Cum funcționează motoarele diesel, pe benzină și cu injecție. Soiuri de motoare cu ardere internă: care sunt motoarele cu ardere internă Diagrama schematică a motoarelor cu ardere internă

Pentru citire 10 min. Vizualizări 1k. Publicat la 17 noiembrie 2018

Aproape toate mașinile moderne sunt echipate cu motor cu combustie interna cu abrevierea ICE. În ciuda progresului constant și a dorinței actuale a preocupărilor auto de a abandona motoarele care funcționează cu produse petroliere în favoarea energiei electrice mai ecologice, cea mai mare parte a mașinilor funcționează pe benzină sau motorină.

Principiul de bază al motorului cu ardere internă este acela că amestecul de combustibil este aprins direct în interiorul unității și nu în afara acesteia (ca, de exemplu, în locomotivele diesel sau în locomotivele cu aburi învechite). Această metodă are o eficiență relativ ridicată. În plus, dacă vorbim despre motoare alternative de tracțiune electrică, atunci motoarele cu ardere internă au o serie de avantaje incontestabile.

• rezervă mare de putere pe un rezervor;
• realimentare rapidă;
• conform previziunilor, în câțiva ani, sistemele de alimentare din țările dezvoltate nu vor putea satisface cererea de energie electrică din cauza numărului mare de mașini electrice, care ar putea duce la un colaps.

Clasificarea motorului cu ardere internă

Motoarele cu ardere internă diferă prin design. Toate motoarele pot fi împărțite în mai multe dintre cele mai populare categorii, în funcție de principiul de funcționare:

Benzină

Cea mai comună categorie. Funcționează pe produse rafinate majore. Elementul principal într-un astfel de motor este grupul cilindru-piston sau CPG, care include: arborele cotit, biela, pistonul, inelele pistonului și un mecanism complex de distribuție a gazelor care asigură umplerea și purjarea în timp util a cilindrului.

Motoarele cu combustie internă pe benzină sunt clasificate în două tipuri, în funcție de sistemul de alimentare:

1. carburator... Un model învechit în condițiile realității moderne. Aici, formarea amestecului combustibil-aer se efectuează în carburator, iar proporția de aer și benzină este determinată de un set de jeturi. După aceea, carburatorul alimentează ansamblul combustibilului în camera de combustie. Dezavantajele acestui principiu de alimentare cu energie sunt consumul crescut de combustibil și capriciul întregului sistem. În plus, este foarte dependent de vreme, temperatură și alte condiții.
2. injecție sau injecție... Principiile de funcționare a unui motor cu injector sunt radical opuse. Aici amestecul este injectat direct în colectorul de admisie prin injectoare și apoi diluat cu cantitatea necesară de aer. Unitatea de control electronic este responsabilă pentru o funcționare corectă, care calculează independent proporțiile necesare.

Motorină

Proiectarea unui motor diesel este fundamental diferită de o unitate pe benzină. Amestecul este aprins aici nu datorită bujiilor care dau o scânteie la un moment dat, ci datorită raportului ridicat de compresie din camera de ardere. Această tehnologie are avantajele sale (eficiență mai mare, pierderi de putere mai mici datorită altitudinii mari, cuplului ridicat) și dezavantaje (capriciul pompei de combustibil față de calitatea combustibilului, emisii mari de CO2 și funingine).

Motoare cu piston rotativ Wankel

Această unitate are un piston sub forma unui rotor și trei camere de ardere, fiecare dintre ele fiind furnizat cu o bujie. Teoretic, un rotor care se deplasează de-a lungul unei traiectorii planetare face o cursă de lucru în fiecare ciclu. Acest lucru vă permite să măriți semnificativ eficiența și să măriți puterea motorului cu ardere internă. În practică, rezultă o resursă mult mai mică. Până în prezent, doar compania de automobile Mazda produce astfel de unități.

Turbina de gaz

Principiul de funcționare al unui motor cu ardere internă de acest tip este acela că energia termică este convertită în energie mecanică, iar procesul în sine asigură rotația rotorului, care acționează arborele turbinei. Tehnologii similare sunt utilizate în construcția de aeronave.

Orice motor cu combustie internă cu piston (cel mai comun în realitățile moderne) are un set obligatoriu de piese. Aceste părți includ:

1. Corp cilindric, în interiorul căruia se mișcă pistoanele și are loc procesul în sine;
2. CPG: cilindru, pistoane, inele de piston;
3. mecanism cu manivela... Aceasta include arborele cotit, biela, „degete” și inele de fixare;
4. Sincronizare... Mecanism cu supape, arbori cu came sau „petale” (pentru motoare în 2 timpi), care asigură alimentarea corectă cu combustibil la momentul potrivit;
5. Sisteme de admisie... Au fost menționate mai sus - include carburatoare, filtre de aer, injectoare, pompă de combustibil, injectoare;
6. Sisteme de evacuare... Îndepărtează gazele de eșapament din camera de ardere și, de asemenea, reduce zgomotul de eșapament;

Principiul de funcționare al motorului cu ardere internă

În funcție de dispozitivul lor, motoarele pot fi împărțite în patru timpi și doi timpi. Ciclul - există o mișcare a pistonului din poziția sa inferioară (punctul mort BDC) în poziția superioară (punctul mort TDC). Într-un ciclu, motorul reușește să umple camerele de ardere cu combustibil, să le comprime și să le aprindă și, de asemenea, să le curățe. Motoarele moderne cu ardere internă fac acest lucru în două sau patru timpi.

Principiul de funcționare al unui motor cu combustie internă în doi timpi

O caracteristică a unui astfel de motor este că întregul ciclu de funcționare are loc în doar două mișcări ale pistonului. Când vă deplasați în sus, se creează o presiune rarefiată, care aspiră amestecul de combustibil în camera de ardere. Aproape de TDC, pistonul închide orificiul de admisie, iar bujia aprinde combustibilul. A doua lovitură este urmată de o lovitură de lucru și de purjare. Orificiul de evacuare se deschide după o parte a căii în jos și permite evacuarea gazelor de evacuare. După aceea, procesul reia din nou.

În teorie, avantajul unui astfel de motor este o densitate de putere mai mare. Acest lucru este logic, deoarece arderea combustibilului și ciclul de lucru au loc de două ori mai des. În consecință, puterea unui astfel de motor poate fi dublată. Dar acest design are o mulțime de probleme. Datorită pierderilor mari de curgere, a consumului ridicat de combustibil, precum și a dificultăților în calcule și a funcționării motorului „slab”, această tehnologie este utilizată astăzi numai pe vehiculele cu capacitate mică.

Este interesant faptul că acum o jumătate de secol, dezvoltarea unui motor diesel cu combustie internă în doi timpi a fost activă. Procesul de lucru practic nu a diferit de cel pe benzină. Cu toate acestea, în ciuda avantajelor unui astfel de motor, acesta a fost abandonat din cauza mai multor dezavantaje.

Principalul dezavantaj a fost cheltuirea imensă a petrolului. Datorită sistemului combinat de lubrifiere, combustibilul a intrat în camera de ardere împreună cu uleiul, care apoi a ars pur și simplu sau a fost îndepărtat prin sistemul de evacuare. Încărcările de căldură mai mari au necesitat, de asemenea, un sistem de răcire mai voluminos, care a mărit dimensiunea motorului. Al treilea dezavantaj a fost consumul ridicat de aer, care a dus la uzura prematură a filtrelor de aer.

Motor cu ardere internă în patru timpi

Un motor în care ciclul de funcționare durează patru curse de piston se numește motor în patru timpi.

1. Primul accident vascular cerebral - aport... Pistonul se deplasează din punctul mort superior. În acest moment, sincronizarea deschide supapa de admisie prin care amestecul combustibil-aer intră în camera de ardere. În cazul unităților de carburator, admisia poate fi realizată prin vid, iar motoarele cu injecție injectează combustibil sub presiune.
2. A doua măsură - compresie... Mai mult, pistonul se deplasează în sus din punctul mort inferior. În acest moment, supapa de admisie este închisă, iar amestecul este comprimat treptat în cavitatea camerei de ardere. Temperatura de funcționare crește la 400 de grade.
3. A treia cursă - cursa pistonului... La TDC, o bujie (sau un raport de compresie mai mare pentru motorină) aprinde combustibilul și împinge pistonul cu arborele cotit în jos. Aceasta este cursa principală în întregul ciclu al motorului.
4. A patra măsură - eliberarea... Pistonul se deplasează din nou, supapa de evacuare se deschide și gazele de evacuare sunt evacuate din camera de ardere.

Sisteme ICE suplimentare

Indiferent de ce este fabricat motorul, acesta trebuie să aibă sisteme auxiliare capabile să asigure funcționarea corectă a acestuia. De exemplu, supapele trebuie să se deschidă la momentul potrivit, cantitatea potrivită de combustibil într-o anumită proporție trebuie să intre în camere, trebuie să se furnizeze o scânteie la timp etc. Mai jos sunt principalele părți care contribuie la funcționarea corectă.

Sistem de aprindere

Acest sistem este responsabil pentru electricitate parte în materia aprinderii combustibilului. Principalele elemente includ:

• Baterie... Sursa principală de energie este bateria. Permite demarorului să se rotească când motorul este oprit. După aceea, generatorul este pornit, care alimentează motorul și reîncarcă bateria însăși prin releu de încărcare.
• Bobina de aprindere... Un dispozitiv care transferă o încărcare momentană direct la bujie. La mașinile moderne, numărul de bobine este egal cu numărul de cilindri care sunt folosiți în motor.
• Comutator sau distribuitor de aprindere... Un dispozitiv electronic „inteligent” special care detectează momentul scânteierii.
• Bujie... Un element important într-un motor cu combustie internă pe benzină, care asigură aprinderea în timp util a amestecului combustibil-aer. Motoarele avansate au două prize pe cilindru.

Sistem de admisie

Amestecul trebuie să intre în camerele de ardere la timp. Sistemul de admisie este responsabil pentru acest proces. Include:

• Admisie a aerului... O conductă de ramificație a condus în mod special către un loc inaccesibil apei, prafului sau murdăriei. Prin ea, se ia aer, care apoi intră în motor;
• Filtru de aer... Piesa înlocuibilă care asigură purificarea aerului de murdărie și exclude pătrunderea materialelor străine în camera de ardere. De regulă, mașinile moderne au filtre înlocuibile din hârtie groasă sau spumă cu ulei. Pe motoarele mai arhaice, există filtre de aer cu ulei.
• regulator... Un clapet special care reglează cantitatea de aer care intră în galeria de admisie. Acționează asupra tehnologiei moderne prin intermediul electronicii. În primul rând, șoferul apasă pedala de gaz, iar apoi sistemul electronic procesează semnalul și urmează comanda.
• Colector de admisie... O conductă ramificatoare care distribuie amestecul combustibil-aer către diferiți cilindri. Elementele auxiliare din acest sistem sunt clapele de admisie și amplificatoarele.

Sisteme de alimentare

Principiul de funcționare al oricărui motor cu ardere internă implică furnizarea în timp util a combustibilului și alimentarea acestuia neîntreruptă. Complexul include, de asemenea, mai multe elemente principale:

• Rezervor de combustibil... Rezervorul în care este stocat combustibilul. De regulă, este situat în cel mai sigur loc, departe de motor și este fabricat din material necombustibil (plastic cu impact ridicat). În partea inferioară este instalată o pompă de gaz, care consumă combustibil.
• Linia de combustibil... Sistem de furtun care duce de la rezervorul de combustibil direct lamotor cu combustie interna.
• Dispozitiv de amestecare... Un dispozitiv în care combustibilul și aerul sunt amestecate. Acest punct a fost deja menționat mai sus - carburatorul sau injectorul pot fi responsabile pentru această funcție. Principala cerință este livrarea sincronă și la timp.
• Dispozitiv capîn motoarele cu injecție, care determină calitatea, cantitatea și proporția formării amestecului.

Sistem de evacuare

În timpul funcționării motorului cu ardere internă, se generează gaze de eșapament care trebuie descărcate de la motor. Pentru a funcționa corect, acest sistem trebuie să aibă următoarele elemente:

• Un colector de evacuare... Dispozitivul este fabricat din metal refractar cu rezistență la temperaturi ridicate. Este în ea că gazele de eșapament din motor .
• Downpipe sau pantaloni... Un detaliu care asigură transportul gazelor de eșapament mai departe de-a lungul căii.
• Rezonator... Un dispozitiv care reduce viteza de mișcare a gazelor de eșapament și stinge temperatura acestora.
• Catalizator... Obiect pentru curățarea gazelor de CO2 sau particule de funingine. Sonda lambda este de asemenea localizată aici.
• Toba de esapament... „Banca” având un număr intern elemente concepute pentru schimbări multiple în direcția gazelor de eșapament. Acest lucru duce la o scădere a zgomotului lor.

Sistem de lubrifiere

Funcționarea motorului cu ardere internă va avea o durată foarte scurtă de viață dacă piesele nu sunt prevăzute cu ungere. Toate echipamentele folosesc un ulei special la temperaturi ridicate, care are propriile sale caracteristici de vâscozitate, în funcție de condițiile de funcționare ale motorului. În plus, uleiul previne supraîncălzirea, asigură îndepărtarea depozitelor de carbon și apariția coroziunii.

Următoarele elemente sunt menite să mențină sănătatea sistemului:

• Tigaie cu ulei... Aici se toarnă uleiul. Acesta este rezervorul principal de stocare. Puteți controla nivelul folosind o jojă specială.
• Pompă de ulei... Situat în partea de jos a paletului. Asigură circulația fluidului pe întregul motor prin canale speciale și readucându-l înapoi în carter.
• Filtru de ulei... Asigură curățarea lichidului de praf, așchii de metal și alte substanțe abrazive care pătrund în ulei.
• Radiator... Oferă o răcire eficientă la temperaturile necesare.

Sistem de răcire

Un alt element esențial pentru motoarele puternice cu ardere internă. Oferă răcirea pieselor și elimină posibilitatea supraîncălzirii. Se compune din următoarele părți:

• Radiator... Un element special cu o structură „fagure de miere”. Este un schimbător de căldură excelent și transferă eficient căldura, garantând răcirea antigelului.
• Ventilator... Un element suplimentar care suflă pe radiator. Este pornit atunci când fluxul natural de aer intrat nu mai poate asigura o disipare eficientă a căldurii.
• pompă de apă... O pompă care ajută fluidul să circule printr-un cerc mare sau mic al sistemului (în funcție de situație).
• Termostat... O supapă care deschide clapeta, lăsând fluidul să curgă în cercul dorit. Funcționează împreună cu senzorul de temperatură al motorului și lichidului de răcire.

Concluzie

Primul motor cu ardere internă a apărut cu mult timp în urmă - acum aproape un secol și jumătate. De atunci, s-au făcut un număr imens de inovații diferite sau soluții tehnice interesante, care uneori au schimbat tipul de motor dincolo de recunoaștere. Dar principiul general de funcționare a motorului cu ardere internă a rămas același. Și chiar și acum, în era luptei pentru mediu și a standardelor de înăsprire constantă a emisiilor de CO2, mașinile electrice nu sunt încă în măsură să concureze serios cu mașinile cu motoare cu ardere internă. Mașinile pe benzină sunt încă mai vii decât toate ființele vii și trăim în epoca de aur a industriei auto.

Ei bine, pentru cei care sunt gata să se adâncească în acest subiect, avem un videoclip excelent:

Video: Structura generală a motorului. Mecanisme de bază

Motor cu combustie interna Este un motor termic care transformă energia termică a combustibilului în lucru mecanic. Într-un motor cu ardere internă, combustibilul este alimentat direct în cilindru, unde este aprins și ars pentru a forma gaze, a căror presiune acționează pistonul motorului.

Pentru funcționarea normală a motorului, un amestec combustibil trebuie furnizat cilindrilor într-o anumită proporție (pentru motoarele cu carburator) sau porțiuni măsurate de combustibil la un moment strict definit sub presiune ridicată (pentru motoarele diesel). Pentru a reduce costurile lucrărilor pentru a depăși fricțiunea, îndepărtarea căldurii, pentru a preveni marcarea și uzura rapidă, piesele de frecare sunt lubrifiate cu ulei. Pentru a crea un regim termic normal în cilindri, motorul trebuie răcit. Toate motoarele instalate pe mașini constau din următoarele mecanisme și sisteme.

Principalele mecanisme ale motorului

mecanism cu manivela(KShM) transformă mișcarea rectilinie a pistoanelor în mișcarea de rotație a arborelui cotit.

Mecanism de distribuție a gazelor(Timing) controlează funcționarea supapelor, care permite în anumite poziții ale pistonului să lase aer sau un amestec combustibil în cilindri, să le comprime la o anumită presiune și să elimine gazele de evacuare de acolo.

Principalele sisteme de motoare

Sistem de alimentare servește la alimentarea cu combustibil și aer curățat a buteliilor, precum și la îndepărtarea produselor de ardere din butelii.

Sistemul de alimentare cu motorină asigură furnizarea de porțiuni măsurate de combustibil la un anumit moment în starea atomizată către cilindrii motorului.

Sistemul de alimentare cu energie a motorului carburatorului este conceput pentru a pregăti un amestec combustibil în carburator.

Sistem de aprindere a amestecului de lucruîn cilindrii instalați în motoarele cu carburator. Acesta servește la aprinderea amestecului de lucru din cilindrii motorului la un moment dat.

Sistem de lubrifiere este necesar pentru alimentarea continuă cu ulei a pieselor de frecare și îndepărtarea căldurii din acestea.

Sistem de răcire protejează pereții camerei de ardere de supraîncălzire și menține un regim termic normal în cilindri.

Aranjamentul componentelor diferitelor sisteme de motoare este prezentat în figură.

Orez. Componente ale diferitelor sisteme de motoare: a - motor carburator ZIL-508: I - vedere laterală dreaptă; II - vedere stânga; 1 și 15 - pompe de ulei și combustibil; 2 - colector de evacuare; 3 - bujie scânteie; 4 și 5 - filtre pentru ulei și aer; 6 - compresor; 7 - generator; 8 - carburator; 9 - distribuitor de aprindere; 10 - tub de joja de ulei; 11 - starter; 12 - pompa de servodirecție; 13 - rezervor hidraulic al pompei de rapel; 14 - ventilator; 16 - filtru de aerisire carter; b - motorina D-245(partea dreaptă): 1 - turbocompresor; 2 - conducta de umplere a uleiului; 3 - gât de umplere cu ulei; 4 - compresor; 5 - generator; 6 - tigaie cu ulei; 7 - blocarea pinului momentului de alimentare cu combustibil; 8 - conductă de ieșire; 9 - curatator de ulei centrifugal; 10 - joja de ulei

A numi un motor inima unei mașini este o comparație banală, dar precisă. Puteți regla suspensia, regla direcția sau regla frânele cât doriți - dacă motorul nu funcționează, totul devine o pierdere de timp.

Astăzi pe drumuri puteți găsi mașini de diferite generații: cu motoare vechi cu combustie internă și cu motoare diesel puternice controlate de electronică și chiar și cele mai noi motoare cu hidrogen, care abia încep să se îmbunătățească. Și în toată această diversitate este destul de dificil să navigați dacă nu cunoașteți elementele de bază și principiile motorului cu ardere internă.

Ce este ICE și la ce servește?

Pentru ca un vehicul să se miște, ceva trebuie să-l pună în mișcare. În momente diferite, acestea erau animale înhămate, apoi motoarele cu abur și electrice au venit să le înlocuiască (da, progenitorii mașinilor moderne au apărut chiar mai devreme decât motoarele tradiționale cu ardere internă), apoi motoarele care funcționează cu combustibil combustibil.

Un motor modern cu ardere internă este un mecanism care transformă energia unui flash de combustibil (căldură) în lucru mecanic. În ciuda designului său destul de voluminos, astăzi motorul cu ardere internă rămâne cea mai convenabilă sursă de energie.

Transportul electric, desigur, devine din ce în ce mai frecvent, dar timpul „realimentării” acestuia neagă toate avantajele - nu puteți pune un recipient cu electricitate în portbagaj.

ICE și-a găsit aplicația în multe domenii: mașini, motociclete și scutere, echipamente agricole și de construcții, transport pe apă, motoare de avioane, echipamente militare, mașini de tuns iarba funcționează după același principiu ... Adică aproape tot ce conduce sau zboară.

Dispozitiv pentru motor cu ardere internă

În ciuda varietății de tipuri și modele de motoare cu ardere internă, principiul dispozitivului său rămâne practic neschimbat în orice tehnică. Desigur, elementele structurale individuale pot varia foarte mult pe diferite motoare, dar componentele și componentele principale sunt foarte asemănătoare.

Deci, motorul cu ardere internă constă din astfel de unități structurale.

1. Blocul cilindrilor (BC) este „carcasa” CPG și a întregului motor ca întreg, inclusiv mantaua sistemului de răcire.

   
   Corp cilindric

2. Mecanismul manivelei, alias KShM, este o unitate în care mișcarea rectilinie a pistonului este transformată într-una de rotație. Se compune dintr-un arborele cotit, pistoane, biele, un volant, precum și rulmenți liniști (căptușeli) pe care se sprijină arborele cotit și bielele.

   
   Mecanism manivela: 1 - cilindru; 2 - volant; 3 - rulment bielă; 4 - arborele cotit; 5 - genunchi; 6 - rulment principal; 7 - bielă.

3. Mecanismul de distribuție a gazelor (GRM) este un sistem pentru alimentarea amestecului combustibil-aer către butelii și îndepărtarea gazelor de eșapament. Se compune din arbori cu came, supape cu bascule sau tije, o curea de distribuție, datorită căreia întregul sistem funcționează sincronizat cu viteza arborelui cotit.

   
   Mecanism de distribuție a gazelor

4. Sistemul de combustibil este o unitate în care se prepară amestecul combustibil-aer, care este apoi alimentat în camerele de ardere. În funcție de proiectare, sistemul de alimentare cu combustibil poate fi carburat (o duză per motor), injecție (duzele sunt instalate în fața supapei de admisie a fiecărui cilindru), cu injecție directă (duza este instalată în interiorul camerei de ardere). Include rezervor de combustibil cu filtru și pompă, carburator (opțional), galerie de admisie, injectoare, pompă de injecție (la motoarele diesel), admisie de aer cu filtru de aer.

   
   Sistem de alimentare

5. Sistem de lubrifiere a motorului - asigură alimentarea cu lubrifiant a fiecărei unități de frecare, precum și a zonelor care necesită răcire suplimentară (de exemplu, la baza pistonilor). Se compune dintr-o pompă de ulei conectată la arborele cotit, un sistem de țevi și canale care duc la perechi de frecare, un filtru de ulei, un vas de ulei. În funcție de proiectare, se disting motoarele cu bazin uscat și umed. În primul, recipientul pentru colectarea uleiului de motor este situat separat, în al doilea - direct sub motor.

   
   Sistem de ungere a motorului: 1 - pompă de ulei; 2 - dop de golire carter; 3 - receptor de ulei; 4 - supapă de reducere a presiunii; 5 - gaură pentru ungerea angrenajelor de distribuție; 6 - senzor al lămpii de semnalizare a presiunii de ulei de urgență; 7 - senzor manometru ulei; 8 - supapă de răcire a uleiului; 9 - racitor de ulei; 10 - filtru de ulei.

6. Sistem de aprindere - necesar pentru a aprinde amestecul de combustibil din camera de ardere. Se folosește numai la motoarele pe benzină, deoarece motorina se aprinde prin compresie. Include bujii, fire de înaltă tensiune, bobine de aprindere și un distribuitor (distribuitor) pe motoare mai vechi. La motoarele moderne, sistemul de aprindere dispune de un distribuitor și chiar fără fire: se folosește un design bobină-pe-mufă.

   
   Sistem de aprindere a motorului: 1 - generator; 2 - comutator de contact; 3 - distribuitor de aprindere; 4 - camă întrerupătoare; 5 - bujii; 6 - bobina de aprindere; 7 - baterie reîncărcabilă.

7. Sistem de răcire - are grijă să mențină temperatura de funcționare specificată a motorului. Sistemul de răcire a lichidului constă dintr-un lichid de răcire (lichid de răcire, antigel), o manta de răcire (o rețea de camere și canale în interiorul blocului de cilindri), un schimbător de căldură (radiator de răcire), o pompă de apă și un termostat.

   
   Sistem de răcire

8. Sistemul electric este sursa de energie necesară pentru pornirea motorului și menținerea acestuia în funcțiune. Sistemul electric include bateria, alternatorul, demarorul, cablajul și senzorii motorului.
9. Sistem de evacuare - elimină produsele de ardere de la motor, îndeplinește funcția de post-tratare a gazelor de eșapament, reglează sunetul motorului. Se compune dintr-un colector de evacuare, un catalizator și un filtru de particule (opțional), un rezonator, o toba de eșapament.

Fiecare dintre aceste părți se dezvoltă treptat și se îmbunătățește în funcție de cerințele timpului. Dorința de a crește puterea a fost înlocuită de căutarea celor mai fiabile și durabile soluții, apoi economia de combustibil a venit în prim plan, iar astăzi - grija pentru natură.

Cum funcționează motorul

Toate ICE-urile, indiferent de designul lor, utilizează același principiu de funcționare. Aceasta este transformarea energiei de expansiune termică în timpul arderii combustibilului, mai întâi în rectiliniu, apoi în mișcare rotativă.

Motoarele în patru timpi sunt utilizate la toate mașinile, echipamentele mari și aviația. Acesta este așa-numitul tip clasic de motor cu ardere internă, căruia designerii îi dedică toată atenția. În mod convențional, activitatea fiecărui cilindru din CPG poate fi împărțită în 4 etape (cursă). aceasta admisie, compresie, combustie, evacuare... Videoclipul de mai jos arată clar funcționarea unui motor în 4 timpi în animație 3D.

1. La cursa de admisie, pistonul din cilindru se deplasează în jos, de la supape până la punctul mort inferior (BDC). Când începe să coboare, supapa de admisie se deschide și amestecul combustibil / aer (sau numai aerul dacă motorul este cu injecție directă) intră în cilindru. Când se deplasează, pistonul însuși „pompează” volumul de aer necesar în camera de ardere, dacă motorul este atmosferic, sau aerul intră sub presiune dacă este instalată turbocompresorul.
2. Ajuns la punctul mort inferior, pistonul începe să se ridice. În același timp, supapa de admisie se închide și, în timpul mișcării, pistonul comprimă aerul cu combustibilul atomizat în el la o presiune critică.
3. De îndată ce pistonul ajunge condiționat la punctul mort superior și compresia devine maximă, bujia este declanșată și combustibilul se aprinde (motorina se aprinde în timpul comprimării, fără scânteie). Microexplozia de la bliț împinge din nou pistonul în jos, către BDC.
4. Și la a patra cursă, supapa de evacuare se deschide. Pistonul se deplasează din nou, forțând gazele de eșapament din camera de ardere în galeria de evacuare.

De fapt, există o singură cursă din patru lucrări utile în motor, atunci când arderea combustibilului creează o presiune în exces care împinge pistonul. Restul de trei bare sunt necesare ca auxiliare, care nu dau un impuls de mișcare, dar consumă energie.

În astfel de condiții, motorul s-ar putea opri atunci când mecanismul manivelei (CRM) ajunge la echilibrul energetic. Dar pentru a preveni acest lucru, o volantă mare conectată la sistemul de ambreiaj și contragreutățile pe arborele cotit sunt utilizate pentru a echilibra sarcinile de la pistoane.

Motoarele în doi timpi nu sunt utilizate pe scară largă. Acestea sunt în principal motoare de scutere și motorete, bărci ușoare cu motor, mașini de tuns iarba. Întregul flux de lucru al unui astfel de motor poate fi împărțit în două etape principale:

1. La începutul mișcării pistonului de jos în sus (de la punctul mort de jos în sus), un amestec combustibil-aer intră în camera de ardere. În creștere, pistonul îl comprimă până la o compresie critică și, atunci când se află în punctul mort superior, are loc aprinderea.
2. Prin combustie, combustibilul împinge pistonul în jos, în timp ce se deschide în același timp accesul la galeria de evacuare și produsele de ardere părăsesc cilindrul. De îndată ce pistonul ajunge la punctul mort inferior (BDC), prima cursă se repetă - admisie și compresie în același timp.

S-ar părea că un motor în doi timpi ar trebui să fie de două ori mai eficient decât un motor în patru timpi, deoarece aici jumătate din muncă se încadrează în acțiunea utilă. Dar, în realitate, puterea unui motor în doi timpi este mult mai mică decât ne-am dori, iar motivul pentru aceasta rezidă în mecanismul imperfect de distribuție a gazului.

Când combustibilul arde, o parte din energie pătrunde în galeria de evacuare, fără a face alte lucrări decât încălzirea. Drept urmare, motoarele în doi timpi sunt utilizate numai la vehiculele cu putere redusă și necesită uleiuri speciale pentru motor.

Clasificarea motorului

Deoarece ICE cresc și se îmbunătățesc de mai bine de 100 de ani, există destul de multe soiuri de ele. Motoarele sunt clasificate în funcție de caracteristici și proprietăți diferite.

După ciclul de funcționare

Aceasta este divizarea motoarelor în motoare în doi și patru timpi deja cunoscute de noi.

1. Două timpi - un ciclu complet de lucru constă din două etape, în timp ce arborele cotit face o singură revoluție;
2. Patru timpi - într-un ciclu complet de lucru, parcurge patru etape, iar arborele cotit face două rotiri.

După tipul de construcție

Există două tipuri principale de motoare cu ardere internă: cu piston și rotativ.

1. Un motor cu piston este motorul foarte familiar cu pistoane, cilindri și arborele cotit, care este instalat în aproape orice vehicul;
2. Pistonul rotativ, cunoscut și sub numele de motor Wankel, este un tip special de motor cu ardere internă, în care se folosește un rotor triunghiular în locul unui piston, iar camera de ardere are o formă ovală. Motorul Wankel a fost utilizat în unele modele de mașini, dar complexitatea producției și întreținerii i-a obligat pe ingineri să abandoneze acest design.

După numărul de cilindri

În CPG-ul motorului, pot fi instalați de la 1 la 16 cilindri, pentru mașini este de obicei 3-8. De obicei, proiectanții preferă un număr par de cilindri pentru a-și echilibra timpul de ciclu. Cea mai faimoasă excepție de la regulă este motorul Ecoboost, dezvoltat de compania Ford, în multe modele din care sunt instalați doar trei cilindri.

Prin dispunerea cilindrilor

Aspectul CPG nu este întotdeauna în linie (deși un motor în linie este cel mai ușor de reparat și întreținut). În funcție de imaginația inginerilor, motoarele sunt împărțite în mai multe tipuri de aspect:

1. În linie - toți cilindrii sunt aliniați într-un singur rând și pe un singur arbore cotit.

   Funcționarea motorului în linie

2. În formă de V - două rânduri de cilindri instalați la un unghi de 45 până la 90 de grade pe un arbore cotit.

   
   Funcționarea motorului în V

3. În formă de VR - două rânduri de cilindri cu un unghi mic de înclinare, 10-20 grade, montate pe un arbore cotit.

   Funcționarea motorului VR

4. În formă de W - reprezintă un bloc de 3 sau 4 rânduri de cilindri montați pe un arbore cotit.

   Funcționarea motorului W Funcționarea motorului radial

   Autoturismele folosesc motoare în linie, V-, VR-, W și U, iar în unele modele și motoare boxer. Dar radialele sunt utilizate în tehnologia aviației.

   După tipul de combustibil

   Clasicele genului de aici sunt motoarele pe benzină și diesel. Gazele câștigă popularitate, hibridul și hidrogenul se îmbunătățesc treptat.

   1. Motoarele pe benzină necesită aprinderea amestecului de combustibil / aer. Pentru aceasta, se folosesc dopuri și bobine de aprindere, care funcționează sincron cu mișcarea arborelui cotit. O caracteristică a motoarelor pe benzină este capacitatea de a dezvolta viteze mari;
   2. Motoarele diesel funcționează pe principiul autoaprinderii unui amestec combustibil-aer. Nu au bujii, dar au un sistem de injecție directă care necesită o alimentare cu combustibil de înaltă presiune. Pentru pornirea motorului se folosesc bujii incandescente, care preîncălzesc aerul și se opresc după ce camera de ardere se încălzește. Motoarele diesel sunt capabile să dezvolte putere mare, dar nu viteză, prin urmare sunt utilizate în echipamente grele;
   3. Instalațiile de gaz sunt populare datorită costului redus al gazului lichefiat (comparativ cu benzina). Motoarele pe gaz funcționează la temperaturi mai ridicate decât motoarele pe benzină sau diesel, ceea ce, la rândul său, necesită o funcționare de înaltă calitate a sistemului de răcire și ulei de motor special;
   4. Hibridul este o combinație între un motor cu ardere internă și un motor electric. În modul de conducere standard, este implicat doar motorul electric, iar motorul cu ardere internă este activat atunci când este necesar să măriți sarcina sau să reîncărcați bateriile;
   5. Până de curând, motoarele cu hidrogen erau destul de periculoase: oxigenul și hidrogenul generate de apă prin electroliză ardeau instabil și cu riscul de detonare. Relativ recent, a fost găsit un alt mod de utilizare a unui compus hidrogen-oxigen: hidrogenul este umplut în rezervoare (iar realimentarea durează aproximativ 3 minute), oxigenul este captat din aer, după care se îndreaptă către un generator electric și nu către un motor cu combustie interna. De fapt, se obține un proces care este opusul procesului de electroliză, în urma căruia se formează electricitate și apă. Prima mașină cu o centrală cu hidrogen a fost Toyota Mirai.

   Conform principiului calendarului

   Elementul cheie al mecanismului de distribuție a gazului este arborele cu came, care este integrat cu arborele cotit al motorului utilizând o curea de distribuție sau un lanț. Arborele cu came, datorită designului său, reglează funcționarea supapelor, iar întregul sistem funcționează sincronizat cu turația motorului. O centură de distribuție ruptă este aproape întotdeauna calea spre revizie.

   În funcție de aspectul CPG, motorul poate avea 1 arbore cu came dacă motorul este în linie sau 2-4 arbori cu came dacă este un aspect în formă de V.

   Cu toate acestea, sistemul de sincronizare standard a încetat să îndeplinească cerințele moderne de putere și economie a motorului. Și acum, pe lângă sistemul mecanic standard, există sisteme adaptive precum Honda i-VTEC, VTEC-E și DOHC, Toyota VVT-i, Mitsubishi MIVEC, dezvoltări ale Volkswagen și Eco-Motors, precum și o sincronizare pneumatică sistem instalat pe Koenigsegg Regera și pe termen lung adăugând 30% putere motorului.

   Funcționarea motorului cu turbină

   Motoarele cu turbo au avantajele și dezavantajele lor: pe de o parte, cu cât este mai mult aer, cu atât mai multă putere poate furniza motorul. Pe de altă parte, efectul turbo lag poate strica serios nervii unui pasionat de condus sportiv. Și o unitate suplimentară este un punct extra slab, astfel încât motoarele cu turbocompresie (sau biturbo, așa cum se numește un motor cu două turbine) nu sunt pe placul tuturor. Uneori, un sistem aspirat bine asamblat poate „conecta cureaua” la orice impuls.

   ICE avantaje și dezavantaje

   1. Când vine vorba de avantajele motoarelor cu ardere internă, ușurința utilizatorului va fi pe primul loc. De-a lungul secolului erei benzinei, am crescut cu o rețea de stații de benzină și nici măcar nu ne îndoim că va exista întotdeauna posibilitatea de a realimenta mașina și de a merge mai departe. Există riscul de a nu întâlni o benzinărie - nu contează, puteți lua benzină cu voi în cutii. Infrastructura este cea care face utilizarea motoarelor cu ardere internă atât de confortabilă.
   2. Pe de altă parte, realimentarea motorului durează câteva minute, este simplă și accesibilă. Am umplut rezervorul - și merg mai departe. Nu este nimic ca reîncărcarea unei mașini electrice.
   3. Abilitatea de a servi mult timp cu o întreținere competentă este ceea ce se pot lăuda faimoasele motoare de peste un milion. Întreținerea periodică în timp util este capabilă să mențină performanța motorului pentru o perioadă foarte lungă de timp.
   4. Și, desigur, să nu uităm de vuietul cu inima dulce al puternicului motor. Real, onest, complet diferit de actiunea vocală a mașinilor electrice moderne. Nu degeaba unele preocupări auto au reglat în mod special sunetul motoarelor mașinilor lor.

   Care este principalul dezavantaj al unui motor cu ardere internă?

   1. Desigur, aceasta este o eficiență scăzută - în limita a 20-25%. Până în prezent, cel mai mare indicator de eficiență în rândul motoarelor cu ardere internă este de 38%, dat de motorul Toyota VVT-iE. Comparativ cu aceasta, motoarele electrice arată mult mai bine, mai ales în cazul sistemelor de frânare regenerativă.
   2. Al doilea dezavantaj semnificativ este complexitatea generală a întregului sistem. Motoarele moderne au încetat de mult să fie astfel de „simpletoni”, așa cum este descris în schema unui motor clasic cu ardere internă. Dimpotrivă, cerințele pentru motoare sunt din ce în ce mai mari, motoarele în sine sunt mai exacte și mai complexe, apar noi tehnologii și soluții inginerești. Toate acestea complică în plus designul motorului și, cu cât este mai complex, cu atât are mai multe puncte slabe.

   Deci, dacă înainte ca vecinul, unchiul Vasya, să treacă singur pe motorul „bănuțului” său, dar pe mașinile moderne noi, aproape nimeni nu va intra în sistemul subțire ICE fără echipamente și unelte speciale.

   În cele din urmă, era petrolului în sine devine un lucru din trecut. Nu degeaba cerințele pentru siguranța mediului înconjurător sunt în creștere și, în același timp, crește eficiența panourilor solare. Da, motoarele pe benzină și diesel nu vor dispărea în curând de pe străzi, dar Europa luptă deja pentru introducerea vehiculelor electrice, datorită cărora omenirea va uita cândva cuvântul „smog pe benzină”.

   Concluzie

   În ciuda oricăror neajunsuri, motorul cu ardere internă rămâne „transportul principal”. Chimiștii vin cu noi uleiuri de motor, inginerii dezvoltă noi sisteme de sincronizare, iar producătorii de benzină nu se grăbesc să reducă prețurile. Acest lucru se datorează faptului că niciun mod de transport nu poate fi încă comparat cu confortul și autonomia motoarelor cu care suntem obișnuiți.

Aceasta este partea introductivă a unei serii de articole dedicate Motor cu combustie interna, care este o scurtă excursie în istoria evoluției motorului cu ardere internă. De asemenea, articolul va atinge primele mașini.

Următoarele secțiuni vor detalia detaliile ICE-urilor:

Bielă-piston
Rotativ
Turbojet
Reactiv

Motorul a fost instalat pe o barcă care a putut urca pe râul Sona. Un an mai târziu, după testare, frații au primit un brevet pentru invenția lor, semnat de Napoleon Bonopart, pentru o perioadă de 10 ani.

Ar fi mai corect să numim acest motor jet, deoarece activitatea sa a constat în împingerea apei din țeavă sub fundul bărcii ...

Motorul consta dintr-o cameră de aprindere și o cameră de ardere, un burduf pentru injecția de aer, un dozator de combustibil și un dispozitiv de aprindere. Praful de cărbune a servit drept combustibil pentru motor.

Burduful a injectat un flux de aer amestecat cu praf de cărbune în camera de aprindere, unde o fitilă mocnită a aprins amestecul. După aceea, amestecul parțial aprins (praful de cărbune arde relativ lent) a intrat în camera de ardere unde a ars complet și s-a extins.
Mai mult, presiunea gazelor a împins apa din țeava de eșapament, ceea ce a forțat barca să se miște, după care ciclul a fost repetat.
Motorul funcționa în modul pulsat cu o frecvență de ~ 12 și / minut.

După ceva timp, frații au îmbunătățit combustibilul prin adăugarea de rășină și ulterior l-au înlocuit cu ulei și au proiectat un sistem de injecție simplu.
În următorii zece ani, proiectul nu a primit nicio dezvoltare. Claude s-a dus în Anglia pentru a promova ideea motorului, dar a risipit toți banii și nu a realizat nimic, iar Joseph a început să fotografieze și a devenit autorul primei fotografii din lume „View from the window”.

În Franța, în casa-muzeu din Niepses, este expusă o replică a „Pyreolophore”.

Puțin mai târziu, de Riva și-a montat motorul pe un vehicul cu patru roți, care, potrivit istoricilor, a fost prima mașină cu motor cu ardere internă.

Despre Alessandro Volta

Volta a fost primul care a introdus plăcile de zinc și cupru în acid pentru a produce un curent electric continuu, creând prima sursă de curent chimic din lume („Stâlpul Voltaic”).

În 1776, Volta a inventat un pistol cu ​​gaz, „pistolul Volta”, în care gazul a explodat dintr-o scânteie electrică.

În 1800 a construit o baterie chimică, care a făcut posibilă obținerea electricității prin reacții chimice.

Unitatea de măsurare a tensiunii electrice - Volt - poartă numele Volta.

A- cilindru, B- "bujie, C- piston, D- "balon" cu hidrogen, E- clichet, F- supapa de evacuare a gazelor de eșapament, G- mâner pentru controlul supapelor.

Hidrogenul a fost depozitat într-un balon „de aer” conectat printr-o țeavă la un cilindru. Alimentarea cu combustibil și aer, precum și aprinderea amestecului și eliberarea gazelor de eșapament au fost efectuate manual cu ajutorul pârghiilor.

Principiul de funcționare:

Aerul a pătruns în camera de ardere prin supapa de evacuare a gazelor de eșapament.
Supapa se închidea.
Supapa pentru furnizarea hidrogenului din bilă a fost deschisă.
Robinetul se închidea.
Prin apăsarea butonului, s-a aplicat o descărcare electrică la „lumânare”.
Amestecul a clipit și a ridicat pistonul în sus.
Supapa de evacuare a gazelor de eșapament se deschidea.
Pistonul a căzut sub propria greutate (era greu) și a tras frânghia, care a rotit roțile prin bloc.

După aceea, ciclul a fost repetat.

În 1813, de Riva a construit o altă mașină. Era un vagon lung de aproximativ șase metri, cu roți de doi metri în diametru și cântărind aproape o tonă.
Mașina a putut circula 26 de metri cu o încărcătură de pietre (aproximativ 700 lbs)și patru bărbați, cu o viteză de 3 km / h.
Cu fiecare ciclu, mașina se deplasa cu 4-6 metri.

Puțini dintre contemporanii săi au luat această invenție în serios, iar Academia Franceză de Științe a susținut că un motor cu ardere internă nu ar concura niciodată în performanță cu un motor cu aburi.

În 1833, Inventatorul american Lemuel Wellman Wright, a înregistrat un brevet pentru un motor cu combustie internă în doi timpi, răcit cu apă.
(Vezi mai jos)în cartea sa Gas and Oil Engines a scris următoarele despre motorul Wright:

„Desenul motorului este foarte funcțional și detaliile sunt minuțioase. Explozia amestecului acționează direct asupra pistonului, care roteste arborele manivelei prin biela. În aparență, motorul seamănă cu un motor cu abur de înaltă presiune în care gazul și aerul sunt pompate din rezervoare separate. Amestecul din containerele sferice a fost aprins în timpul ridicării pistonului la TDC (punctul mort superior) și l-a împins în jos / în sus. La sfârșitul cursei, supapa se deschidea și descărca gazele de eșapament în atmosferă. "

Nu se știe dacă acest motor a fost construit vreodată, dar există un plan pentru acesta:

În 1838, Inginerul englez William Barnett a primit un brevet pentru trei motoare cu ardere internă.

Primul motor este un motor cu doi timpi cu acțiune simplă (combustibil ars doar pe o parte a pistonului) cu pompe separate pentru gaz și aer. Amestecul a fost aprins într-un cilindru separat, iar apoi amestecul de ardere a curs în cilindrul de lucru. Intrarea și ieșirea au fost efectuate prin supape mecanice.

Al doilea motor a repetat primul, dar a acționat dublu, adică arderea a avut loc alternativ pe ambele părți ale pistonului.

Al treilea motor a fost, de asemenea, cu acțiune dublă, dar avea orificii de intrare și ieșire în pereții cilindrului care se deschideau când pistonul a ajuns la punctul extrem (ca în cazul celor două timpi moderne). Acest lucru a făcut posibilă eliberarea automată a gazelor de eșapament și admiterea unei noi încărcări a amestecului.

O caracteristică distinctivă a motorului Barnett a fost aceea că amestecul proaspăt a fost comprimat de piston înainte de a fi aprins.

Plan pentru unul dintre motoarele lui Barnett:

În anii 1853-57, Inventatorii italieni Eugenio Barzanti și Felice Matteucci au dezvoltat și brevetat un motor cu combustie internă cu doi cilindri cu o capacitate de 5 l / s.
Brevetul a fost acordat de Biroul din Londra, deoarece legislația italiană nu putea garanta o protecție suficientă.

Construcția prototipului a fost încredințată companiei Bauer & Co. din Milano " (Helvetica), și finalizat la începutul anului 1863. Succesul motorului, care a fost mult mai eficient decât cel cu aburi, a fost atât de mare încât compania a început să primească comenzi din întreaga lume.

Motorul Barzanti-Matteucci monocilindru timpuriu:

Model cu două cilindri Barzanti-Matteucci:

Matteucci și Barzanti au încheiat un acord pentru producția motorului cu o companie belgiană. Barzanti a plecat în Belgia pentru a supraveghea lucrarea în persoană și a murit brusc de tifos. Odată cu moartea lui Barzanti, toate lucrările la motor au fost întrerupte, iar Matteucci a revenit la fostul său post de inginer hidraulic.

În 1877, Matteucci a susținut că el și Barzanti erau principalii creatori ai motorului cu ardere internă, iar motorul construit de August Otto era foarte asemănător cu motorul Barzanti-Matteucci.

Documentele privind brevetele lui Barzanti și Matteucci sunt păstrate în arhivele bibliotecii Museo Galileo din Florența.

Cea mai importantă invenție a lui Nikolaus Otto a fost motorul cu ciclu în patru timpi- ciclul Otto. Acest ciclu este în centrul majorității motoarelor pe benzină și pe benzină până în prezent.

Ciclul în patru timpi a fost cea mai mare realizare tehnică a lui Otto, dar s-a descoperit curând că cu câțiva ani înainte de invenția sa, același principiu al motorului a fost descris de inginerul francez Beau de Roche. (Vezi deasupra)... Un grup de industriași francezi a contestat brevetul lui Otto în instanță, instanța considerând argumentele lor convingătoare. Drepturile lui Otto în temeiul brevetului său au fost reduse semnificativ, inclusiv revocarea monopolului său în ciclul în patru timpi.

În ciuda faptului că concurenții au stabilit producția de motoare în patru timpi, modelul Otto, dezvoltat de mulți ani de experiență, a fost încă cel mai bun, iar cererea pentru acesta nu s-a oprit. Până în 1897, au fost produse aproximativ 42 de mii dintre aceste motoare de diferite capacități. Cu toate acestea, faptul că un gaz luminos a fost folosit ca combustibil a restrâns cu mult sfera de aplicare a acestora.
Numărul fabricilor de iluminat și gaze a fost nesemnificativ chiar și în Europa, în timp ce în Rusia erau doar două - la Moscova și Sankt Petersburg.

În 1865, Inventatorul francez Pierre Hugo a primit un brevet pentru o mașină care era un motor vertical, monocilindric, cu acțiune dublă, în care două pompe de cauciuc alimentate de un arborele cotit au fost utilizate pentru alimentarea amestecului.

Hugo a proiectat ulterior un motor orizontal similar cu motorul Lenoir.

Muzeul Științei, Londra.

În 1870, Inventatorul austro-ungar Samuel Marcus Siegfried a proiectat un motor cu ardere internă care funcționează pe combustibil lichid și l-a instalat pe un cărucior cu patru roți.

Astăzi, această mașină este bine cunoscută sub numele de „Prima mașină Marcus”.

În 1887, în colaborare cu Bromovsky & Schulz, Markus a construit o a doua mașină, a doua mașină Marcus.

În 1872, un inventator american a brevetat un motor cu combustie internă cu două cilindri cu presiune constantă alimentat cu kerosen.
Brighton și-a numit motorul „Ready Motor”.

Primul cilindru a servit ca un compresor care a forțat aerul în camera de ardere, în care a fost alimentat continuu kerosen. În camera de ardere, amestecul a fost aprins și prin mecanismul bobinei a intrat în al doilea - cilindrul de lucru. O diferență semnificativă față de alte motoare a fost că amestecul aer-combustibil a ars treptat și la presiune constantă.

Cei interesați de aspectele termodinamice ale motorului pot citi despre ciclul Brighton.

În 1878, Inginer scoțian Sir (cavaler în 1917) a dezvoltat primul motor în doi timpi cu aprindere cu aer comprimat. El a brevetat-o ​​în Anglia în 1881.

Motorul a funcționat într-un mod curios: aerul și combustibilul au fost furnizate cilindrului din dreapta, acolo a fost amestecat și acest amestec a fost împins în cilindrul din stânga, unde a fost aprins amestecul de la lumânare. Extinderea a avut loc, ambii pistoane au coborât, din cilindrul din stânga (prin conducta ramificată stângă) au fost emise gaze de eșapament și o nouă porție de aer și combustibil a fost aspirată în cilindrul din dreapta. După inerție, pistoanele au crescut și ciclul a fost repetat.

În 1879, a construit o benzină complet fiabilă doua lovituri motor și a primit un brevet pentru acesta.

Cu toate acestea, adevăratul geniu al lui Benz s-a manifestat prin faptul că în proiectele ulterioare a fost capabil să combine diverse dispozitive. (accelerație, aprindere cu scânteie a bateriei, bujie, carburator, ambreiaj, cutie de viteze și radiator) la produsele lor, care la rândul lor au devenit standardul pentru toată ingineria mecanică.

În 1883, Benz a fondat compania Benz & Cie pentru producția de motoare pe gaz și în 1886 a brevetat în patru timpi motorul pe care l-a folosit la mașinile sale.

Datorită succesului Benz & Cie, Benz a reușit să înceapă să proiecteze vagoane fără cal. Combinând experiența sa în fabricarea motoarelor și hobby-ul său de lungă durată de a proiecta biciclete, până în 1886 a construit primul său automobil și l-a numit „Benz Patent Motorwagen”.

Designul seamănă puternic cu un triciclu.

Motor cu combustie internă în patru timpi, cu un singur cilindru, cu un volum de lucru de 954 cm3. Benz Patent Motorwagen".

Motorul a fost echipat cu o volantă mare (utilizată nu numai pentru rotația uniformă, ci și pentru pornire), un rezervor de gaz de 4,5 litri, un carburator de tip evaporativ și o supapă glisantă prin care combustibilul a intrat în camera de ardere. Aprinderea a fost efectuată cu o bujie de proiectare proprie Benz, a cărei tensiune a fost furnizată de la bobina Rumkorf.

Răcirea a fost apă, dar nu un ciclu închis, ci evaporativ. Aburul a scăpat în atmosferă, așa că a fost necesar să realimentăm mașina nu numai cu benzină, ci și cu apă.

Motorul a dezvoltat 0,9 CP. la 400 rpm și a accelerat mașina la 16 km / h.

Karl Benz își conduce mașina.

Puțin mai târziu, în 1896, Karl Benz a inventat motorul boxer (sau motor plat), în care pistoanele ajung în punctul mort superior în același timp, echilibrându-se astfel reciproc.

Muzeul Mercedes-Benz din Stuttgart.

În 1882, Inginerul englez James Atkinson a inventat ciclul Atkinson și motorul Atkinson.

Motorul Atkinson este în esență un motor în patru timpi Ciclul Otto, dar cu un mecanism de manivelă modificat. Diferența a fost că în motorul Atkinson, toate cele patru curse s-au produs într-o singură rotație a arborelui cotit.

Utilizarea ciclului Atkinson în motor a redus consumul de combustibil și zgomotul în timpul funcționării din cauza presiunii de evacuare mai mici. În plus, acest motor nu a necesitat o cutie de viteze pentru a acționa mecanismul de distribuție a gazului, deoarece deschiderea supapelor a condus arborele cotit.

În ciuda mai multor avantaje (inclusiv eludarea brevetelor Otto) motorul nu a fost utilizat pe scară largă datorită complexității fabricării și a altor dezavantaje.
Ciclul Atkinson oferă performanțe și economie de mediu mai bune, dar necesită rpm ridicate. La turații reduse, oferă un cuplu relativ mic și se poate bloca.

Motorul Atkinson este utilizat în prezent la vehiculele hibride Toyota Prius și Lexus HS 250h.

În 1884, Inginerul britanic Edward Butler, la expoziția de biciclete din Londra „Stanley Cycle Show” a prezentat desenele unei mașini cu trei roți cu motor pe combustie internă pe benzină, iar în 1885 a construit-o și a arătat-o ​​la aceeași expoziție, numind-o „Velocycle”. De asemenea, Butler a fost primul care a folosit cuvântul benzină.

Velocycle a fost brevetat în 1887.

Velocycle a fost echipat cu un motor pe benzină monocilindru, în patru timpi, echipat cu o bobină de aprindere, carburator, clapetă de accelerație și răcire cu lichid. Motorul a dezvoltat o putere de aproximativ 5 CP. cu un volum de 600 cm3 și a accelerat mașina la 16 km / h.

De-a lungul anilor, Butler a îmbunătățit performanța vehiculului său, dar nu a putut să-l testeze din cauza „Legii steagului roșu” (publicat în 1865), conform căruia vehiculele nu trebuie să depășească o viteză mai mare de 3 km / h. În plus, trei persoane trebuiau să fie prezente în mașină, dintre care una trebuia să meargă în fața mașinii cu steagul roșu. (astfel sunt măsurile de securitate) .

În revista English Mechanic din 1890, Butler scria - „Autoritățile interzic utilizarea mașinii pe drum, drept urmare refuz să mă dezvolt în continuare”.

Din cauza lipsei de interes public pentru mașină, Butler a luat-o deoparte și a vândut drepturile de brevet către Harry J. Lawson. (producător de biciclete), care a continuat să fabrice motorul pentru a fi folosit pe bărci.

Butler însuși a continuat să creeze motoare staționare și marine.

În 1891, Herbert Aykroyd Stewart, în colaborare cu Richard Hornsby și Sons, a construit motorul Hornsby-Akroyd, în care combustibilul (kerosenul) a fost injectat sub presiune în cameră suplimentară (datorită formei sale a fost numit „minge fierbinte”), montat pe chiulasa și conectat la camera de ardere printr-un pasaj îngust. Combustibilul a fost aprins de pereții fierbinți ai camerei suplimentare și s-a repezit în camera de ardere.

1. Cameră suplimentară (minge fierbinte).
2. Cilindru.
3. Piston.
4. Carter.

Pentru a porni motorul, s-a folosit o suflantă, cu care s-a încălzit o cameră suplimentară. (după pornire a fost încălzit de gazele de eșapament)... Din această cauză, motorul Hornsby-Akroyd care a fost predecesorul motorului diesel proiectat de Rudolf Diesel, denumit adesea „semi-diesel”. Cu toate acestea, un an mai târziu, Aykroyd și-a îmbunătățit motorul adăugându-i o „jachetă de apă” (brevet datat 1892), care a crescut temperatura din camera de ardere prin creșterea raportului de compresie, iar acum nu mai era nevoie de o sursă de încălzire suplimentară.

În 1893 Rudolph Diesel a primit brevete pentru un motor termic și un „ciclu Carnot” modificat numit „Metodă și aparat pentru conversia temperaturii ridicate în lucru”.

În 1897, la „Uzina de construcție a mașinilor din Augsburg” (din 1904 MAN), cu participarea financiară a companiilor lui Friedrich Krupp și a fraților Sulzer, a fost creat primul motor diesel funcțional al lui Rudolf Diesel
Puterea motorului a fost de 20 de cai putere la 172 rpm, randamentul a fost de 26,2% cu o greutate de cinci tone.
Acest lucru a depășit cu mult motoarele Otto existente cu o eficiență de 20% și turbinele cu aburi marine cu o eficiență de 12%, ceea ce a stârnit un interes puternic pentru industrie în diferite țări.

Motorul diesel avea patru timpi. Inventatorul a descoperit că eficiența unui motor cu ardere internă este crescută prin creșterea raportului de compresie a amestecului combustibil. Dar este imposibil să comprimați puternic amestecul combustibil, deoarece atunci presiunea și temperatura cresc și se aprinde spontan înainte de timp. Prin urmare, Diesel a decis să comprime nu un amestec combustibil, ci aer curat și la sfârșitul compresiei injectați combustibil în cilindru sub presiune puternică.
Deoarece temperatura aerului comprimat a ajuns la 600-650 ° C, combustibilul s-a aprins spontan, iar gazele, în expansiune, au deplasat pistonul. Astfel, Diesel a reușit să crească semnificativ eficiența motorului, să scape de sistemul de aprindere și să folosească o pompă de combustibil de înaltă presiune în locul carburatorului.
În 1933, Elling a profetic scris: „Când am început să lucrez la turbina cu gaz în 1882, am fost ferm convins că invenția mea va fi solicitată în industria avioanelor.”

Din păcate, Elling a murit în 1949, niciodată înainte de era aviației turbojet.

Singura fotografie pe care am putut să o găsim.

Poate că cineva va găsi ceva despre această persoană în „Muzeul Tehnologic Norvegian”.

În 1903, Konstantin Eduardovici Ciolkovski, în revista „Revista științifică” a publicat un articol „Explorarea spațiilor lumii prin dispozitive cu jet”, unde a demonstrat pentru prima dată că un dispozitiv capabil să facă un zbor spațial este o rachetă. Articolul propunea, de asemenea, primul proiect al unei rachete cu rază lungă de acțiune. Corpul său era o cameră metalică alungită, echipată cu motor cu jet de lichid (care este și un motor cu ardere internă)... El a propus utilizarea hidrogenului lichid și a oxigenului ca combustibil și, respectiv, oxidant.

Probabil că pe această notă spațială-rachetă merită să încheiem partea istorică, deoarece a venit secolul al XX-lea și au început să fie produse peste tot motoare de ardere internă.

Postfață filozofică ...

K.E. Ciolkovski credea că în viitorul previzibil oamenii vor învăța să trăiască, dacă nu pentru totdeauna, atunci cel puțin pentru o perioadă foarte lungă de timp. În acest sens, va fi puțin spațiu (resurse) pe Pământ și navele vor fi necesare pentru a se muta pe alte planete. Din păcate, ceva în această lume nu a funcționat bine și, cu ajutorul primelor rachete, oamenii au decis să distrugă pur și simplu felul lor ...

Mulțumesc tuturor celor care l-au citit.

Toate drepturile rezervate © 2016
Orice utilizare a materialelor este permisă numai cu un link activ către sursă.

Pentru a vă familiariza cu partea principală și integrală a oricărui vehicul, luați în considerare în ce constă motorul? Pentru o percepție deplină a importanței sale, motorul este întotdeauna comparat cu inima omului. Atâta timp cât inima funcționează, o persoană trăiește. La fel, motorul, de îndată ce se oprește sau nu pornește - mașina cu toate sistemele și mecanismele sale se transformă într-o grămadă de fier inutil.

În timpul modernizării și îmbunătățirii mașinilor, motoarele s-au schimbat foarte mult în ceea ce privește designul lor către compactitate, eficiență, zgomot, durabilitate etc. Dar principiul de funcționare a rămas neschimbat - fiecare mașină are un motor cu ardere internă (ICE). Singurele excepții sunt motoarele electrice ca metodă alternativă de generare a energiei.

Dispozitivul motorului auto prezentat într-o secțiune pe Figura 2.

Denumirea de „motor cu ardere internă” provine tocmai din principiul obținerii de energie. Amestecul combustibil-aer, care arde în interiorul cilindrului motorului, eliberează o cantitate uriașă de energie și forțează o mașină de călători să se deplaseze în cele din urmă printr-un lanț numeroase de noduri și mecanisme.

Vaporii de combustibil, atunci când sunt amestecați cu aerul, când sunt aprinși, dau un astfel de efect într-un spațiu închis.

Pentru claritate, pe Figura 3 arată dispozitivul unui motor monocilindric al mașinii.

Cilindrul de lucru este un spațiu închis din interior. Pistonul, conectat printr-o bielă la arborele cotit, este singurul element în mișcare din cilindru. Când combustibilul și vaporii de aer se aprind, toată energia eliberată împinge împotriva pereților cilindrului și a pistonului, determinându-l să se deplaseze în jos.

Proiectarea arborelui cotit este realizată în așa fel încât mișcarea pistonului prin tija de legătură creează un cuplu, forțând arborele însuși să se rotească și să primească energie de rotație. Astfel, energia eliberată din arderea amestecului de lucru este convertită în energie mecanică.

Pentru prepararea amestecului combustibil-aer se utilizează două metode: formarea amestecului intern sau extern. Ambele metode diferă încă în ceea ce privește compoziția amestecului de lucru și metodele de aprindere a acestuia.

Pentru a avea o idee clară, merită să știm că la motoare se folosesc două tipuri de combustibil: benzina și motorina. Ambele tipuri de purtători de energie se obțin pe baza rafinării petrolului. Benzina se evaporă foarte bine în aer.

Prin urmare, pentru motoarele care funcționează pe benzină, un dispozitiv, cum ar fi un carburator, este utilizat pentru a obține un amestec combustibil-aer.

În carburator, fluxul de aer este amestecat cu picături de benzină și alimentat în cilindru. Acolo, amestecul aer-combustibil rezultat este aprins când o scânteie este furnizată prin bujie.

Combustibilul diesel (DF) are o volatilitate scăzută la temperaturi obișnuite, dar atunci când este amestecat cu aer sub o presiune enormă, amestecul rezultat se aprinde spontan. Aceasta este baza principiului de funcționare a motoarelor diesel.

Combustibilul diesel este injectat în cilindru separat de aer printr-o duză. Duzele înguste ale injectoarelor, combinate cu presiunea ridicată atunci când sunt injectate în cilindru, transformă motorina în picături fine care se amestecă cu aerul.

Pentru o prezentare vizuală, acest lucru este similar cu atunci când apăsați capacul unei cutii de parfum sau de colonie: lichidul stors se amestecă instantaneu cu aerul, formând un amestec fin dispersat, care este imediat pulverizat, lăsând o aromă plăcută. Același efect de pulverizare are loc în cilindru. Pistonul, deplasându-se în sus, comprimă spațiul de aer, crescând presiunea, iar amestecul se aprinde spontan, forțând pistonul să se deplaseze în direcția opusă.

În ambele cazuri, calitatea amestecului de lucru pregătit afectează foarte mult funcționarea completă a motorului. Dacă există o lipsă de combustibil sau aer, amestecul de lucru nu arde complet, iar puterea motorului generată este semnificativ redusă.

Cum și prin ce mijloace se furnizează amestecul de lucru cilindrului?

Pe Figura 3 se poate observa că două tije cu capace mari se extind în sus din cilindru. Aceasta este intrarea și
supape de evacuare care se închid și se deschid în anumite momente din timp, asigurând fluxuri de lucru în cilindru. Ambele pot fi închise, dar ambele nu pot fi deschise niciodată. Acest lucru va fi discutat puțin mai târziu.

La un motor pe benzină, aceeași bujie este prezentă în cilindru care aprinde amestecul combustibil-aer. Acest lucru se datorează generării unei scântei sub influența unei descărcări electrice. Principiul de funcționare și funcționare va fi luat în considerare atunci când studiați

Supapa de admisie asigură fluxul în timp util al amestecului de lucru în cilindru, iar supapa de evacuare asigură eliberarea în timp util a gazelor de eșapament care nu mai sunt necesare. Supapele funcționează într-un anumit moment în care pistonul se mișcă. Întregul proces de conversie a energiei din combustie în energie mecanică se numește ciclu de lucru, care constă din patru curse: admisie combustibil, compresie, cursă de putere și evacuare. De aici și numele - motor în patru timpi.

Să vedem cum se întâmplă acest lucru Figura 4.

Pistonul din cilindru efectuează doar mișcări alternative, adică în sus și în jos. Aceasta se numește cursa pistonului. Punctele extreme dintre care se deplasează pistonul se numesc puncte moarte: superior (TDC) și inferior (BDC). Denumirea de „mort” provine din faptul că la un moment dat, pistonul, schimbând direcția cu 180 de grade, „îngheață” în poziția inferioară sau superioară pentru miimi de secundă.

TDC se află la o anumită distanță de limita superioară a cilindrului. Această zonă din cilindru se numește cameră de ardere. Zona cu cursa pistonului se numește volumul de lucru al cilindrului. Probabil ați auzit acest concept atunci când enumerați caracteristicile oricărui motor de mașină. Ei bine, suma volumului de lucru și a camerei de ardere formează volumul complet al cilindrului.

Raportul dintre volumul total al cilindrului și volumul camerei de ardere se numește raportul de compresie al amestecului de lucru. aceasta
un indicator destul de important pentru orice motor de mașină. Cu cât amestecul este comprimat, cu atât se obține mai mult recul în timpul arderii, care este transformat în energie mecanică.

Pe de altă parte, compresia excesivă a amestecului combustibil-aer duce la explozia acestuia, mai degrabă decât la combustie. Acest fenomen se numește „detonare”. Aceasta duce la pierderea puterii și distrugerea sau uzura excesivă a întregului motor.

Pentru evitare, producția modernă de combustibil produce benzină rezistentă la rapoarte ridicate de compresie. Toată lumea a văzut semne precum AI-92 sau AI-95 la benzinărie. Numărul indică numărul octanic. Cu cât valoarea acestuia este mai mare, cu atât este mai mare rezistența combustibilului la detonare, respectiv poate fi utilizată cu un raport de compresie mai mare.