuruburi. 20. Volanta. 21. Pinii. 22. Șuruburi. 23. Deflector ulei, spate. 24. Capacul rulmentului din spate al arborelui cotit. 25. Pinii. 26. Jumătate inel al lagărului axial. 27. Învelișul lagărului arborelui cotit, inferior. 28. Contragreutatea arborelui cotit. 29. Șurub. 30. Capacul rulmentului arborelui cotit. 31. Șurub de cuplare. 32. Șurub de fixare a capacului rulmentului. 33. Arborele cotit. 34. Contragreutate, față. 35. Separator de ulei, față. 36. Piuliță de blocare. 37. Rola. 38. Șuruburi.

Pistonul este situat în interiorul căptușelii cilindrului. Cu ajutorul unui știft de piston, acesta este conectat la biela, al cărei cap inferior este atașat la jurnalul bielei arborelui cotit. Căptușeala cilindrului este o gaură în bloc sau o bucșă din fontă care se potrivește în bloc.

Căptușeală cilindrică cu bloc

Căptușeala cilindrului este închisă de sus cu un cap. Arborele cotit este, de asemenea, atașat la blocul din partea de jos a blocului. Mecanismul transformă mișcarea liniară a pistonului în mișcarea de rotație a arborelui cotit. Aceeași rotație care face în cele din urmă roțile mașinii să se rotească.

Mecanism de distribuție a gazelor este responsabil pentru furnizarea unui amestec de vapori de combustibil și aer în spațiul de deasupra pistonului și îndepărtarea produselor de ardere prin supape care se deschid strict într-un anumit moment.

Sistemul de alimentare este în primul rând responsabil pentru prepararea unui amestec combustibil din compoziția dorită. Dispozitivele sistemului stochează combustibilul, îl curăță, îl amestecă cu aerul astfel încât să asigure pregătirea unui amestec de compoziție și cantitate necesară. De asemenea, sistemul este responsabil pentru îndepărtarea produselor de ardere de pe motor.

Când motorul funcționează, energia termică este generată într-o cantitate mai mare decât motorul este capabil să se transforme în energie mecanică. Din păcate, așa-numita eficiență termică a celor mai bune exemple de motoare moderne nu depășește 40%. Prin urmare, este necesar să disipa o cantitate mare de căldură „suplimentară” în spațiul înconjurător. Exact asta face, elimină căldura și menține o temperatură de funcționare stabilă a motorului.

Sistem de lubrifiere. Exact este cazul: „Nu vei unge, nu vei merge”. Motoarele cu ardere internă au un număr mare de unități de frecare și așa-numiții rulmenți simpli: există o gaură, un arbore se rotește în ea. Nu va exista nicio lubrifiere, unitatea va defecta prin frecare și supraîncălzire.

Sistem de aprindere proiectat să dea foc, strict la un moment dat, un amestec de combustibil și aer în spațiul de deasupra pistonului. nu există un astfel de sistem. Acolo, combustibilul se aprinde spontan în anumite condiții.

Video:

Sistemul de gestionare a motorului utilizează o unitate de control electronic (ECU) pentru a controla și coordona sistemele motorului. În primul rând, aceasta este pregătirea unui amestec de compoziție necesară și aprinderea sa în timp util în cilindrii motorului.

Motor cu ardere internă (ICE)- cel mai comun tip de motor auto. Funcționarea unui motor de acest tip se bazează pe proprietatea gazelor de a se extinde atunci când este încălzită. Sursa de căldură din motor este un amestec de combustibil și aer (amestec combustibil).

Motoarele cu ardere internă sunt de două tipuri: benzină și motorină. Într-un motor pe benzină, un amestec combustibil (benzină cu aer) este aprins în interiorul cilindrului de o scânteie generată pe bujia 3 (Fig. 3). La un motor diesel, amestecul combustibil (combustibil diesel cu aer) este aprins prin comprimare și nu sunt utilizate bujii. La ambele tipuri de motoare, presiunea amestecului gazos combustibil format în timpul arderii crește și este transmisă pistonului 7. Pistonul se deplasează în jos și prin biela 8 acționează asupra arborelui cotit 11, forțându-l să se rotească. Pentru a netezi scuturele și o rotație mai uniformă a arborelui cotit, la volan este instalată o volantă masivă 9.

Fig. 3. Diagrama motorului monocilindric.

Să luăm în considerare conceptele de bază ale motorului cu ardere internă și principiul funcționării acestuia.

Pistonul 1 este instalat în fiecare cilindru 2 (Fig. 4). Poziția sa extremă superioară se numește centru mort superior (TDC), iar partea inferioară extremă este numită centru mort inferior (BDC). Distanța parcursă de piston de la un punct mort la altul se numește cursa pistonului. Într-o singură cursă a pistonului, arborele cotit se va roti cu o jumătate de tură.

Fig. 4. Diagrama cilindrului

Camera de combustie (compresie) este spațiul dintre chiulasă și piston când se află la TDC.

Deplasarea cilindrului- spațiul eliberat de piston când se deplasează de la TDC la BDC.

Cilindrul motorului este volumul de lucru al tuturor cilindrilor motorului. Este exprimat în litri, prin urmare se numește adesea cilindrata motorului.

Volumul cilindrului complet- suma volumului camerei de ardere și a volumului de lucru al cilindrului.

Raportul de compresie arată de câte ori volumul total al cilindrului este mai mare decât volumul camerei de ardere. Raportul de compresie pentru un motor pe benzină este de 8 ... 10, pentru un motor hesel - 20 ... 30.

Compresia trebuie distinsă de raportul de compresie.

Comprimare- această presiune din cilindru la sfârșitul cursei de compresie caracterizează starea tehnică (gradul de uzură) al motorului. Dacă compresia este mai mare sau egală numeric cu raportul de compresie, starea motorului poate fi considerată normală.

Puterea motorului- o valoare care arată ce fel de lucru face motorul pe unitate de timp. Puterea se măsoară în kilowați (kW) sau cai putere (CP), cu o putere de aproximativ 0,74 kW.

Cuplul motorului este egal numeric cu produsul forței care acționează asupra pistonului în timpul expansiunii gazelor în cilindru, pe brațul acțiunii sale (raza manivelei este distanța de la axa jurnalului principal la axă a jurnalului bielei arborelui cotit). Cuplul determină forța de tracțiune pe roțile mașinii: cu cât este mai mare cuplul, cu atât dinamica de accelerație a mașinii este mai bună.

Puterea și cuplul maxim sunt dezvoltate de motor la anumite turații ale arborelui cotit (indicate în caracteristicile tehnice ale fiecărui vehicul).

Tact- un proces (parte a ciclului de lucru) care are loc în cilindru în timpul unei curse de piston. Un motor, al cărui ciclu de lucru are loc în patru curse de piston, se numește patru timpi, indiferent de numărul de cilindri.

Ciclul de funcționare al unui motor cu carburator în patru timpi. Curge într-un cilindru în următoarea secvență (Fig. 5):

Fig. 5. Ciclul de funcționare al unui motor în patru timpi

Fig. 6. Schema motorului cu patru cilindri

Prima lovitură - aport. Când pistonul 3 se deplasează în jos în cilindru, se formează un vid, sub acțiunea căruia un amestec combustibil (un amestec de combustibil și aer) intră în cilindru prin supapa de admisie deschisă 1 în cilindru din sistemul de alimentare cu energie. Împreună cu gazele reziduale din butelie, amestecul combustibil formează un amestec de lucru și ocupă întregul volum al buteliei;

A doua măsură - compresie. Pistonul se deplasează în sus sub acțiunea arborelui cotit și a bielei. Ambele supape sunt închise, iar amestecul de lucru este comprimat până la volumul camerei de ardere;

Al 3-lea ciclu - cursă de lucru sau extensie. La sfârșitul cursei de compresie, se generează o scânteie electrică între electrozii bujiei, care aprinde amestecul de lucru (într-un motor diesel, amestecul de lucru se aprinde spontan). Sub presiunea gazelor în expansiune, pistonul se deplasează în jos și prin bielă conduce arborele cotit în rotație;

Al 4-lea bar - eliberați. Pistonul se deplasează în sus, iar gazele de eșapament ies din cilindru prin supapa de evacuare deschisă 4.

Odată cu cursa descendentă ulterioară a pistonului, cilindrul este din nou umplut cu amestecul de lucru și ciclul se repetă.

De obicei, un motor are mai mulți cilindri. Pe autoturismele autohtone sunt instalate de obicei motoare cu patru cilindri (pe autovehiculele Oka - cu doi cilindri). La motoarele cu mai mulți cilindri, cursele cilindrilor se succed într-o succesiune specifică. Alternanța curselor de lucru sau a aceluiași nume în cilindrii motoarelor cu mai mulți cilindri într-o anumită secvență se numește ordinea de funcționare a cilindrilor motorului. Ordinea de funcționare a cilindrilor într-un motor cu patru cilindri este cel mai adesea I -3-4-2 sau mai rar I -2-4-3, unde numerele corespund numerelor cilindrilor, începând din fața motorului . Diagrama din Fig. 6 caracterizează cursele care apar în cilindri în timpul primei jumătăți de rotație a arborelui cotit. Procedura de funcționare a motorului este necesară pentru a cunoaște conexiunea corectă a firelor de înaltă tensiune la bujii la stabilirea momentului de aprindere și pentru secvența de reglare a distanțelor termice din supape.

De fapt, orice motor real este mult mai complex decât circuitul simplificat prezentat în Fig. 3. Luați în considerare elementele tipice ale proiectării motorului și principiile de funcționare a acestora.

Cu toate acestea, gazul luminos nu era potrivit doar pentru iluminat.

Onoarea de a crea un motor cu combustie internă de succes comercial aparține mecanicului belgian Jean Etienne Lenoir. În timp ce lucra într-o fabrică galvanică, Lenoir a venit la ideea că amestecul aer-combustibil dintr-un motor pe gaz ar putea fi aprins cu o scânteie electrică și a decis să construiască un motor pe baza acestei idei. După ce a rezolvat problemele apărute de-a lungul drumului (cursa strânsă și supraîncălzirea pistonului, ducând la confiscare), gândindu-se la sistemul de răcire și lubrifiere a motorului, Lenoir a creat un motor cu ardere internă funcțional. În 1864, au fost produse peste trei sute dintre aceste motoare de diferite capacități. După ce s-a îmbogățit, Lenoir a încetat să lucreze la îmbunătățirea în continuare a mașinii sale, iar acest lucru și-a predeterminat soarta - a fost eliminat de pe piață de un motor mai avansat creat de inventatorul german August Otto și a primit un brevet pentru invenția modelului său de gaz motor în 1864.

În 1864, inventatorul german Augusto Otto a încheiat un acord cu bogatul inginer Langen pentru a pune în aplicare invenția sa - a fost creată compania „Otto and Company”. Nici Otto și nici Langen nu aveau cunoștințe suficiente în domeniul ingineriei electrice și au abandonat aprinderea electrică. Au fost aprinse cu o flacără deschisă printr-un tub. Cilindrul motorului Otto, spre deosebire de motorul Lenoir, era vertical. Arborele rotativ a fost plasat peste cilindru din lateral. Principiul de funcționare: un arbore rotativ a ridicat pistonul cu 1/10 din înălțimea cilindrului, drept urmare s-a format un spațiu rarefiat sub piston și a fost aspirat un amestec de aer și gaz. Amestecul s-a aprins apoi. În timpul exploziei, presiunea sub piston a crescut la aproximativ 4 atm. Sub acțiunea acestei presiuni, pistonul a crescut, volumul de gaz a crescut și presiunea a scăzut. Pistonul, mai întâi sub presiunea gazului, apoi prin inerție, a crescut până când s-a creat un vid sub el. Astfel, energia combustibilului ars a fost utilizată în motor cu eficiență maximă. Aceasta a fost principala descoperire originală a lui Otto. Cursa de lucru în jos a pistonului a început sub influența presiunii atmosferice și, după ce presiunea din cilindru a ajuns la atmosferă, supapa de evacuare s-a deschis, iar pistonul a deplasat gazele de evacuare cu masa sa. Datorită extinderii mai complete a produselor de ardere, eficiența acestui motor a fost semnificativ mai mare decât eficiența motorului Lenoir și a ajuns la 15%, adică a depășit eficiența celor mai bune motoare cu aburi din acea vreme. În plus, motoarele Otto au fost de aproape cinci ori mai economice decât motoarele Lenoir și au devenit imediat foarte solicitate. În anii următori, au fost produse aproximativ cinci mii dintre ele. În ciuda acestui fapt, Otto a muncit din greu pentru a-și îmbunătăți designul. În curând, a fost utilizată o manivelă. Cu toate acestea, cea mai semnificativă dintre invențiile sale a venit în 1877, când Otto a primit un brevet pentru un nou motor cu patru timpi. Acest ciclu este în centrul majorității motoarelor pe benzină și pe benzină până în prezent.

Tipuri de motoare cu ardere internă

Motor cu combustie internă cu piston

Motor rotativ cu ardere internă

Motor cu combustie internă cu turbină cu gaz

• Motoare alternative - camera de ardere este conținută în cilindru, unde energia termică a combustibilului este transformată în energie mecanică, care din mișcarea de translație a pistonului este transformată în energie de rotație folosind mecanismul manivelei.

Motoarele cu ardere internă sunt clasificate:

a) Prin programare - sunt împărțite în transport, staționar și special.

b) După tipul de combustibil utilizat - lichid ușor (benzină, gaz), lichid greu (motorină, păcură marină).

c) Conform metodei de formare a amestecului combustibil - extern (carburator, injector) și intern (în cilindrul motorului cu ardere internă).

d) Pe cale de aprindere (cu aprindere forțată, cu aprindere prin compresie, calorizant).

e) Conform aranjamentului cilindrilor, în linie, vertical, opuși cu unul și doi arbori cotiți, în formă de V cu arborele cotit superior și inferior, în formă de VR și în formă de W, cu un singur rând și cu două rânduri în formă de stea , În formă de H, dublu rând cu arbori cotiți paraleli, "ventilator dublu", în formă de diamant, cu trei grinzi și alții.

Benzină

Carburator pe benzină

Ciclul de lucru al unui motor cu combustie internă în patru timpi are două rotiri complete, compuse din patru curse separate:

1. admisie,
2. compresie de încărcare,
3. accident vascular cerebral de lucru și
4. eliberare (evacuare).

Modificarea curselor de lucru este asigurată de un mecanism special de distribuție a gazului, cel mai adesea este reprezentată de unul sau doi arbori cu came, un sistem de împingători și supape care asigură direct o schimbare de fază. Unele motoare cu ardere internă au folosit în acest scop căptușeli de bobină (Ricardo) cu orificii de admisie și / sau evacuare. În acest caz, comunicarea cavității cilindrului cu colectoarele a fost asigurată de mișcările radiale și de rotație ale manșonului bobinei, ferestrele deschizând canalul dorit. Datorită particularităților dinamicii gazelor - inerția gazelor, momentul apariției vântului gazului, cursele de admisie, cursă și evacuare într-un ciclu real de patru timpi se suprapun, aceasta se numește sincronizarea supapei suprapuse... Cu cât turația de funcționare a motorului este mai mare, cu atât suprapunerea fazelor este mai mare și cu cât este mai mare, cu atât este mai mic cuplul motorului cu ardere internă la turații mici. Prin urmare, în motoarele moderne cu ardere internă, sunt utilizate din ce în ce mai mult dispozitive care vă permit să modificați temporizarea supapei în timpul funcționării. Motoarele cu comandă a electrovalvei (BMW, Mazda) sunt potrivite în special în acest scop. Motoarele cu compresie variabilă (SAAB) sunt, de asemenea, disponibile cu o flexibilitate mai mare a performanței.

Motoarele în doi timpi au o gamă largă de machete și o mare varietate de sisteme de proiectare. Principiul de bază al oricărui motor în doi timpi este că pistonul îndeplinește funcțiile unui element de distribuție a gazului. Ciclul de lucru constă, strict vorbind, în trei pași: cursa de lucru care durează de la punctul mort superior ( TDC) până la 20-30 de grade până la punctul mort jos ( NMT), curățare, combinând eficient admisia și evacuarea, și compresia, durând de la 20-30 de grade după BDC la TDC. Purjarea, din punctul de vedere al dinamicii gazelor, este veriga slabă a unui ciclu în doi timpi. Pe de o parte, este imposibil să se asigure o separare completă a încărcăturii proaspete și a gazelor de eșapament, prin urmare, fie pierderea amestecului proaspăt zboară literalmente în țeava de eșapament este inevitabilă (dacă motorul cu ardere internă este diesel, suntem vorbind despre pierderea de aer), pe de altă parte, cursa de lucru nu durează jumătate din cifra de afaceri, ci mai puțin, ceea ce, în sine, reduce eficiența. În același timp, durata procesului de schimb de gaz extrem de important, care într-un motor în patru timpi ocupă jumătate din ciclul de funcționare, nu poate fi mărită. Este posibil ca motoarele în doi timpi să nu aibă deloc un sistem de distribuție a gazului. Cu toate acestea, dacă nu vorbim despre motoare ieftine simplificate, un motor în doi timpi este mai complicat și mai scump datorită utilizării obligatorii a unei suflante de aer sau a unui sistem de presurizare, densitatea crescută a căldurii CPG necesită materiale mai scumpe pentru pistoane , inele, garnituri cilindrice. Performanța funcțiilor elementului de distribuție a gazului de către piston obligă să aibă înălțimea sa nu mai mică decât cursa pistonului + înălțimea orificiilor de purjare, ceea ce nu este critic într-un motoret, dar în mod semnificativ face ca pistonul să fie mai greu chiar și la puteri relativ mici. . Când puterea este măsurată în sute de cai putere, creșterea masei pistonului devine un factor foarte serios. Introducerea manșoanelor de distribuție a cursei verticale în motoarele Ricardo a fost o încercare de a face posibilă reducerea dimensiunii și greutății pistonului. Sistemul s-a dovedit a fi complex și costisitor de realizat, cu excepția aviației, astfel de motoare nu au fost folosite nicăieri altundeva. Supapele de eșapament (cu suflare cu supapă cu un singur debit) au intensitatea de două ori mai mare decât cea a supapelor de eșapament ale motoarelor în patru timpi și condiții mai proaste pentru disiparea căldurii, iar scaunele lor au un contact direct mai lung cu gazele de eșapament.

Cea mai simplă din punct de vedere al ordinii de lucru și cea mai complexă din punct de vedere al proiectării este sistemul Fairbanks - Morse, prezentat în URSS și în Rusia, în principal de dieselurile de locomotive diesel din seria D100. Un astfel de motor este un sistem simetric cu două arbori cu pistoane divergente, fiecare dintre acestea fiind conectat la propriul arborele cotit. Astfel, acest motor are două arbori cotiți, sincronizați mecanic; cel conectat la pistoanele de evacuare este cu 20-30 de grade înaintea admisiei. Datorită acestui avans, calitatea purjării este îmbunătățită, care în acest caz este cu flux direct, iar umplerea cilindrului este îmbunătățită, deoarece la sfârșitul purjării orificiile de evacuare sunt deja închise. În anii 30 - 40 ai secolului XX, au fost propuse scheme cu perechi de pistoane divergente - în formă de diamant, triunghiulare; existau motoare diesel pentru avioane cu trei pistoane divergente radial, dintre care două erau de admisie și unul de evacuare. În anii 1920, Junkers a propus un sistem cu un singur arbore cu tije de legătură lungi conectate la știfturile superioare ale pistonului prin brațe basculante speciale; pistonul superior a transmis forțe arborelui cotit de o pereche de biele lungi și au existat trei coate de arbore pe cilindru. Pe brațele basculante erau și pistoane pătrate ale cavităților de purjare. Motoarele în doi timpi cu pistoane divergente ale oricărui sistem au practic două dezavantaje: în primul rând, sunt foarte complexe și dimensionale, iar în al doilea rând, pistoanele de evacuare și căptușelile din zona ferestrelor de evacuare au o tensiune termică semnificativă și o tendință de supraîncălzire. . Inelele pistonului de evacuare sunt, de asemenea, tensionate termic, predispuse la cocsare și la pierderea elasticității. Aceste caracteristici fac din proiectarea unor astfel de motoare o sarcină non-banală.

Motoarele cu debit direct sunt echipate cu un arbore cu came și supape de evacuare. Acest lucru reduce semnificativ cerințele pentru materiale și proiectarea CPG. Admisia se face prin geamurile din căptușeala cilindrului, deschise de piston. Acesta este modul în care sunt asamblate cele mai moderne motoare diesel în doi timpi. Zona ferestrei și căptușeala din partea de jos sunt, în multe cazuri, răcite cu aer de încărcare.

În cazurile în care una dintre cerințele principale pentru motor este reducerea costurilor, se utilizează diferite tipuri de suflare a ferestrei-fereastră a conturului camerei manivele - buclă, buclă de retur (deflector) în diferite modificări. Pentru a îmbunătăți parametrii motorului, se utilizează diverse tehnici de proiectare - o lungime variabilă a canalelor de admisie și evacuare, numărul și locația canalelor de by-pass pot varia, se utilizează bobine, tăietoare de gaz rotative, căptușeli și obloane care schimbă înălțimea ferestrelor (și, în consecință, momentele de la începutul admisiei și evacuării). Majoritatea acestor motoare sunt răcite pasiv cu aer. Dezavantajele lor sunt calitatea relativ scăzută a schimbului de gaze și pierderea amestecului combustibil în timpul suflării; în prezența mai multor butelii, secțiunile camerelor manivele trebuie separate și sigilate, designul arborelui cotit devine mai complicat și mai scump.

Unități suplimentare necesare pentru motorul cu ardere internă

Dezavantajul unui motor cu ardere internă este că își dezvoltă cea mai mare putere doar într-o gamă îngustă de turații. Prin urmare, transmisia este un atribut integral al unui motor cu ardere internă. Doar în unele cazuri (de exemplu, în avioane) este posibil să se facă fără o transmisie complexă. Ideea unei mașini hibride cucerește treptat lumea, în care motorul funcționează întotdeauna la optim.

În plus, un motor cu ardere internă are nevoie de un sistem de alimentare (pentru alimentarea cu combustibil și aer - pregătirea unui amestec combustibil-aer), un sistem de evacuare (pentru eliminarea gazelor de eșapament), de asemenea, nu se poate lipsi de un sistem de lubrifiere (conceput pentru a reduce forțele de frecare în mecanismele motorului, protejați piesele motorului de coroziune, precum și împreună cu sistemul de răcire pentru a menține condițiile termice optime), sistemele de răcire (pentru a menține condițiile termice optime ale motorului), sistemul de pornire (se folosesc metode de pornire: demaror electric, folosind un motor auxiliar de pornire, pneumatic, care utilizează puterea musculară umană), sistemul de aprindere (pentru aprinderea amestecului combustibil-aer, utilizat la motoarele cu aprindere forțată).

Vezi si

• Philippe Le Bon este un inginer francez care a primit un brevet în 1801 pentru un motor cu ardere internă cu compresia unui amestec de gaz și aer.
• Motor rotativ: modele și clasificare
• Motor cu piston rotativ (motor Wankel)

Note (editați)

Link-uri

• Ben Knight „Kilometraj în creștere” // Articol despre tehnologiile care reduc consumul de combustibil al motoarelor interne pentru automobile

În proiectarea motorului, pistonul este un element cheie al fluxului de lucru. Pistonul este realizat sub forma unei cupe metalice goale situate cu fundul sferic (capul pistonului) în sus. Partea de ghidare a pistonului, numită altfel fustă, are caneluri de mică adâncime concepute pentru a fixa inelele pistonului în ele. Scopul inelelor pistonului este de a asigura, în primul rând, etanșeitatea spațiului de sus al pistonului, unde, atunci când motorul funcționează, amestecul gaz-aer arde instantaneu și gazul în expansiune care se formează nu se poate grăbi în jurul fustei și grăbiți-vă sub piston. În al doilea rând, inelele împiedică pătrunderea uleiului de sub piston în spațiul de deasupra pistonului. Astfel, inelele din piston acționează ca etanșări. Inelul de piston inferior (inferior) se numește inel de răzuire a uleiului, iar inelul superior (superior) se numește inel de compresie, adică oferă un raport de compresie ridicat al amestecului.

Când un combustibil-aer sau un amestec de combustibil intră în cilindru din carburator sau din injector, acesta este comprimat de piston atunci când se deplasează în sus și se aprinde printr-o descărcare electrică din bujia (într-un motor diesel, amestecul se aprinde spontan datorită ascuțirii comprimare). Gazele de ardere rezultate au un volum mult mai mare decât amestecul inițial de combustibil și, în expansiune, împing brusc pistonul în jos. Astfel, energia termică a combustibilului este transformată într-o mișcare alternativă (în sus și în jos) a pistonului din cilindru.

Apoi, trebuie să convertiți această mișcare în rotația arborelui. Se întâmplă după cum urmează: în interiorul fustei pistonului există un știft pe care este fixată partea superioară a bielei, aceasta din urmă fiind fixată pivotant pe manivela arborelui cotit. Arborele cotit se rotește liber pe rulmenții de susținere care se află în carterul motorului cu ardere internă. Când pistonul se mișcă, biela începe să rotească arborele cotit, de la care cuplul este transmis la transmisie și - apoi prin sistemul de transmisie - la roțile motoare.

Specificații motor Specificații motor Când se deplasează în sus și în jos, pistonul are două poziții numite puncte moarte. Punctul mort superior (TDC) este momentul ridicării maxime a capului și a întregului piston în sus, după care începe să se deplaseze în jos; centrul mort inferior (BDC) - cea mai joasă poziție a pistonului, după care vectorul de direcție se schimbă și pistonul se repede în sus. Distanța dintre TDC și BDC se numește cursa pistonului, volumul părții superioare a cilindrului la poziția pistonului la TDC formează o cameră de combustie, iar volumul maxim al cilindrului la poziția pistonului la BDC se numește de obicei volumul total al cilindrului. Diferența dintre volumul total și volumul camerei de ardere se numește volumul de lucru al cilindrului.
Volumul total de lucru al tuturor cilindrilor unui motor cu ardere internă este indicat în caracteristicile tehnice ale motorului, exprimat în litri, prin urmare, în viața de zi cu zi se numește cilindrata motorului. A doua caracteristică cea mai importantă a oricărui motor cu ardere internă este raportul de compresie (CC), definit ca coeficient de împărțire a volumului total la volumul camerei de ardere. Pentru motoarele cu carburator, CC variază între 6 și 14, pentru motoarele diesel - de la 16 la 30. Acest indicator, împreună cu volumul motorului, determină puterea, eficiența și eficiența de ardere a combustibilului. amestec de aer, care afectează toxicitatea emisiilor în timpul funcționării motorului cu ardere internă ...
Puterea motorului are o denumire binară - în cai putere (CP) și în kilowați (kW). Pentru a converti unitățile între ele, se aplică un factor de 0,735, adică 1 CP. = 0,735 kW.
Ciclul de lucru al unui motor cu ardere internă în patru timpi este determinat de două rotații ale arborelui cotit - o jumătate de rotație pe ciclu, corespunzând unei curse de piston. Dacă motorul este monocilindru, atunci există o denivelare în funcționare: o accelerație accentuată a cursei pistonului în timpul arderii explozive a amestecului și decelerarea acestuia pe măsură ce se apropie de BDC și mai departe. Pentru a opri această denivelare, un disc volant masiv cu inerție ridicată este instalat pe arborele din afara carcasei motorului, datorită căruia momentul de rotație al arborelui devine mai stabil în timp.

Principiul de funcționare al motorului cu ardere internă
O mașină modernă este condusă cel mai adesea de un motor cu ardere internă. Există multe astfel de motoare. Acestea diferă în volum, număr de cilindri, putere, viteză de rotație, combustibil folosit (motoare diesel, benzină și gaz cu ardere internă). Dar, în principiu, dispozitivul motorului cu ardere internă pare să fie.
Cum funcționează un motor și de ce se numește motor cu ardere internă în patru timpi? Arderea internă este de înțeles. Combustibilul arde în interiorul motorului. De ce motorul în 4 timpi, ce este? Într-adevăr, există și motoare în doi timpi. Dar sunt rareori folosite la mașini.
Motorul în patru timpi este apelat datorită faptului că activitatea sa poate fi împărțită în patru părți, egale în timp. Pistonul se va deplasa prin cilindru de patru ori - de două ori în sus și de două ori în jos. Cursa începe când pistonul se află în punctul extrem de scăzut sau înalt. În mecanică, aceasta se numește centru mort superior (TDC) și centru mort inferior (BDC).
Primul accident vascular cerebral - accident vascular cerebral de admisie

Primul accident vascular cerebral, cunoscut și sub numele de admisie, începe de la TDC (punctul mort superior). Miscând în jos, pistonul aspiră amestecul aer-combustibil în cilindru. Funcționarea acestei curse are loc atunci când supapa de admisie este deschisă. Apropo, există multe motoare cu supape de admisie multiple. Numărul, dimensiunea, timpul petrecut în stare deschisă pot afecta semnificativ puterea motorului. Există motoare în care, în funcție de apăsarea pedalei de gaz, există o creștere forțată a timpului în care supapele de admisie sunt deschise. Acest lucru se face pentru a crește cantitatea de combustibil aspirat, care, după aprindere, crește puterea motorului. Mașina, în acest caz, poate accelera mult mai repede.

Al doilea ciclu este ciclul de compresie

Următoarea cursă a motorului este cursa de compresie. După ce pistonul ajunge la punctul de jos, acesta începe să crească în sus, comprimând astfel amestecul care a intrat în cilindru în cursa de admisie. Amestecul de combustibil este comprimat până la volumul camerei de ardere. Ce este camera asta? Spațiul liber dintre vârful pistonului și vârful cilindrului atunci când pistonul se află în punctul mort superior se numește cameră de combustie. Supapele sunt complet închise în timpul acestei curse a motorului. Cu cât sunt mai închise, cu atât este mai bună compresia. O mare importanță, în acest caz, este starea pistonului, cilindrului, inelelor pistonului. Dacă există goluri mari, atunci o compresie bună nu va funcționa și, în consecință, puterea unui astfel de motor va fi mult mai mică. Compresia poate fi verificată cu un dispozitiv special. Prin cantitatea de compresie, se poate concluziona despre gradul de uzură al motorului.

Al treilea ciclu - cursă de lucru

Al treilea ciclu este unul funcțional, începe de la TDC. Nu întâmplător este numit muncitor. La urma urmei, în acest ciclu are loc acțiunea care face mașina să se miște. În acest ciclu, sistemul de aprindere intră în funcțiune. De ce se numește acest sistem? Deoarece este responsabil pentru aprinderea amestecului de combustibil comprimat în cilindrul din camera de ardere. Funcționează foarte simplu - lumânarea sistemului dă o scânteie. În mod corect, este demn de remarcat faptul că scânteia este emisă de la bujia cu câteva grade înainte ca pistonul să ajungă în punctul de sus. Aceste grade, într-un motor modern, sunt reglate automat de „creierul” mașinii.
După ce combustibilul se aprinde, apare o explozie - crește brusc în volum, forțând pistonul să se deplaseze în jos. Supapele din acest ciclu de funcționare a motorului, ca și în cel anterior, sunt într-o stare închisă.

A patra măsură - ritmul eliberării

A patra cursă a motorului, ultima este evacuarea. După ce a ajuns la punctul inferior, după cursa de lucru, supapa de evacuare din motor începe să se deschidă. Pot exista mai multe astfel de supape, precum și supape de admisie. Miscând în sus, pistonul îndepărtează gazele de eșapament din cilindru prin această supapă - îl ventilează. Gradul de compresie din butelii, îndepărtarea completă a gazelor de eșapament și cantitatea necesară de amestec aspirat combustibil-aer depind de funcționarea precisă a supapelor.

Mecanism de distribuție a gazelor

Mecanismul de distribuție a gazelor (GRM) este conceput pentru injecția de combustibil și gazele de eșapament din motoarele cu ardere internă. Mecanismul de distribuție a gazului în sine este împărțit într-o supapă inferioară, atunci când arborele cu came este în blocul de cilindri și o supapă aeriană. Mecanismul supapei aeriene implică amplasarea arborelui cu came în chiulasă (chiulasă). Există, de asemenea, mecanisme alternative de sincronizare a supapelor, cum ar fi un sistem de sincronizare a manșonului, un sistem desmodromic și un mecanism cu fază variabilă.
Pentru motoarele în doi timpi, sincronizarea supapei se realizează utilizând orificiile de intrare și ieșire din cilindru. Pentru motoarele în patru timpi, cel mai frecvent sistem este o supapă aeriană, care va fi discutată mai jos.

Dispozitiv de sincronizare
În partea superioară a blocului de cilindri există o chiulasă (chiulasă) cu un arbore cu came, supape, împingătoare sau basculante situate pe acesta. Rola de antrenare a arborelui cu came este situată în afara chiulasei. Pentru a preveni scurgerea uleiului de motor de sub capacul supapei, o garnitură de ulei este instalată pe jurnalul arborelui cu came. Capacul supapei în sine este instalat pe o garnitură rezistentă la ulei-benzină. Cureaua de distribuție sau lanțul este pus pe fulia arborelui cu came și este acționat de angrenajul arborelui cotit. Rolele de tensionare sunt utilizate pentru a tensiona centura, iar pantofii de tensionare sunt folosiți pentru lanț. De obicei, cureaua de distribuție acționează pompa de apă pentru sistemul de răcire, arborele intermediar pentru sistemul de aprindere și acționarea pompei de înaltă presiune a pompei de injecție (pentru versiunile diesel).
Pe partea opusă a arborelui cu came, un servomotor de vid, servodirecția sau un generator de automobile pot fi acționate prin acționare directă sau prin intermediul unei curele.

Arborele cu came este o axă cu came prelucrate pe el. Camele sunt amplasate de-a lungul arborelui, astfel încât în ​​procesul de rotație, în contact cu butoanele supapelor, acestea să fie presate exact în conformitate cu cursele de funcționare ale motorului.
Există motoare cu doi arbori cu came (DOHC) și un număr mare de supape. Ca și în primul caz, scripetele sunt acționate de o singură curea de distribuție și lanț. Fiecare arbore cu came închide un tip de supapă de admisie sau evacuare.
Supapa este presată de un basculant (versiunile timpurii ale motoarelor) sau de un împingător. Există două tipuri de împingători. Primul este împingătoarele, unde distanța este reglată de șaibele de calibrare, al doilea este împingătoarele hidraulice. Împingătorul hidraulic atenuează impactul asupra supapei datorită uleiului din ea. Nu este necesară ajustarea distanței dintre cam și urmăritor.

mecanism cu manivela

Mecanism cu manivelă (în continuare prescurtat - KShM) - mecanism motor. Scopul principal al KShM este de a transforma mișcările reciproce ale unui piston cilindric în mișcări de rotație ale arborelui cotit într-un motor cu ardere internă și invers.

Dispozitiv KShM
Piston

Pistonul are forma unui cilindru realizat din aliaje de aluminiu. Funcția principală a acestei părți este de a transforma schimbarea presiunii gazului în lucru mecanic, sau invers, pentru a acumula presiune datorită mișcării reciproce.
Pistonul este un fund, cap și fustă pliate împreună, care îndeplinesc funcții complet diferite. Coroana pistonului de formă plană, concavă sau convexă conține o cameră de ardere. Capul are caneluri canelate unde sunt amplasate inelele pistonului (compresorul și răzuitorul de ulei). Inelele de compresie împiedică scurgerea gazelor în carterul motorului, iar inelele pentru răzuirea uleiului ajută la eliminarea excesului de ulei de pe pereții interiori ai cilindrului. Există două șanțuri în fustă care găzduiesc știftul pistonului care leagă pistonul de biela.

Fabricat prin ștanțare sau bielă din oțel forjat (mai rar titan) are articulații articulate. Rolul principal al bielei este de a transmite forța pistonului la arborele cotit. Proiectarea bielei presupune prezența unui cap superior și inferior, precum și a unei tije cu secțiune I. În capul superior și șanțurile există un știft rotativ („plutitor”) al pistonului, iar capul inferior este pliabil, permițând astfel o conexiune strânsă cu jantul arborelui. Tehnologia modernă de împărțire controlată a capului inferior permite o precizie ridicată a îmbinării pieselor sale.

Volanta este instalată la capătul arborelui cotit. Astăzi, volanele cu două mase sunt utilizate pe scară largă, sub forma a două discuri, interconectate elastic. Angrenajul volanului este direct implicat în pornirea motorului prin demaror.

Bloc cilindric și cap

Blocul cilindrului și chiulasa sunt turnate din fontă (mai rar - aliaje de aluminiu). Blocul cilindric conține jachete de răcire, paturi pentru rulmenții arborelui cotit și arborelui cu came, precum și puncte de montare pentru dispozitive și ansambluri. Cilindrul în sine acționează ca un ghid pentru pistoane. Chiulasa conține o cameră de ardere, orificii de admisie și evacuare, găuri filetate speciale pentru bujii, bucșe și scaune presate. Etanșeitatea conexiunii dintre blocul de cilindri și cap este asigurată de o garnitură. În plus, chiulasa este acoperită cu un capac ștampilat, iar între ele, de regulă, este instalată o garnitură din cauciuc rezistent la ulei.

Destul de simplu, în ciuda numeroaselor detalii care îl alcătuiesc. Să aruncăm o privire mai atentă la acest lucru.

Dispozitiv ICE general

Fiecare dintre motoare are un cilindru și un piston. În prima, energia termică este transformată în energie mecanică, care este capabilă să provoace mișcarea unei mașini. În doar un minut, acest proces se repetă de câteva sute de ori, datorită căruia arborele cotit care iese din motor se rotește continuu.

Motorul unei mașini constă din mai multe complexe de sisteme și mecanisme care transformă energia în lucru mecanic.

Baza sa este:

distribuția gazelor;

mecanism cu manivela.

În plus, în acesta funcționează următoarele sisteme:

• aprindere;

• răcire;

mecanism cu manivela

Datorită lui, mișcarea alternativă a arborelui cotit se transformă în rotație. Acesta din urmă este transmis tuturor sistemelor mai ușor decât cel ciclic, mai ales că legătura finală de transmisie este roțile. Și funcționează prin rotație.

Dacă mașina nu ar fi un vehicul cu roți, este posibil ca acest mecanism de mișcare să nu fie necesar. Cu toate acestea, în cazul mașinii, funcționarea bielei manivelei este pe deplin justificată.

Mecanism de distribuție a gazelor

Datorită curelei de distribuție, amestecul de lucru sau aerul intră în cilindri (în funcție de caracteristicile formării amestecului în motor), apoi gazele de eșapament și produsele de ardere sunt îndepărtate.

În același timp, schimbul de gaze are loc la momentul stabilit într-o anumită cantitate, organizat pe cicluri și garantând un amestec de lucru de înaltă calitate, precum și obținând cel mai mare efect din căldura degajată.

Sistem de alimentare

Amestecul de aer / combustibil este ars în butelii. Sistemul în cauză le reglementează aprovizionarea într-o cantitate și o proporție strictă. Există o formare de amestec extern și intern. În primul caz, aerul și combustibilul sunt amestecate în afara cilindrului, iar în celălalt, în interiorul acestuia.

Sistemul de alimentare cu formare de amestec extern are un dispozitiv special numit carburator. În el, combustibilul este atomizat în aer și apoi intră în cilindri.

O mașină cu un sistem de formare a amestecului intern se numește injecție și motorină. În ele, cilindrii sunt umpluți cu aer, unde combustibilul este injectat prin intermediul unor mecanisme speciale.

Sistem de aprindere

Aici are loc aprinderea forțată a amestecului de lucru din motor. Unitățile diesel nu au nevoie de acest lucru, deoarece procesul lor se desfășoară prin aer ridicat, care devine de fapt roșu.

O descărcare electrică cu scânteie este utilizată în principal în motoare. Cu toate acestea, pe lângă acestea, pot fi utilizate tuburi de aprindere, care aprind amestecul de lucru cu o substanță care arde.

Poate fi incendiat în alte moduri. Dar cel mai practic astăzi este sistemul de scântei electrice.

start

Acest sistem realizează rotația arborelui cotit al motorului la pornire. Acest lucru este necesar pentru demararea funcționării mecanismelor individuale și a motorului în sine ca întreg.

Un starter este utilizat în principal pentru pornire. Datorită lui, procesul este ușor, fiabil și rapid. Dar este posibilă și o variantă a unei unități pneumatice, care funcționează pe stoc în receptoare sau prevăzută cu un compresor acționat electric.

Cel mai simplu sistem este manivela, prin care arborele cotit este rotit în motor și începe funcționarea tuturor mecanismelor și sistemelor. Până nu demult, toți șoferii o luau cu ei. Cu toate acestea, nu ar putea fi vorba de nicio comoditate în acest caz. Prin urmare, astăzi toată lumea se poate lipsi de ea.

Răcire

Sarcina acestui sistem este de a menține o anumită temperatură a unității de operare. Faptul este că arderea în cilindrii amestecului are loc odată cu eliberarea căldurii. Ansamblurile și piesele motorului devin fierbinți și trebuie răcite constant pentru a funcționa normal.

Cele mai frecvente sunt sistemele lichide și aeriene.

Pentru ca motorul să se răcească constant, este necesar un schimbător de căldură. La motoarele cu versiune lichidă, rolul său este jucat de un radiator, care constă din multe tuburi pentru a-l muta și a transfera căldura pe pereți. Eșapamentul este mărit în continuare prin intermediul ventilatorului, care este instalat lângă radiator.

În dispozitivele răcite cu aer, se folosește ariparea suprafețelor celor mai fierbinți elemente, datorită căreia zona de schimb de căldură crește semnificativ.

Acest sistem de răcire este ineficient și, prin urmare, este rar instalat pe mașinile moderne. Este utilizat în principal pe motociclete și motoare cu ardere internă mici, care nu necesită muncă grea.

Sistem de lubrifiere

Ungerea pieselor este necesară pentru a reduce pierderea de energie mecanică care apare în mecanismul manivelei și sincronizare. În plus, procesul ajută la reducerea uzurii pieselor și a răcirii.

Ungerea la motoarele auto este utilizată în principal sub presiune, unde uleiul este alimentat prin conducte prin intermediul unei pompe.

Unele elemente sunt lubrifiate prin stropire sau scufundare în ulei.

Motoare în doi și patru timpi

Dispozitivul motorului unei mașini de primul tip este utilizat în prezent într-o gamă destul de îngustă: pe motorete, motociclete ieftine, bărci și mașini de tuns gaz. Dezavantajul său este pierderea amestecului de lucru în timpul îndepărtării gazelor de eșapament. În plus, suflarea forțată și cerințele crescute pentru stabilitatea termică a supapei de evacuare sunt motivul creșterii prețului motorului.

Într-un motor în patru timpi, nu există astfel de dezavantaje din cauza prezenței unui mecanism de distribuție a gazului. Totuși, acest sistem are și propriile sale probleme. Cea mai bună performanță a motorului va fi atinsă într-o gamă foarte mică de turații a arborelui cotit.

Dezvoltarea tehnologiilor și apariția unităților electronice de control au făcut posibilă rezolvarea acestei probleme. Structura internă a motorului include acum controlul electromagnetic, cu ajutorul căruia este selectat modul optim de distribuție a gazului.

Principiul de funcționare

Motorul cu ardere internă funcționează după cum urmează. După ce amestecul de lucru intră în camera de ardere, acesta este comprimat și aprins de o scânteie. În timpul arderii, se generează o presiune super-puternică în cilindru, care acționează pistonul. Începe să se deplaseze spre punctul mort inferior, care este a treia cursă (după admisie și compresie), numită cursă de putere. În acest moment, datorită pistonului, arborele cotit începe să se rotească. Pistonul, la rândul său, deplasându-se spre punctul mort superior, împinge gazele de eșapament, care este a patra cursă a motorului - eșapamentul.

Toate lucrările în patru timpi sunt destul de simple. Pentru a înțelege mai ușor atât structura generală a motorului mașinii, cât și funcționarea acestuia, este convenabil să vizionați un videoclip care demonstrează în mod clar funcționarea motorului cu ardere internă.

Tuning

Mulți proprietari de mașini, obișnuiți cu mașina lor, vor să obțină mai mult de la ea decât poate oferi. Prin urmare, nu este neobișnuit să se facă acest lucru prin reglarea motorului, mărind puterea acestuia. Acest lucru se poate face în mai multe moduri.

De exemplu, reglarea cipurilor este cunoscută, atunci când, prin reprogramarea computerului, motorul este reglat la o operațiune mai dinamică. Această metodă are atât suporteri, cât și adversari.

Metoda mai tradițională este reglarea motorului, în care sunt aduse unele modificări motorului. Pentru aceasta, se face o înlocuire cu pistoane și biele adecvate acestuia; este instalată o turbină; se efectuează manipulări complexe cu aerodinamică și așa mai departe.

Dispozitivul unui motor de mașină nu este atât de complicat. Cu toate acestea, datorită numărului uriaș de elemente incluse în acesta și a necesității de a le coordona între ele, pentru ca orice modificare să aibă rezultatul dorit, este necesar un profesionalism ridicat al persoanei care le va realiza. Prin urmare, înainte de a decide asupra acestui lucru, merită să depuneți eforturi pentru a găsi un adevărat stăpân al meșteșugului său.