La ce funcționează motorul cu ardere internă? Principiul de funcționare al motorului cu ardere internă

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

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

În cazul unei mașini, combustibilul este conținutul rezervor de combustibil, și lucrul mecanic, respectiv, este mișcare. Deci, cum alimentează benzina sau motorina o mașină?

În ce constă motorul cu ardere internă?

Trebuie să începeți cu ce constă motor cu combustie interna:

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

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

-pistoane- acestea sunt piese în mișcare care se suprapun strâns cilindrii secțiune transversalăși deplasându-se de-a lungul axei lor;

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

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

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

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

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

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

-supape- acestea sunt mecanisme prin care puteți, după bunul plac, deschide sau închide deschideri în diverse scopuri;

-bujie servește pentru a aprinde amestec combustibil, sunt un set de electrozi, între care apare o scânteie.

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

-sistem Alimentare ICE constă dintr-un rezervor de combustibil, filtre de curățat combustibil, conducte de combustibil, o pompă de combustibil, un filtru de aer, un sistem de evacuare și un carburator (dacă motorul nu este un motor cu injecție);

-Sistem de evacuare ICE constă dintr-o supapă de ieșire, un canal de ieșire, conducta de admisie toba de eșapament, toba de eșapament suplimentară (rezonator), toba de eșapament principală, cleme de conectare;

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

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

Sistem de lubrifiere constă dintr-un bazin, pompă de ulei, filtru de ulei, țevi, pasaje și găuri de ulei.

Amestec de lucru al motorului cu ardere internă

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

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

Mișcarea mașinii

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

Cicluri ale motorului cu ardere internă

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

Punct mort cel mai înalt (TDC)- cel mai poziția superioară piston în cilindru.

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

Cursa pistonului- distanța dintre TDC și BDC.

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

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

Cilindrul motorului este volumul total de lucru al tuturor cilindrilor.

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

Admisie - 1 cursă a motorului cu ardere internă

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

Compresie - 2 timpi ai motorului cu ardere internă

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

Cursa de lucru - 3 curse ale motorului cu ardere internă

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

Unde merge o linie finăîntre a doua și a treia cursă, se declanșează bujia: amestecul se aprinde și pistonul se repede spre BDC. Rezultatul este rotația arborelui cotit.

Eliberare - 4 timpi ai motorului cu ardere internă

În timpul celui de-al patrulea ciclu de funcționare, motorul cu ardere internă se deschide Supapa de evacuare cu orificiul de intrare închis. Pistonul, revenind la TDC, împinge gazele de eșapament din cilindru în conducta de eșapament, care duce direct prin toba de eșapament în atmosferă.

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

Cele mai cunoscute și utilizate pe scară largă dispozitive mecanice din întreaga lume sunt motoarele cu ardere internă (în continuare ICE). Gama lor este extinsă și diferă prin mai multe caracteristici, de exemplu, numărul de cilindri, al căror număr poate varia de la 1 la 24, utilizat de combustibil.

Funcționarea unui motor alternativ cu ardere internă

Motor cu combustie internă cu un singur cilindru poate fi considerat cel mai primitiv, dezechilibrat și cu o cursă neuniformă, în ciuda faptului că este punctul de plecare în crearea unei noi generații de motoare cu mai mulți cilindri. Astăzi sunt folosite în modelarea aeronavelor, în producția de unelte agricole, de uz casnic și de grădină. Pentru industria auto sunt utilizate masiv motoare cu patru cilindriși dispozitive mai solide.

Cum funcționează și în ce constă?

Motor alternativ cu ardere internă are o structură complexă și constă din:

• Corpul, care include blocul de cilindri, chiulasa;
• Mecanism de distribuție a gazelor;
• Mecanism cu manivelă (în continuare KShM);
• Un numar de sisteme de sprijin.

KShM este o legătură între energia eliberată în timpul arderii amestecului combustibil-aer (denumit în continuare FA) în cilindru și arborele cotit, care asigură mișcarea vehiculului. Sistemul de distribuție a gazului este responsabil pentru schimbul de gaz în timpul funcționării unității: accesul la ansamblul de oxigen și combustibil atmosferic la motor și îndepărtarea în timp util a gazelor formate în timpul arderii.

Dispozitivul celui mai simplu motor cu piston

Sistemele auxiliare sunt prezentate:

• Admisie, furnizând oxigen motorului;
• Combustibil, reprezentat de sistemul de injecție a combustibilului;
• Aprinderea, asigurând o scânteie și aprinderea ansamblurilor de combustibil pentru motoarele care funcționează pe benzină (motoarele diesel se disting prin arderea spontană a amestecului de temperaturile ridicate);
• Sistem de lubrifiere care reduce fricțiunea și uzura pieselor metalice împerecheate folosind ulei de mașină;
• Un sistem de răcire care previne supraîncălzirea părților de lucru ale motorului, circulând fluide speciale precum antigel;
• Un sistem de evacuare, care asigură îndepărtarea gazelor într-un mecanism adecvat, constând din supape de evacuare;
• Un sistem de control care monitorizează funcționarea motorului cu ardere internă la nivel electronic.

Este luat în considerare principalul element de lucru din nodul descris piston motor cu ardere internă, care în sine este o parte prefabricată.

Dispozitiv cu piston al motorului cu ardere internă

Schema de funcționare pas cu pas

Funcționarea ICE se bazează pe energia gazelor în expansiune. Acestea sunt rezultatul arderii ansamblurilor de combustibil din interiorul mecanismului. Acest proces fizic forțează pistonul să se deplaseze în cilindru. Combustibilul în acest caz poate fi:

• Lichide (benzină, motorină);
• Gaze;
• Monoxid de carbon ca urmare a arderii combustibililor solizi.

Funcționarea motorului este un ciclu închis continuu, constând dintr-un anumit număr de curse. Cele mai frecvente ICE sunt de două tipuri, diferind prin numărul de lovituri:

1. Doua timpi, producand compresie si cursa de lucru;
2. Patru timpi - se caracterizează prin patru etape de aceeași durată: admisie, compresie, cursă de lucru și eliberare finală, aceasta indicând o schimbare de patru ori în poziția elementului principal de lucru.

Începutul cursei este determinat de amplasarea pistonului direct în cilindru:

• Centrul mort superior (în continuare TDC);
• Centrul mort inferior (în continuare BDC).

Studiind algoritmul eșantionului în patru timpi, puteți înțelege bine principiul motorului auto.

Principiul de funcționare al unui motor de mașină

Admisia are loc prin trecerea din punctul mort superior prin întreaga cavitate a cilindrului pistonului de lucru cu retragerea simultană a ansamblului combustibil. Bazat pe caracteristici de proiectare, amestecul gazelor de intrare poate avea loc:

• În colecționar sistem de admisie, acest lucru este relevant dacă motorul este pe benzină cu injecție distribuită sau centrală;
• În camera de ardere, când este vorba motor diesel, precum și un motor care funcționează pe benzină, dar cu injecție directă.

Prima măsură trece cu supape deschise de admisie a mecanismului de distribuție a gazului. Numărul supapelor de admisie și evacuare, timpul în care rămân deschise, dimensiunea și starea lor de uzură sunt factori care afectează puterea motorului. Pistonul în stadiul inițial de comprimare este plasat în BDC. Ulterior, începe să se deplaseze în sus și să comprime ansamblul combustibilului acumulat la dimensiunea determinată de camera de ardere. Camera de ardere este spațiul liber din cilindru care rămâne între vârful său și piston top mort punct.

A doua măsură presupune închiderea tuturor supapelor motorului. Etanșeitatea aderenței lor afectează direct calitatea compresiei ansamblului combustibilului și arderea ulterioară a acestuia. De asemenea, calitatea compresiei ansamblului combustibilului este foarte influențată de nivelul de uzură al componentelor motorului. Se exprimă în mărimea spațiului dintre piston și cilindru, în etanșeitatea supapelor. Nivelul de compresie al unui motor este principalul factor care afectează puterea motorului. Se măsoară cu un dispozitiv special, un compresometru.

Accident vascular cerebral de lucru pornește când procesul este conectat sistem de aprindere generând o scânteie. În acest caz, pistonul se află în poziția maximă superioară. Amestecul explodează, se eliberează gaze sub presiune și pistonul este pus în mișcare. Mecanismul manivelei, la rândul său, activează rotația arborelui cotit, care asigură mișcarea mașinii. Toate supapele sistemelor sunt în poziția închisă în acest moment.

Tact de absolvire este ultima din ciclul luat în considerare. Toate supapele de evacuare sunt în poziția deschisă, permițând motorului să „expire” produsele de ardere. Pistonul revine la punctul de plecare și este gata să înceapă un nou ciclu. Această mișcare contribuie la îndepărtarea sistem de evacuareși apoi în mediu inconjurator, gaze reziduale.

Schema de funcționare a motorului cu ardere internă, așa cum am menționat mai sus, se bazează pe ciclicitate. Având în vedere în detaliu, cum funcționează un motor cu piston, putem rezuma că eficiența unui astfel de mecanism nu depășește 60%. Acest procent se datorează faptului că la un moment dat, cursa de lucru se efectuează numai într-un singur cilindru.

Nu toată energia primită în acest moment este direcționată către mișcarea mașinii. O parte din aceasta este cheltuită pentru menținerea volantului în mișcare, care, prin inerție, asigură funcționarea mașinii în timpul celorlalte trei timpi.

O anumită cantitate de energie termică este cheltuită involuntar pentru încălzirea carcasei și a gazelor de eșapament. De aceea, puterea unui motor de mașină este determinată de numărul de cilindri și, în consecință, de așa-numitul volum al motorului, calculat după o anumită formulă ca volumul total al tuturor cilindrilor de lucru.

În dispozitivul motor, pistonul este elementul cheie flux 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 mai sus al pistonului, unde, atunci când motorul funcționează, amestecul gaz-aer se arde instantaneu și gazul care se formează nu se poate grăbi în jurul fustei și grăbiți-vă sub piston. În al doilea rând, inelele împiedică uleiul de sub piston să pătrundă 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 asigurând grad înalt comprimând amestecul.

Când un combustibil-aer sau un amestec de combustibil intră în cilindru din carburator sau din injector, acesta este comprimat de piston atunci când acesta se deplasează în sus și se aprinde descărcare electrică de la bujie (la un motor diesel, amestecul se autoaprinde datorită compresiei ascuțite). 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: un deget este situat în interiorul fustei cu piston, pe care top parte bielă, aceasta din urmă este 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.
Deplasarea totală a tuturor cilindrilor unui motor cu ardere internă este indicată în caracteristici tehnice motor, exprimat în litri, prin urmare, în viața de zi cu zi se numește cilindrul motorului. Al doilea caracteristică esențială orice motor cu ardere internă este raportul de compresie (CC), definit ca fiind coeficientul de împărțire a volumului total la volumul camerei de ardere. Pentru motoarele cu carburator, CC variază în intervalul de la 6 la 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 în altele, 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, corespunzătoare unei curse de piston. Dacă motorul este monocilindru, atunci există o denivelare în funcționare: o accelerație bruscă 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 utilizat (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 se numește deoarece munca 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 atunci când pistonul se află la punctul său 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 de 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 a ajuns punctul de jos, începe să crească în sus, comprimând astfel amestecul care a intrat în cilindru la timp cu admisia. 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 trage o concluzie cu privire la 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? Da, pentru că ea este responsabilă să dea foc amestec de combustibil comprimat într-un cilindru într-o cameră 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 „creierele” mașinii.
După ce combustibilul se aprinde, apare o explozie - crește brusc în volum, forțând pistonul să se deplaseze în jos. Supapele din această cursă a motorului, ca și în cea precedentă, sunt într-o stare închisă.

A patra măsură este 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. Deplasându-se 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 aspirație depind de funcționarea precisă a supapelor. amestec combustibil-aer.

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. Superior supapa trenului 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 acționare a arborelui cu came este situată în afara chiulasei. Pentru a exclude scurgerile ulei de motor de sub capacul supapei, pe garnitura arborelui cu came este instalată o garnitură de ulei. Însuși capacul supapei Instalat pe o garnitură rezistentă la ulei și 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. Obișnuit curea de distribuție pompa sistemului de răcire a apei este activată, ax intermediar pentru sistemul de aprindere și pompa de acționare ridicată pompă de injecție sub presiune(pentru opțiuni diesel).
CU partea opusă arborele cu came prin transmisie directă sau prin intermediul unei curele, poate fi acționat amplificator de vid, servodirecție sau generator auto.

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 împingătoarele supapelor, 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 funcționează perfect diferite funcții... Coroana pistonului de formă plană, concavă sau convexă conține o cameră de ardere. Capul are caneluri canelate unde sunt amplasate inelele pistonului (compresor și racletă 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 legătură strânsă cu jantul arborelui. Tehnologie moderna divizarea controlată a capului inferior permite o precizie ridicată a îmbinării părților 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). Jachete de răcire, paturi pentru rulmenții arborelui cotit și arbori cu came, precum și puncte de fixare 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 și între ele, de regulă, este instalată o garnitură din cauciuc rezistent la ulei.

Partea 1. MOTOR ȘI MECANISMELE LUI

Motorul este o sursă de energie mecanică.

Marea majoritate a mașinilor utilizează un motor cu ardere internă.

Un motor cu ardere internă este un dispozitiv în care energia chimică a unui combustibil este transformată în lucru mecanic util.

Motoarele cu combustie internă auto sunt clasificate:

După tipul de combustibil utilizat:

Lichid ușor (gaz, benzină),

Lichide grele (motorină).

Motoare pe benzină

Carburator pe benzină.Amestec combustibil-aerpregătindu-se în carburator sau în colectorul de admisie folosind duze de pulverizare (mecanice sau electrice), apoi amestecul este introdus în cilindru, comprimat și apoi aprins cu ajutorul unei scântei care alunecă între electrozi lumânări .

Injecție benzinăAmestecarea are loc prin injectarea benzinei în colector de admisie sau direct în cilindru folosind spray injectoare ( injector s). Există sisteme de injecție cu punct unic și multipunct ale diferitelor sisteme mecanice și electronice. V sisteme mecanice Injecția, măsurarea combustibilului se realizează printr-un mecanism cu piston-pârghie, cu posibilitatea de reglare electronică a compoziției amestecului. În sistemele electronice, formarea amestecului se efectuează sub controlul unei unități electronice de control (ECU) de injecție, care controlează supapele electrice pe benzină.

Motoare pe gaz

Motorul arde hidrocarburi gazoase ca combustibil. Cel mai adesea, motoarele pe gaz funcționează pe propan, dar există altele care funcționează cu combustibil asociat (petrol), lichefiat, furnal, generator și alte tipuri de combustibil gazos.

Diferența fundamentală între motoarele pe benzină și motoarele pe benzină și diesel este într-un raport de compresie mai mare. Utilizarea gazului face posibilă evitarea uzurii inutile a pieselor, deoarece procesele de ardere ale amestecului combustibil-aer se produc mai corect, datorită stării inițiale (gazoase) a combustibilului. De asemenea, motoarele pe gaz sunt mai economice, deoarece gazul este mai ieftin decât petrolul și este mai ușor de extras.

Avantajele neîndoielnice ale motoarelor pe gaz includ siguranța și evacuarea fără fum.

De la sine, motoarele pe gaz sunt rareori produse în masă, cel mai adesea apar după modificarea motoarelor tradiționale cu ardere internă, prin dotarea lor cu echipamente speciale pe gaz.

Motoare diesel

Motorina specială este injectată într-un anumit punct (înainte de a ajunge la punctul mort superior) în cilindrul de sub presiune ridicata prin duza. Un amestec combustibil se formează direct în cilindru pe măsură ce se injectează combustibil. Mișcarea pistonului în cilindru determină încălzirea și aprinderea ulterioară a amestecului aer-combustibil. Motoarele diesel sunt cu turație redusă și au un cuplu ridicat pe arborele motorului. Un avantaj suplimentar motorul diesel este că, spre deosebire de motoarele cu aprindere pozitivă, nu are nevoie de energie electrică pentru a funcționa (la motoarele diesel auto sistem electric folosit doar pentru pornire) și, ca rezultat, se tem mai puțin de apă.

Prin metoda de aprindere:

Scânteie (benzină)

Compresie (motorină).

După numărul și dispunerea cilindrilor:

În linie,

Opus,

În formă de V,

VR - în formă,

În formă de W.

Motor în linie

Acest motor este cunoscut încă de la începutul construcției de motoare pentru automobile. Cilindrii sunt situați într-un rând perpendicular pe arborele cotit.

Demnitate:simplitatea designului

Defect:cu un număr mare de cilindri, se obține o unitate foarte lungă, care nu poate fi poziționată transversal față de axa longitudinală a vehiculului.

Motor boxer

Motoarele opuse orizontal au o marjă mai mică decât motoarele în linie sau de tip V, scăzând astfel centrul de greutate al întregului vehicul. Greutatea redusă, designul compact și dispunerea simetrică reduc momentul de girație al vehiculului.

Motor în formă de V

Pentru a reduce lungimea motoarelor, acest motor are cilindri înclinați între 60 și 120 de grade, axele longitudinale ale cilindrilor trecând prin axa longitudinală a arborelui cotit.

Demnitate:motor relativ scurt

Dezavantaje:motorul este relativ lat, are două capete despicate bloc, cost de fabricație crescut, un volum de lucru prea mare.

Motoare VR

În căutarea unei soluții de compromis pentru performanța motoarelor pentru autoturismele de clasă mijlocie, acestea au ajuns la crearea motoarelor VR. Șase cilindri la 150 de grade formează un motor relativ îngust și, în general, scurt. În plus, un astfel de motor are un singur cap de bloc.

W-motoare

În motoarele familiei W, două bănci de cilindri în design VR sunt conectate într-un singur motor.

Cilindrii fiecărui rând sunt situați la un unghi de 150 unul față de celălalt, iar rândurile de cilindri în sine sunt situate la un unghi de 720.

Un motor auto standard are două mecanisme și cinci sisteme.

Mecanisme ale motorului

Mecanism cu manivela,

Mecanism de distribuție a gazelor.

Sisteme de motoare

Sistem de răcire,

Sistem de lubrifiere,

Sistem de alimentare,

Sistem de aprindere,

Sistem de evacuare.

mecanism cu manivela

Mecanismul manivelei este conceput pentru a transforma mișcarea alternativă a pistonului din cilindru în mișcarea rotativă a arborelui cotit al motorului.

Mecanismul manivelei constă din:

Bloc cilindru cu carter,

Chiulase,

Tigaie cu ulei,

Pistoane cu inele și știfturi,

Shatunov,

Arbore cotit,

Volant.

Corp cilindric

Este o piesă dintr-o singură piesă care unește cilindrii motorului. Blocul cilindrului are suprafețe de susținere pentru montarea arborelui cotit, chiulasa este de obicei atașată la partea superioară a blocului, partea inferioară face parte din carter. Astfel, blocul de cilindri este baza motorului, de care sunt agățate restul pieselor.

Este turnat de regulă - din fontă, mai rar - din aluminiu.

Blocurile realizate din aceste materiale nu sunt în niciun caz egale în ceea ce privește proprietățile lor.

Deci, un bloc din fontă este cel mai rigid, ceea ce înseamnă că, toate celelalte lucruri fiind egale, rezistă la cel mai înalt grad de forțare și este cel mai puțin sensibil la supraîncălzire. Capacitatea termică a fontei este de aproximativ jumătate din cea din aluminiu, ceea ce înseamnă că un motor cu bloc din fontă se încălzește mai repede la temperatura de funcționare. Cu toate acestea, fonta este foarte grea (de 2,7 ori mai grea decât aluminiul), predispusă la coroziune, iar conductivitatea sa termică este de aproximativ 4 ori mai mică decât cea a aluminiului, prin urmare, la un motor cu carter din fontă, sistemul de răcire funcționează într-un modul mai intens.

Blocurile de cilindri din aluminiu sunt ușoare și se răcesc mai bine, dar în acest caz există o problemă cu materialul din care sunt realizați direct pereții cilindrului. Dacă pistoanele unui motor cu un astfel de bloc sunt fabricate din fontă sau oțel, acestea vor uza foarte repede pereții cilindrului de aluminiu. Dacă pistoanele sunt fabricate din aluminiu moale, vor „apuca” pereții și motorul se va bloca instantaneu.

Cilindrii din blocul de cilindri pot fi fie parte a turnării blocului de cilindri, fie pot fi bucșe separate înlocuibile, care pot fi "umede" sau "uscate". În plus față de partea generatoare a motorului, blocul de cilindri transportă funcții suplimentare, cum ar fi baza sistemului de lubrifiere - prin găurile din blocul de cilindri, uleiul este furnizat sub presiune la punctele de lubrifiere și în motoare răcirea lichidului baza sistemului de răcire - fluidul circulă prin blocul de cilindri prin găuri similare.

Pereții cavității interioare a cilindrului servesc, de asemenea, ca ghidaje pentru piston atunci când acesta se deplasează între pozițiile extreme. Prin urmare, lungimea generatoarei cilindrului este predeterminată de lungimea cursei pistonului.

Cilindrul funcționează în condiții de presiuni variabile în cavitatea pistonului de mai sus. Pereții săi interni sunt în contact cu flăcările și gazele fierbinți încălzite la temperaturi de 1500-2500 ° C. in afara de asta viteza medie alunecarea pistonului fixat de-a lungul pereților cilindrilor în motoarele auto ajunge la 12-15 m / sec cu ungere insuficientă. Prin urmare, materialul utilizat pentru fabricarea cilindrilor trebuie să aibă rezistență mecanică ridicată, iar însăși structura pereților trebuie să aibă o rigiditate crescută. Pereții cilindrilor trebuie să reziste la o abraziune bună cu lubrifiere limitată și să aibă o rezistență generală ridicată împotriva altor tipuri posibile de uzură.

În conformitate cu aceste cerințe, fonta gri perlitică cu mici adaosuri de elemente de aliere (nichel, crom etc.) este utilizată ca material principal pentru cilindri. De asemenea, se utilizează aliaje din fontă, oțel, magneziu și aluminiu cu un înalt nivel de aliaj.

Cap cilindru

Este a doua cea mai importantă și mai mare componentă a motorului. Capul conține camere de ardere, supape și dopuri pentru cilindri, în care un arbore cu came cu came se rotește pe lagăre. La fel ca în blocul de cilindri, capul său conține apă și canale de petrolși cavitate. Capul este atașat la blocul de cilindri și, atunci când motorul funcționează, formează o singură unitate cu blocul.

Baie de ulei

Închide fundul carterului motorului (turnat ca unitate cu blocul de cilindri) și este folosit ca rezervor pentru ulei și protejează piesele motorului de contaminare. Există un dop de scurgere a uleiului de motor în partea de jos a rezervorului. Paletul este înșurubat la carter. Pentru a preveni scurgerile de ulei, între ele este instalată o garnitură.

Piston

Un piston este o parte cilindrică care se întoarce în interiorul unui cilindru și servește la transformarea unei modificări a presiunii gazului, vaporilor sau a lichidului în lucru mecanic sau invers - o mișcare alternativă într-o schimbare de presiune.

Pistonul este împărțit în trei părți cu funcții diferite:

Partea de jos,

Piesa de etanșare,

Piesa de ghidare (fustă).

Forma fundului depinde de funcția îndeplinită de piston. De exemplu, în motoarele cu ardere internă, forma depinde de locația dopurilor, a injectoarelor, a supapelor, a designului motorului și a altor factori. Cu forma concavă a fundului, se formează cea mai rațională cameră de ardere, dar depozitele de funingine sunt mai intense în ea. Cu fundul convex, rezistența pistonului crește, dar forma camerei de ardere se deteriorează.

Partea inferioară și partea de etanșare formează capul pistonului. Inelele de compresie și racletele de ulei se află în partea de etanșare a pistonului.

Distanța de la coroana pistonului la canelura primului inel de compresie se numește curea de foc a pistonului. În funcție de materialul din care este fabricat pistonul, centura de foc are un minim înălțimea admisibilă, o scădere în care poate duce la arderea pistonului de-a lungul peretelui exterior, precum și la distrugerea scaunului inelului de compresie superior.

Funcțiile de etanșare îndeplinite de grupul de pistoane sunt de o mare importanță pentru munca normala motoare cu piston. Starea tehnică a motorului este evaluată de capacitatea de etanșare grup de pistoane... De exemplu, la motoarele auto nu este permis ca consumul de ulei datorat deșeurilor sale datorită pătrunderii excesive (aspirației) în camera de ardere să depășească 3% din consumul de combustibil.

Fusta pistonului (portbagajul) este partea sa de ghidare atunci când se deplasează în cilindru și are două urechi (șanțuri) pentru instalarea știftului pistonului. Pentru a reduce tensiunile de temperatură ale pistonului de pe ambele părți, unde sunt amplasate șanțurile, metalul este îndepărtat de pe suprafața fustei la o adâncime de 0,5-1,5 mm. Aceste adâncituri, care îmbunătățesc lubrifierea pistonului în cilindru și împiedică formarea scoringului de la deformarea termică, se numesc „coolere”. Un inel pentru răzuitor de ulei poate fi, de asemenea, situat în partea inferioară a fustei.

Pentru fabricarea pistoanelor se folosesc fontele gri și aliajele de aluminiu.

Fontă

Avantaje:Pistoanele din fontă sunt rezistente și rezistente la uzură.

Datorită coeficientului lor redus de expansiune liniară, pot funcționa cu jocuri relativ mici, oferind o etanșare bună a cilindrului.

Dezavantaje:Fonta are o greutate specifică destul de mare. În acest sens, câmpul de aplicare al pistoanelor din fontă este limitat la motoarele cu viteză relativ redusă, în care forțele inerțiale ale maselor alternative nu depășesc o șesime din forța presiunii gazului pe coroana pistonului.

Fonta are o conductivitate termică scăzută, prin urmare, încălzirea fundului pistoanelor din fontă ajunge la 350-400 ° C. O astfel de încălzire nu este de dorit, mai ales la motoarele cu carburator, deoarece provoacă aprindere strălucitoare.

Aluminiu

Marea majoritate a motoarelor moderne de automobile au pistoane din aluminiu.

Avantaje:

Greutate redusă (cu cel puțin 30% mai puțin comparativ cu fonta);

Conductivitate termică ridicată (de 3-4 ori mai mare decât conductivitatea termică a fontei), care asigură încălzirea coroanei pistonului nu mai mult de 250 ° C, care contribuie la o mai bună umplere a cilindrilor și permite creșterea raportului de compresie la motoarele pe benzină ;

Proprietăți anti-frecare bune.

Bielă

Biela este o parte care se conectează piston (prinștiftul pistonului) și jurnalul bieleiarbore cotit... Servește pentru a transfera mișcări alternative de la piston la arborele cotit. Pentru o uzură mai redusă a jantelor bielei ale arborelui cotit, acăptușeli speciale care au un strat anti-frecare.

Arbore cotit

Arborele cotit este o parte complexă cu jante pentru fixare biele , din care percepe eforturile și le transformă în cuplu .

Arborele cotit este fabricat din carbon, crom-mangan, crom-nichel-molibden și alte oțeluri, precum și din fonte speciale de înaltă rezistență.

Principalele elemente ale arborelui cotit

Gâtul rădăcinii- suportul arborelui aflat în principalținând găzduit în carter motor.

Jurnal bielă- un suport cu care este conectat arborele biele (sunt disponibile canale de ulei pentru ungerea rulmenților bielelor).

Obrajii- conectați jurnalele principale și ale bielei.

Partea de ieșire frontală a arborelui (nas) - partea arborelui pe care se află Angrenaj sau scripete preluarea puterii pentru unitatemecanism de distribuție a gazului (sincronizare)și diverse unități auxiliare, sisteme și ansambluri.

Arborele de ieșire spate (tija) - o parte a arborelui care se conectează la volant sau un echipament masiv de decolare.

Contragreutăți- asigura descărcarea lagărelor principale de la forțe centrifuge inerția de ordinul întâi a maselor dezechilibrate ale manivelei și a părții inferioare a bielei.

Volant

Disc masiv dințat. Angrenajul este necesar pentru pornirea motorului (angrenajul de pornire se cuplează cu angrenajul volanului și învârte arborele motorului). De asemenea, volanta servește la reducerea denivelărilor rotației arborelui cotit.

Mecanism de distribuție a gazelor

Proiectat pentru admiterea în timp util a amestecului combustibil în butelii și pentru eliberarea gazelor de eșapament.

Principalele părți ale mecanismului de distribuție a gazului sunt:

Arbore cu came,

Supape de admisie și evacuare.

Arbore cu came

Motoarele se disting prin amplasarea arborelui cu came:

Cu un arbore cu came situat în corp cilindric (Cam-in-Block);

Cu un arbore cu came situat în chiulasă (Cam-in-Head).

În motoarele auto moderne, este de obicei situat în partea de sus a capului blocului cilindrii și conectat la scripete sau o pinionă dințată arbore cotit curea sau, respectiv, lanțul de distribuție și se rotește la jumătate din frecvență decât cea din urmă (la motoarele în 4 timpi).

O parte integrantă arborii cu came sunt ai lui came , al cărui număr corespunde numărului de intrare și ieșire supape motor. Astfel, fiecare supapă are o camă individuală, care deschide supapa rulând pe pârghia robinetului supapei. Când camera „scapă” de pârghie, supapa este închisă de un arc puternic de retur.

Motoarele cu o configurație în linie de cilindri și o pereche de supape pe cilindru au de obicei un arbore cu came (în cazul a patru supape pe cilindru, două) și în formă de V și opuse - fie unul în prăbușirea blocului, sau două, câte unul pentru fiecare jumătate de bloc (în fiecare cap de bloc). Motoarele cu 3 supape pe cilindru (cel mai adesea două intrări și o ieșire) au de obicei un arbore cu came pe cap, în timp ce motoarele cu 4 supape pe cilindru (două intrări și 2 ieșiri) au câte 2 arbori cu came în fiecare chiulasă.

Motoarele moderne au uneori sisteme variabile de sincronizare a supapelor, adică mecanisme care permit arborelui cu came să se rotească relativ pinion de antrenare, schimbând astfel momentul de deschidere și închidere (fază) a supapelor, ceea ce face posibilă umplerea mai eficientă a cilindrilor cu amestecul de lucru la viteze diferite.

Supapă

Supapa este formată dintr-un cap plat și o tijă, conectate printr-o tranziție lină. Pentru o mai bună umplere a cilindrilor cu un amestec combustibil, diametrul capului supapelor de admisie este mult mai mare decât diametrul orificiului de ieșire. Deoarece supapele funcționează la temperaturi ridicate, acestea sunt fabricate din oțeluri de înaltă calitate. Supapele de admisie sunt fabricate din oțel crom, supapele de evacuare sunt fabricate din oțel rezistent la căldură, deoarece acestea din urmă vin în contact cu gazele de eșapament combustibile și încălzesc până la 600 - 800 0 С. Căldurăîncălzirea supapelor face necesară instalarea în chiulasă a inserțiilor speciale din fontă termorezistentă, care se numesc scaune.

Cum funcționează motorul

Noțiuni de bază

Punct mort - poziția superioară a pistonului în cilindru.

Punct mort din partea de jos - cea mai joasă poziție a pistonului în cilindru.

Cursa pistonului- distanța pe care pistonul o parcurge de la un punct mort la altul.

Camera de ardere- spațiul dintre chiulasă și piston atunci când se află în punctul mort superior.

Deplasarea cilindrului - spațiul eliberat de piston atunci când se deplasează de la punctul mort superior la punctul mort inferior.

Cilindrul motorului - suma volumelor de lucru ale 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.

Rata compresiei- arată de câte ori volumul total al cilindrului este mai mare decât volumul camerei de ardere.

Comprimare-presiunea în cilindru la sfârșitul cursei de compresie.

Tact- un proces (parte a ciclului de lucru) care are loc în cilindru în timpul unei curse de piston.

Ciclul de funcționare a motorului

Prima lovitură - aport... Când pistonul se deplasează în jos, se formează un vid în cilindru, sub acțiunea căruia un amestec combustibil (un amestec de combustibil și aer) intră în cilindru prin supapa de admisie deschisă.

A doua măsură - compresie ... Pistonul se deplasează în sus sub acțiunea arborelui cotit și a bielei. Ambele supape sunt închise și amestecul combustibil este comprimat.

Al 3-lea ciclu - cursă de lucru ... La sfârșitul cursei de compresie, amestecul combustibil se aprinde (de la compresie într-un motor diesel, de la bujie motor pe benzina). Sub presiunea gazelor în expansiune, pistonul se deplasează în jos și prin bielă conduce arborele cotit în rotație.

A 4-a măsură - eliberare ... Pistonul se deplasează în sus și gazele de evacuare scap prin supapa de evacuare deschisă.

De aproximativ o sută de ani, principalul unitate de putere la autoturisme și motociclete, tractoare și combine, alte echipamente sunt un motor cu ardere internă. Ajuns la începutul secolului al XX-lea pentru a înlocui motoarele cu ardere externă (abur), acesta rămâne cel mai rentabil tip de motor din secolul al XXI-lea. În acest articol, vom analiza mai atent dispozitivul, principiul de funcționare tipuri diferite ICE și principalele sale sisteme auxiliare.

Definiție și caracteristici generale ale motorului cu ardere internă

Principala caracteristică a oricărui motor cu ardere internă este că combustibilul este aprins direct în interiorul camerei sale de lucru și nu în suporturi externe suplimentare. În timpul funcționării, energia chimică și termică din combustia combustibilului este transformată în lucru mecanic. Principiul de funcționare al motorului cu ardere internă se bazează pe efectul fizic al expansiunii termice a gazelor, care se formează în timpul arderii amestecului combustibil-aer sub presiune în interiorul cilindrilor motorului.

Clasificarea motorului cu ardere internă

În procesul de evoluție a motorului cu ardere internă, următoarele tipuri de motoare și-au dovedit eficacitatea:

• Reciproc motoare de combustie internă. În ele, camera de lucru este situată în interiorul cilindrilor, iar energia termică este transformată în lucru mecanic prin intermediul unui mecanism cu manivelă, care transferă energia mișcării către arborele cotit. Motoarele cu piston sunt împărțite, la rândul lor, în
• carburator, in care amestec aer-combustibil format în carburator, injectat în cilindru și aprins acolo de scânteia de la bujie;

• injecţie, în care amestecul este alimentat direct în colectorul de admisie, prin duze speciale, sub controlul unității electronice de control, și este, de asemenea, aprins cu ajutorul unei lumânări;
• motorină, în care aprinderea amestecului aer-combustibil are loc fără lumânare, prin comprimarea aerului, care este încălzit prin presiunea de la o temperatură care depășește temperatura de ardere, iar combustibilul este injectat în cilindri prin intermediul injectoarelor.
• Piston rotativ motoare de combustie internă. La motoarele de acest tip, energia termică este transformată în lucru mecanic prin rotirea gazelor de lucru ale unui rotor cu o formă și un profil special. Rotorul se deplasează de-a lungul unei „traiectorii planetare” în interiorul camerei de lucru, care are forma unui „opt”, și îndeplinește funcțiile atât ale unui piston, cât și ale unui mecanism de sincronizare (mecanism de distribuție a gazului), precum și al unui arborele cotit.
• Turbina de gaz motoare de combustie internă. În aceste motoare, transformarea energiei termice în lucru mecanic se realizează prin rotirea unui rotor cu lame speciale în formă de pană, care acționează arborele turbinei.

Cele mai fiabile, nepretențioase, economice în ceea ce privește consumul de combustibil și necesitatea unei întrețineri regulate sunt motoarele cu piston.

Vehiculele cu alte tipuri de motoare cu ardere internă pot fi incluse în Cartea Roșie. În prezent, numai Mazda produce mașini cu motoare cu piston rotativ. O serie experimentală de mașini cu motor cu turbină cu gaz a fost produsă de „Chrysler”, dar a fost în anii 60, și niciunul dintre producătorii de automobile nu a revenit la această problemă. În URSS, tancurile T-80 și navele de debarcare Zubr erau echipate cu motoare cu turbină cu gaz, dar ulterior s-a decis abandonarea acestui tip de motoare. În această privință, să ne oprim în detaliu asupra „cuceritorilor dominarea lumii»Motoare cu combustie internă cu piston.

Corpul motorului se unește într-un singur organism:

• corp cilindric, în interiorul camerelor de ardere din care se aprinde amestecul combustibil-aer, iar gazele din această combustie acționează pistoanele;
• mecanism cu manivela, care transferă energia mișcării la arborele cotit;
• mecanism de distribuție a gazelor, care este conceput pentru a asigura deschiderea / închiderea în timp util a supapelor pentru intrarea / ieșirea amestecului combustibil și a gazelor de eșapament;
• sistemul de alimentare („injecție”) și aprindere („aprindere”) a amestecului combustibil-aer;
• sistem de eliminare a produsului de ardere(gaze de esapament).

Vedere în secțiune a unui motor cu ardere internă în patru timpi

La pornirea motorului, un amestec de aer-combustibil este injectat în cilindrii săi prin supapele de admisie și aprins acolo de o bujie. În timpul arderii și expansiunii termice a gazelor din suprapresiune, pistonul se pune în mișcare, transferând lucrările mecanice la rotația arborelui cotit.

Funcționarea unui motor cu combustie internă cu piston se efectuează ciclic. Aceste cicluri se repetă de câteva sute de ori pe minut. Aceasta asigură o rotație continuă înainte a arborelui cotit care iese din motor.

Să definim terminologia. O cursă este un proces de lucru care are loc într-un motor într-o singură cursă a pistonului, mai exact, într-o mișcare într-o direcție, în sus sau în jos. Un ciclu este o colecție de măsuri care se repetă într-o secvență specifică. După numărul de căpușe dintr-un singur lucrător Ciclul ICE sunt împărțite în două timpi (ciclul se desfășoară într-o rotație a arborelui cotit și două curse de piston) și în patru timpi (în două rotații ale arborelui cotit și patru curbe de piston). În același timp, atât în ​​acele motoare, cât și în alte motoare, procesul de lucru se desfășoară în conformitate cu următorul plan: admisie; comprimare; combustie; extindere și eliberare.

Principiile de funcționare a motorului cu ardere internă

- Principiul de funcționare al unui motor în doi timpi

Când motorul pornește, pistonul, purtat de rotația arborelui cotit, începe să se miște. De îndată ce ajunge la punctul mort inferior (BDC) și se deplasează în sus, un amestec de aer-combustibil este introdus în camera de ardere a cilindrului.

În mișcarea sa ascendentă, pistonul îl comprimă. În momentul în care pistonul ajunge la punctul mort superior (TDC), scânteia de la bujia electronică aprinde amestecul combustibil-aer. Extindându-se instantaneu, arderea vaporilor de combustibil împinge rapid pistonul înapoi în centrul mort inferior.

În acest moment, se deschide supapa de evacuare, prin care gazele de evacuare fierbinți sunt îndepărtate din camera de ardere. După ce a trecut din nou de BDC, pistonul își reia mișcarea către TDC. În acest timp, arborele cotit face o revoluție.

Cu o nouă mișcare a pistonului, canalul de admisie al amestecului combustibil-aer se deschide din nou, care înlocuiește întregul volum al gazelor de eșapament degajate, iar întregul proces se repetă din nou. Datorită faptului că lucrul pistonului în astfel de motoare este limitat la două curse, acesta efectuează mult mai puțin decât într-un motor în patru timpi, numărul de mișcări pentru o anumită unitate de timp. Pierderile prin frecare sunt reduse la minimum. Cu toate acestea, se eliberează multă energie termică, iar motoarele în doi timpi se încălzesc mai repede și mai puternic.

La motoarele în doi timpi, pistonul înlocuiește mecanismul de distribuție a supapei, în cursul mișcării sale, la anumite momente, deschizând și închizând orificiile de admisie și evacuare de lucru din cilindru. Cel mai prost schimb de gaze în comparație cu un motor în patru timpi este principalul dezavantaj al unui sistem ICE în doi timpi. În momentul îndepărtării gazelor de eșapament, se pierde un anumit procent din substanța de lucru, dar și puterea.

Sferele de aplicare practică a motoarelor cu combustie internă în doi timpi sunt motorete și scutere; motoare pentru bărci, mașini de tuns iarba, ferăstraie cu lanț etc. echipamente de mică putere.

Aceste neajunsuri sunt lipsite de motoare cu ardere internă în patru timpi, care, în diferite versiuni, sunt instalate pe aproape toate mașinile, tractoarele și alte echipamente moderne. În acestea, intrarea / ieșirea amestecului combustibil / gazelor de eșapament se efectuează sub formă de procese de lucru separate și nu sunt combinate cu compresie și expansiune, ca în cele în doi timpi. Cu ajutorul unui mecanism de distribuție a gazului, se asigură sincronizarea mecanică a funcționării supapelor de admisie și evacuare cu viteza arborelui cotit. La un motor în patru timpi, injecția amestecului combustibil-aer are loc numai după îndepărtarea completă a gazelor de eșapament și închiderea supapelor de eșapament.

Procesul de lucru al motorului cu ardere internă

Fiecare cursă este o cursă a pistonului de la punctul mort de sus în jos. În acest caz, motorul parcurge următoarele faze de funcționare:

• Primul accident vascular cerebral, aportul... Pistonul se deplasează de sus în jos în punctul mort. În acest moment, există un vid în interiorul cilindrului, supapa de admisie se deschide și amestecul combustibil-aer intră. La sfârșitul admisiei, presiunea din cavitatea cilindrului este cuprinsă între 0,07 și 0,095 MPa; temperatura - de la 80 la 120 de grade Celsius.
• A doua măsură, compresia... Atunci când pistonul se deplasează de jos în jos în punctul mort și supapele de admisie și evacuare sunt închise, amestecul combustibil este comprimat în cavitatea cilindrului. Acest proces este însoțit de o creștere a presiunii până la 1,2-1,7 MPa și a temperaturii - până la 300-400 grade Celsius.
• A treia măsură, expansiunea... Amestecul de aer / combustibil se aprinde. Acest lucru este însoțit de eliberarea unei cantități semnificative de energie termică. Temperatura din cavitatea cilindrului crește brusc la 2,5 mii grade Celsius. Sub presiune, pistonul se deplasează rapid către punctul mort inferior. Indicatorul de presiune în acest caz este de la 4 la 6 MPa.
• A patra măsură, problema... În timpul mișcării inversă a pistonului către punctul mort superior, se deschide supapa de evacuare, prin care gazele de eșapament sunt împinse din cilindru în țeava de evacuare și apoi în mediu. Indicatorii de presiune din etapa finală a ciclului sunt de 0,1-0,12 MPa; temperaturi - 600-900 grade Celsius.

Sisteme auxiliare pentru motoare cu ardere internă

Sistemul de aprindere face parte din echipamentul electric al mașinii și este proiectat pentru a oferi o scânteie, aprinderea amestecului combustibil-aer în camera de lucru a cilindrului. Părți componente sistemele de aprindere sunt:

• Alimentare electrică... Când porniți motorul, acesta este acumulator, și în timpul funcționării sale - un generator.
• Comutator sau comutator de contact... Anterior a fost mecanic, iar în ultimii ani, din ce în ce mai des electric dispozitiv de contact pentru alimentarea tensiunii electrice.
• Stocare a energiei... O bobină, sau autotransformator, este o unitate concepută pentru a stoca și converti energia suficientă pentru a genera descărcarea necesară între electrozii bujiei.
• Distribuitor aprindere (distribuitor)... Un dispozitiv conceput pentru a distribui un impuls de înaltă tensiune de-a lungul firelor care duc la bujii ale fiecărui cilindru.

Sistem de aprindere ICE

- Sistem de admisie

Este proiectat sistemul de admisie a motorului cu ardere internă pentru neîntrerupt depunere în motor atmosferic aer, pentru amestecarea acestuia cu combustibil și pregătirea unui amestec combustibil. Trebuie remarcat faptul că în motoarele cu carbură din trecut, sistemul de admisie constă dintr-un canal de aer și un filtru de aer. Și asta e tot. Sistem de admisie mașini moderne, tractoarele și alte echipamente includ:

• Admisie a aerului... Este o conductă ramificată convenabilă pentru toată lumea motor specific forme. Prin el, aerul atmosferic este aspirat în motor, prin diferența de presiune în atmosferă și în motor, unde apare un vid atunci când pistoanele se mișcă.
• Filtru de aer... aceasta consumabil, conceput pentru a curăța aerul care intră în motor de praf și particule solide, întârzierea lor pe filtru.
• Clapetei de accelerație... Supapă de aer concepută pentru a regla debitul suma corectă aer. Mecanic este activat prin apăsarea pedalei de gaz și înăuntru tehnologie moderna- folosind electronice.
• Colector de admisie... Distribuie fluxul de aer către cilindrii motorului. A da flux de aer pentru distribuția dorită, se utilizează clapete speciale de admisie și un amplificator de vid.

Sistemul de alimentare cu combustibil sau sistemul de alimentare cu motor cu ardere internă este „responsabil” pentru neîntrerupere alimentarea cu combustibil pentru formarea unui amestec combustibil-aer. Parte sistem de alimentare include:

• Rezervor de combustibil- un rezervor pentru depozitarea benzinei sau motorinei, cu un dispozitiv pentru preluarea combustibilului (pompă).
• Liniile de combustibil- un set de țevi și furtunuri prin care motorul își primește „alimentele”.
• Dispozitiv de amestecare, adică carburator sau injector- un mecanism special pentru prepararea unui amestec combustibil-aer și injectarea acestuia în motorul cu ardere internă.
• Unitate de control electronic(ECU) formarea și injectarea amestecului motoare cu injecție acest dispozitiv este „responsabil” pentru sincron și muncă eficientă la formarea și furnizarea unui amestec combustibil la motor.
• Pompă de combustibil - dispozitiv electric pentru pomparea benzinei sau motorinei în conducta de combustibil.
• Filtrul de combustibil este un consumabil pentru purificarea suplimentară a combustibilului în timpul transportului său din rezervor la motor.

Diagrama sistemului de alimentare cu combustibil ICE

- Sistem de lubrifiere

Scopul sistemului de lubrifiere a motorului cu ardere internă este scăderea forței de frecareși efectul său distructiv asupra pieselor; deviere părți ale redundantului căldură; ștergere produse depozite de carbon și uzură; protecţie metal din coroziune... Sistemul de lubrifiere a motorului cu ardere internă include:

• Tigaie cu ulei- rezervor pentru depozitarea uleiului de motor. Nivelul uleiului din bazin este controlat nu numai de o jojă specială, ci și de un senzor.
• Pompă de ulei- pompează ulei din palet și îl furnizează pieselor motorului necesare prin canale speciale forate - „linii”. Sub acțiunea gravitației, uleiul curge în jos din piesele lubrifiate, înapoi în vasul de ulei, se acumulează acolo și ciclul de lubrifiere se repetă din nou.
• Filtru de ulei captează și elimină din uleiul de motor particulele solide formate din depozite de carbon și produse de uzură. Elementul filtrant este întotdeauna înlocuit cu unul nou la fiecare schimb de ulei de motor.
• Radiator ulei conceput pentru a răci uleiul de motor folosind fluid din sistemul de răcire a motorului.

Epuiza Sistem ICE servește pentru îndepărtare a petrecut gazeși Reducerea zgomotului funcționarea motorului. În tehnologia modernă sistem de evacuare constă din următoarele părți (în ordinea gazelor de eșapament de la motor):

• Un colector de evacuare. Acesta este un sistem de țevi din fontă la temperatură ridicată, care primește gaze de evacuare incandescente, le stinge procesul oscilator primar și le trimite mai departe în conducta de admisie.
• Downpipe- o ieșire curbată de gaz din metal rezistent la foc, denumită popular „pantaloni”.
• Rezonator, sau, vorbind într-un limbaj popular, „malul” tobei de eșapament este un recipient în care are loc separarea gazelor de eșapament și o scădere a vitezei acestora.
• Catalizator- un dispozitiv conceput pentru curățarea și neutralizarea gazelor de eșapament.
• Toba de esapament- un container cu un complex de partiții speciale conceput pentru schimbări multiple în direcția fluxului de gaz și, în consecință, zgomotul acestora.

Sistem de evacuare a motorului cu ardere internă

- Sistem de răcire

Dacă pe motorete, scuterele și motocicletele ieftine sunt încă utilizate sistem aerian răcirea motorului - cu un flux de aer care se apropie, atunci, desigur, nu este suficient pentru o tehnologie mai puternică. Aici funcționează un sistem de răcire cu lichid, proiectat pentru luând în exces căldura la motor și reducerea sarcinilor termice pe detaliile sale.

• Radiator sistemul de răcire servește la transferul excesului de căldură în mediu. Se compune dintr-un număr mare de tuburi curbate din aluminiu, nervurate pentru o disipare suplimentară a căldurii.
• Ventilator conceput pentru a spori efectul de răcire a radiatorului din fluxul de aer care se apropie.
• Pompă de apă(pompă) - „antrenează” lichidul de răcire prin cercurile „mici” și „mari”, asigurând circulația acestuia prin motor și radiator.
• Termostat- o supapă specială care asigură temperatura optimă lichid de răcire pornind-l într-un „cerc mic”, ocolind radiatorul (cu un motor rece) și prin „ cerc mare", Prin radiator - cu un motor cald.

Lucrul bine coordonat al acestor sisteme auxiliare asigură eficiența și fiabilitatea maximă a motorului cu ardere.

În concluzie, trebuie remarcat faptul că, în viitorul previzibil, nu este de așteptat apariția unor concurenți demni la motorul cu ardere internă. Există toate motivele pentru a afirma că, în forma sa modernă, îmbunătățită, va rămâne tipul dominant de motor în toate sectoarele economiei mondiale timp de câteva decenii.