Principiul de bază al motorului cu ardere internă. Cum funcționează un motor cu ardere internă

Analiza dezvoltării centralelor electrice pentru transportul rutier arată că în prezent motorul cu ardere internă (ICE) este principala unitate de putere, iar îmbunătățirea sa ulterioară are perspective mari.

Un motor cu ardere internă cu piston de automobile este un complex de mecanisme și sisteme utilizate pentru a transforma energia termică a combustibilului care arde în cilindri în lucru mecanic.

Partea mecanică a oricărui motor cu piston se bazează pe un mecanism de manivelă (KShM) și un mecanism de distribuție a gazelor (GRM).
În plus, motoarele termice sunt echipate cu sisteme speciale, fiecare îndeplinește funcții specifice pentru a asigura buna funcționare a motorului.
Astfel de sisteme includ:

• sistem de alimentare;
• sistem de aprindere (la motoarele cu aprindere forțată a amestecului de lucru);
• sistem de lansare;
• sistem de răcire;
• Sistem de lubrifiere (sistem de lubrifiere).

Fiecare dintre sistemele enumerate constă din mecanisme, noduri și dispozitive separate și include, de asemenea, comunicații speciale (conducte sau fire electrice).

Invenția motorului cu ardere internă a permis omenirii să facă un pas semnificativ în dezvoltare. Acum motoarele, care folosesc energia eliberată în timpul arderii combustibilului pentru a efectua lucrări utile, sunt folosite în multe domenii ale activității umane. Dar aceste motoare sunt cele mai utilizate în transport.

Toate centralele electrice constau din mecanisme, ansambluri și sisteme care interacționează între ele pentru a transforma energia eliberată în timpul arderii produselor inflamabile în mișcarea de rotație a arborelui cotit. Această mișcare este munca lui utilă.

Pentru a fi mai clar, ar trebui să înțelegeți principiul funcționării unei centrale electrice cu ardere internă.

Principiul de funcționare

Când se arde un amestec combustibil de produse inflamabile și aer, se eliberează mai multă energie. Mai mult, în momentul aprinderii amestecului, acesta crește semnificativ în volum, presiunea la epicentrul aprinderii crește, de fapt, are loc o mică explozie cu eliberarea de energie. Acest proces este luat ca bază.

Dacă arderea se realizează într-un spațiu închis, presiunea care apare în timpul arderii va apăsa pe pereții acestui spațiu. Dacă unul dintre pereți se face mobil, atunci presiunea, încercând să mărească volumul spațiului închis, va muta acest perete. Dacă atașați orice tijă la acest perete, atunci va efectua deja lucrări mecanice - depărtându-se, va împinge această tijă. Prin conectarea tijei la manivelă, atunci când se mișcă, aceasta va face ca manivela să se rotească în jurul axei sale.

Acesta este principiul de funcționare al unei unități de putere cu ardere internă - există un spațiu închis (căptușeală cilindrului) cu un perete mobil (piston). Peretele este conectat cu o manivelă (arborele cotit) printr-o tijă (biela). Apoi se efectuează acțiunea opusă - manivela, făcând o revoluție completă în jurul axei, împinge peretele cu tija și astfel se întoarce.

Dar acesta este doar un principiu de lucru cu o explicație a componentelor simple. De fapt, procesul pare ceva mai complicat, deoarece trebuie mai întâi să asigurați curgerea amestecului în cilindru, să-l comprimați pentru o aprindere mai bună și, de asemenea, să îndepărtați produsele de ardere. Aceste acțiuni se numesc măsuri.

Cicluri totale de ceas 4:

• admisie (amestecul intră în cilindru);
• compresie (amestecul este comprimat prin reducerea volumului din interiorul căptușelii de către piston);
• cursa de lucru (după aprindere, amestecul, datorită expansiunii sale, împinge pistonul în jos);
• ieșire (îndepărtarea produselor de ardere din căptușeală pentru a furniza următoarea porțiune a amestecului);

Curse alternative ale motorului

De aici rezultă că numai cursa de lucru are un efect benefic, celelalte trei sunt pregătitoare. Fiecare cursă este însoțită de o anumită mișcare a pistonului. Se mișcă în jos în timpul admisiei și cursei și în sus în timpul compresiei și evacuarii. Și deoarece pistonul este conectat la arborele cotit, fiecare cursă corespunde unui anumit unghi de rotație al arborelui în jurul axei.

Implementarea curselor în motor se face în două moduri. Primul este cu măsuri care se suprapun. Într-un astfel de motor, toate cursele sunt efectuate într-o singură pornire completă a arborelui cotit. Adică o jumătate de întoarcere a genunchilor. arbore, în care mișcarea pistonului în sus sau în jos este însoțită de două timpi. Aceste motoare sunt numite motoare în 2 timpi.

A doua cale este măsurile separate. O mișcare a pistonului este însoțită de o singură cursă. Ca urmare, pentru ca un ciclu complet de muncă să aibă loc, este nevoie de 2 întoarceri ale genunchilor. arbore în jurul axei. Aceste motoare au fost desemnate motoare în 4 timpi.

Corp cilindric

Acum însăși structura motorului cu ardere internă. Baza oricărei instalări este blocul cilindri. Toate componentele sunt amplasate în el și pe el.

Caracteristicile de proiectare ale blocului depind de anumite condiții - numărul de cilindri, locația acestora, metoda de răcire. Numărul de cilindri, care sunt combinați într-un singur bloc, poate varia de la 1 la 16. Mai mult decât atât, blocurile cu un număr impar de cilindri sunt rare, din motoarele produse în prezent găsiți doar unități cu unul și trei cilindri. Cele mai multe unități vin cu un număr pereche de cilindri - 2, 4, 6, 8 și mai rar 12 și 16.

Bloc cu patru cilindri

Centralele electrice cu 1 până la 4 cilindri au de obicei cilindri în linie. Dacă numărul de cilindri este mai mare, aceștia sunt aranjați în două rânduri, cu un anumit unghi de poziție a unui rând față de celălalt, așa-numitele centrale electrice cu poziție în formă de V a cilindrilor. Acest aranjament a făcut posibilă reducerea dimensiunilor blocului, dar în același timp fabricarea lor este mai dificilă decât aranjarea în linie.

Bloc cu opt cilindri

Exista un alt tip de blocuri in care cilindrii sunt dispusi pe doua randuri si cu un unghi intre ele de 180 de grade. Aceste motoare sunt numite. Se găsesc în principal pe motociclete, deși există mașini cu acest tip de unitate de putere.

Dar starea numărului de cilindri și locația lor este opțională. Există motoare cu 2 și 4 cilindri cu cilindri în formă de V sau opuși, precum și motoare cu 6 cilindri în linie.

Există două tipuri de răcire utilizate în centralele electrice - cu aer și lichid. Caracteristica de proiectare a blocului depinde de aceasta. Unitatea răcită cu aer are un design mai mic și mai simplu, deoarece cilindrii nu fac parte din designul său.

Un bloc răcit cu lichid este mai complex, designul său include cilindri, iar o manta de răcire este situată deasupra blocului cu cilindri. Lichidul circulă în interiorul acestuia, eliminând căldura din cilindri. În acest caz, blocul împreună cu mantaua de răcire reprezintă un întreg.

De sus, blocul este acoperit cu o placă specială - chiulasa (chiulasă). Este una dintre componentele care asigură un spațiu închis în care are loc procesul de ardere. Designul său poate fi simplu, fără a include mecanisme suplimentare, sau complex.

mecanism manivelă

Parte a designului motorului, transformă mișcarea alternativă a pistonului din căptușeală în mișcarea de rotație a arborelui cotit. Elementul principal al acestui mecanism este arborele cotit. Are o legătură mobilă la blocul cilindrilor. O astfel de conexiune asigură că acest arbore se rotește în jurul unei axe.

Un volant este atașat la un capăt al arborelui. Sarcina volantului este de a transfera mai departe cuplul de la arbore. Deoarece un motor în 4 timpi are doar o jumătate de tură cu o acțiune utilă - o cursă de lucru pentru două rotații ale arborelui cotit, restul necesită o acțiune inversă, care este efectuată de volant. Avand o masa insemnata si in rotatie, datorita energiei sale cinetice, asigura declansarea genunchilor. arborele în timpul măsurilor pregătitoare.

Circumferinta volantului are un inel dintat, cu ajutorul caruia se porneste centrala.

Pe cealaltă parte a arborelui există un angrenaj de antrenare pentru pompa de ulei și mecanismul de distribuție a gazului, precum și o flanșă pentru atașarea scripetei.

Acest mecanism include și biele care transferă puterea de la piston la arborele cotit și invers. Atașarea la arborele bielei este de asemenea mobilă.

Suprafețele blocului cilindric, genunchii. arborele și bielele de la îmbinări nu intră în contact direct unul cu celălalt, între ele există lagăre de alunecare - căptușeli.

Grup cilindru-piston

Acest grup este format din garnituri de cilindri, pistoane, segmente de piston și degete. În acest grup are loc procesul de ardere și transferul energiei eliberate pentru transformare. Arderea are loc în interiorul căptușelii, care este închisă pe de o parte de capul blocului, iar pe de altă parte - de piston. Pistonul în sine se poate deplasa în interiorul căptușelii.

Pentru a asigura etanșeitatea maximă în interiorul căptușelii, se folosesc segmente de piston pentru a preveni scurgerea amestecului și a produselor de ardere între pereții căptușelii și piston.

Pistonul este conectat mobil la biela prin intermediul unui știft.

Mecanism de distribuție a gazelor

Sarcina acestui mecanism este furnizarea în timp util a amestecului combustibil sau a componentelor acestuia în cilindru, precum și îndepărtarea produselor de ardere.

Motoarele în doi timpi, ca atare, nu au mecanism. În acesta, furnizarea amestecului și îndepărtarea produselor de ardere se realizează prin ferestre tehnologice, care sunt realizate în pereții căptușelii. Există trei astfel de ferestre - admisie, ocolire și ieșire.

Pistonul, în timpul mișcării, deschide și închide una sau alta fereastră, așa se umple căptușeala cu combustibil și se îndepărtează gazele de eșapament. Utilizarea unei astfel de distribuții de gaz nu necesită ansambluri suplimentare, prin urmare, chiulasa unui astfel de motor este simplă și sarcina sa este doar de a asigura etanșeitatea cilindrului.

Motorul în 4 timpi are un mecanism de sincronizare. Combustibilul pentru un astfel de motor este furnizat prin găuri speciale din cap. Aceste deschideri sunt închise cu supape. Dacă este necesară alimentarea cu combustibil sau eliminarea gazelor din cilindru, se deschide supapa corespunzătoare. Deschiderea supapelor este asigurată de arborele cu came, care, cu camele sale, la momentul potrivit apasă pe supapa necesară și care deschide orificiul. Arborele cu came este antrenat de arborele cotit.

Curea de distribuție și transmisie cu lanț

Momentul poate varia. Motoarele sunt produse cu un arbore cu came inferior (este situat în blocul cilindrilor) și un aranjament superior al supapelor (în chiulasa). Transferul forței de la arbore la supape se realizează cu ajutorul tijelor și culbutorilor.

Mai frecvente sunt motoarele, în care atât arborele, cât și supapele sunt deasupra capului. Cu acest aranjament, arborele este situat si in chiulasa si actioneaza direct asupra supapei, fara elemente intermediare.

Sistem de alimentare

Acest sistem asigură pregătirea combustibilului pentru alimentarea ulterioară a cilindrilor. Designul acestui sistem depinde de combustibilul utilizat de motor. Combustibilul principal este acum separat de petrol, cu diferite fracțiuni - benzină și motorină.

Motoarele pe benzină au două tipuri de sisteme de alimentare - carburator și injecție. În primul sistem, formarea amestecului se realizează în carburator. Dozează și furnizează combustibil fluxului de aer care trece prin el, apoi acest amestec este alimentat în cilindri. Un astfel de sistem constă dintr-un rezervor de combustibil, conducte de combustibil, o pompă de combustibil de vid și un carburator.

Sistem carburator

Același lucru se face și în mașinile cu injecție, dar dozarea lor este mai precisă. De asemenea, combustibilul din injectoare este adăugat la fluxul de aer aflat deja în galeria de admisie prin injector. Această duză atomizează combustibilul, ceea ce asigură o mai bună formare a amestecului. Sistemul de injecție constă dintr-un rezervor, o pompă amplasată în acesta, filtre, conducte de combustibil și o șină de combustibil cu duze instalate pe galeria de admisie.

La motoarele diesel, componentele amestecului de combustibil sunt furnizate separat. Mecanismul de distribuție a gazului furnizează numai aer cilindrii prin supape. Combustibilul este furnizat la cilindri separat, prin duze și sub presiune ridicată. Acest sistem constă dintr-un rezervor, filtre, o pompă de combustibil de înaltă presiune (TNVD) și duze.

Recent, au apărut sisteme de injecție care funcționează pe principiul unui sistem de combustibil diesel - un injector cu injecție directă.

Sistemul de îndepărtare a gazelor de eșapament asigură îndepărtarea produselor de ardere din cilindri, neutralizarea parțială a substanțelor nocive și scăderea sunetului la eliminarea gazelor de eșapament. Constă dintr-o galerie de evacuare, un rezonator, un catalizator (nu întotdeauna) și o tobă de eșapament.

Sistem de lubrifiere

Sistemul de lubrifiere asigură o reducere a frecării între suprafețele care interacționează ale motorului prin crearea unei pelicule speciale care împiedică contactul direct între suprafețe. În plus, elimină căldura, protejează elementele motorului de coroziune.

Sistemul de lubrifiere constă dintr-o pompă de ulei, un recipient de ulei - o tigaie, o admisie de ulei, un filtru de ulei, canale prin care uleiul se deplasează pe suprafețele de frecare.

Sistem de răcire

Sistemul de răcire menține temperatura optimă de funcționare în timp ce motorul funcționează. Sunt utilizate două tipuri de sisteme - aer și lichid.

Sistemul de aer produce răcire prin suflarea aerului peste cilindri. Pentru o răcire mai bună, aripioarele de răcire sunt realizate pe cilindri.

Într-un sistem lichid, răcirea este realizată de un lichid care circulă într-o manta de răcire în contact direct cu peretele exterior al căptușelilor. Un astfel de sistem constă dintr-o cămașă de răcire, o pompă de apă, un termostat, țevi și un radiator.

Sistem de aprindere

Sistemul de aprindere este utilizat numai la motoarele pe benzină. La motoarele diesel, amestecul este aprins prin compresie, deci nu are nevoie de un astfel de sistem.

La mașinile pe benzină, aprinderea se realizează de la o scânteie care sare la un moment dat între electrozii bujiei incandescente instalate în capul blocului astfel încât manta sa să fie în camera de ardere a cilindrului.

Sistemul de aprindere este format dintr-o bobină de aprindere, distribuitor (distribuitor), cablaj și bujii.

Echipament electric

Furnizează acest echipament cu energie electrică rețelei de bord a mașinii, inclusiv sistemului de aprindere. Acest echipament pornește și motorul. Este format dintr-o baterie, generator, starter, cablaj, tot felul de senzori care monitorizează funcționarea și starea motorului.

Acesta și întregul dispozitiv al motorului cu ardere internă. Deși este în continuă îmbunătățire, principiul său de funcționare nu se schimbă, doar unități și mecanisme individuale sunt îmbunătățite.

Evoluții moderne

Sarcina principală pentru care se luptă producătorii de automobile este reducerea consumului de combustibil și a emisiilor de substanțe nocive în atmosferă. Prin urmare, ei îmbunătățesc constant sistemul de alimentare, rezultatul este introducerea recentă a sistemelor de injecție directă.

Se caută combustibili alternativi, cea mai recentă dezvoltare în această direcție este utilizarea alcoolilor și a uleiurilor vegetale ca combustibil.

Oamenii de știință încearcă, de asemenea, să stabilească producția de motoare cu un principiu de funcționare complet diferit. Așa este, de exemplu, motorul Wankel, dar până acum nu a avut un succes deosebit.

De aproximativ o sută de ani, în întreaga lume, principala unitate de putere pe mașini și motociclete, tractoare și combine, alte echipamente este motorul cu ardere internă. Venit la începutul secolului al XX-lea pentru a înlocui motoarele cu ardere externă (abur), acesta rămâne cel mai rentabil tip de motor din secolul XXI. În acest articol, vom arunca o privire mai atentă asupra dispozitivului, a principiului de funcționare a diferitelor tipuri de motoare cu ardere internă și a principalelor sale sisteme auxiliare.

Definiția și caracteristicile generale ale motorului cu ardere internă

Principala caracteristică a oricărui motor cu ardere internă este că combustibilul este aprins direct în camera sa de lucru și nu în suporturi externe suplimentare. În timpul funcționării, energia chimică și termică din arderea 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 motoarelor cu ardere internă

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

• Alternativ motoare de combustie internă. În ele, camera de lucru este situată în interiorul cilindrilor, iar energia termică este convertită în lucru mecanic prin intermediul unui mecanism cu manivelă, care transferă energia de mișcare arborelui cotit. Motoarele cu piston sunt împărțite, la rândul lor, în
• carburatorîn care amestecul aer-combustibil se formează în carburator, injectat în cilindru și aprins acolo de scânteia de la bujie;

• injecţie, în care amestecul este alimentat direct în galeria de admisie, prin duze speciale, sub controlul unității de comandă electronică, și se aprinde tot cu ajutorul unei lumânări;
• motorină, în care aprinderea amestecului aer-combustibil are loc fără lumânare, prin comprimarea aerului, care este încălzit prin presiune de la o temperatură care depășește temperatura de ardere, iar combustibilul este injectat în cilindri prin injectoare.
• Piston rotativ motoare de combustie internă. La motoarele de acest tip, energia termică este transformată în lucru mecanic prin rotirea unui rotor de formă și profil special cu gazele de lucru. Rotorul se mișcă de-a lungul unei „traiectorii planetare” în interiorul camerei de lucru, care are forma unui „opt”, și îndeplinește atât funcțiile unui piston, cât și ale unui mecanism de sincronizare (mecanism de distribuție a gazului) și ale unui arbore cotit.
• Turbina de gaz motoare de combustie internă. În aceste motoare, transformarea energiei termice în lucru mecanic se realizează prin rotirea unui rotor cu palete speciale în formă de pană, care antrenează arborele turbinei.

Cele mai fiabile, nepretențioase, economice în ceea ce privește consumul de combustibil și nevoia de întreținere regulată sunt motoarele cu piston.

Vehiculele cu alte tipuri de motoare cu ardere internă pot fi incluse în Cartea Roșie. În zilele noastre doar Mazda produce mașini cu motoare cu piston rotativ. O serie experimentală de mașini cu un motor cu turbină cu gaz a fost produsă de „Chrysler”, dar a fost în anii ’60 și niciun alt producător 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 acest sens, să ne oprim în detaliu asupra motoarelor cu piston cu ardere internă „care au câștigat dominația mondială”.

Corpul motorului se unește într-un singur organism:

• corp cilindric, în interiorul camerelor de ardere a cărora se aprinde amestecul combustibil-aer, iar gazele din această ardere antrenează pistoanele;
• mecanism manivelă, care transferă energia de mișcare arborelui cotit;
• mecanism de distribuție a gazelor, care este conceput pentru a asigura deschiderea/închiderea în timp util a supapelor de intrare/ieșire a amestecului combustibil și a gazelor de evacuare;
• sistemul de alimentare („injecție”) și aprindere („aprindere”) a amestecului combustibil-aer;
• sistem de îndepărtare a produselor de ardere(gaze de esapament).

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

Când motorul este pornit, un amestec aer-combustibil este injectat în cilindrii săi prin supapele de admisie și acolo este aprins de o scânteie de la o bujie. În timpul arderii și expansiunii termice a gazelor de la suprapresiune, pistonul se pune în mișcare, transferând lucrul mecanic la rotația arborelui cotit.

Funcționarea unui motor cu ardere internă cu piston se realizează ciclic. Aceste cicluri se repetă de câteva sute de ori pe minut. Acest lucru asigură rotația 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 cursă a pistonului, mai precis, într-o mișcare a pistonului într-o direcție, în sus sau în jos. Un ciclu este o colecție de măsuri care se repetă într-o anumită secvență. În funcție de numărul de curse dintr-un ciclu de lucru, motoarele cu ardere internă sunt împărțite în doi timpi (ciclul se desfășoară într-o rotație a arborelui cotit și două timpi a pistonului) și în patru timpi (în două turații arborelui cotit și patru timpi ai pistonului) . In acelasi timp, atat la acelea cat si la alte motoare, procesul de lucru se desfasoara dupa urmatorul plan: admisie; comprimare; combustie; extindere și eliberare.

Principiile motoarelor cu ardere internă

- Principiul de funcționare al unui motor în doi timpi

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

În mișcarea sa ascendentă, pistonul îl comprimă. În momentul în care pistonul atinge punctul mort superior (PMS), scânteia de la bujia electronică aprinde amestecul combustibil-aer. Expandându-se instantaneu, vaporii de combustibil arși împing rapid pistonul înapoi în punctul mort inferior.

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

Odată 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 eliberate, iar întregul proces se repetă din nou. Datorită faptului că activitatea pistonului în astfel de motoare este limitată la doi timpi, efectuează mult mai puțin decât într-un motor în patru timpi, numărul de mișcări pentru o anumită unitate de timp. Pierderile prin frecare sunt minimizate. 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 sincronizare a supapelor, în cursul mișcării sale, la anumite momente, deschizând și închizând orificiile de lucru de admisie și evacuare 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 nu numai un anumit procent din substanța de lucru, ci și din putere.

Sferele de aplicare practică a motoarelor cu ardere internă în doi timpi sunt mopede și scutere; motoare pentru bărci, mașini de tuns iarba, drujbe etc. echipamente cu putere redusă.

Aceste dezavantaje sunt lipsite de motoarele cu ardere internă în patru timpi, care, în diferite versiuni, sunt instalate pe aproape toate mașinile, tractoarele și alte echipamente moderne. În ele, intrarea / ieșirea amestecului combustibil / gazelor de eșapament sunt efectuate sub formă de procese de lucru separate și nu combinate cu compresie și expansiune, ca în cele în doi timpi. Cu ajutorul mecanismului de distributie a gazelor se asigura sincronizarea mecanica a functionarii supapelor de admisie si evacuare cu turatia arborelui cotit. Într-un motor în patru timpi, injectarea amestecului combustibil-aer are loc numai după îndepărtarea completă a gazelor de eșapament și închiderea supapelor de evacuare.

Procesul de lucru al motorului cu ardere internă

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

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

Sisteme auxiliare ale motoarelor 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 din camera de lucru a cilindrului. Componentele sistemului de aprindere sunt:

• Alimentare electrică... Când motorul este pornit, aceasta este bateria, iar când motorul este pornit, este generatorul.
• Comutator sau comutator de aprindere... Anterior a fost un dispozitiv mecanic, iar în ultimii ani din ce în ce mai des un dispozitiv de contact electric pentru furnizarea tensiunii electrice.
• Stocare a energiei... O bobină sau autotransformator este o unitate proiectată pentru a stoca și a converti energie suficientă pentru a genera descărcarea necesară între electrozii bujiilor.
• Distribuitor de aprindere (distribuitor)... Un dispozitiv conceput pentru a distribui un impuls de înaltă tensiune de-a lungul firelor care conduc la bujiile fiecărui cilindru.

Sistem de aprindere ICE

- Sistem de admisie

Sistemul de admisie al motorului cu ardere internă este proiectat pentru neîntreruptă depunere în motor atmosferice aer, pentru amestecarea acestuia cu combustibil și prepararea unui amestec combustibil. Trebuie remarcat faptul că în motoarele cu carburator din trecut, sistemul de admisie constă dintr-o conductă de aer și un filtru de aer. Și asta e tot. Sistemul de admisie al mașinilor, tractoarelor și altor echipamente moderne include:

• Admisie a aerului... Este o conductă de ramificație cu o formă convenabilă pentru fiecare motor specific. Prin el, aerul atmosferic este aspirat în motor, prin diferența de presiune din atmosferă și în motor, unde se produce un vid atunci când pistoanele se mișcă.
• Filtru de aer... Acesta este un material consumabil conceput pentru a curăța aerul care intră în motor de praf și particule solide, reținerea acestora pe filtru.
• Clapetei de accelerație... Supapă de aer concepută pentru a regla furnizarea cantității necesare de aer. Mecanic, se activează prin apăsarea pedalei de accelerație, iar în tehnologia modernă, electronic.
• Galerie de admisie... Distribuie fluxul de aer către cilindrii motorului. Pentru a da fluxului de aer distribuția dorită, se folosesc clapete speciale de admisie și un amplificator de vid.

Sistemul de combustibil, sau sistemul de alimentare cu ardere internă a motorului, este „responsabil” pentru neîntrerupt alimentare cu combustibil pentru formarea unui amestec combustibil-aer. Sistemul de alimentare cu combustibil include:

• Rezervor de combustibil- un rezervor pentru depozitarea benzinei sau motorinei, cu dispozitiv de preluare a combustibilului (pompa).
• Conducte de combustibil- un set de tuburi și furtunuri prin care motorul își primește „hrana”.
• 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 electronică de control(ECU) formarea amestecului și injecția - în motoarele cu injecție, acest dispozitiv este „responsabil” pentru funcționarea sincronă și eficientă a formării și alimentarea amestecului combustibil la motor.
• Pompă de combustibil- un dispozitiv electric pentru injectarea benzinei sau motorinei in conducta de combustibil.
• Filtrul de combustibil este un consumabil pentru purificarea suplimentară a combustibilului în timpul transportului acestuia de la rezervor la motor.

Diagrama sistemului de 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; ştergere produse depozite de carbon și uzură; protecţie metal de la coroziune... Sistemul de lubrifiere a motorului cu ardere internă include:

• Vas de ulei- rezervor pentru depozitarea uleiului de motor. Nivelul uleiului din carter este controlat nu numai de o joja speciala, ci si de un senzor.
• Pompă de ulei- pompează ulei de pe palet și îl alimentează piesele necesare ale motorului prin canale speciale forate - „linii”. Sub influența gravitației, uleiul curge în jos din părțile lubrifiate, înapoi în baia de ulei, se acumulează acolo, iar ciclul de lubrifiere se repetă din nou.
• Filtru de ulei captează și îndepărtează particulele solide din uleiul de motor din depozitele de carbon și produsele de uzură. Elementul filtrului este întotdeauna înlocuit cu unul nou la fiecare schimbare a uleiului de motor.
• Radiator de ulei conceput pentru a răci uleiul de motor folosind fluidul din sistemul de răcire a motorului.

Sistemul de evacuare al motorului cu ardere internă servește pentru îndepărtare a petrecut gazeleși Reducerea zgomotului funcţionarea motorului. În tehnologia modernă, sistemul de evacuare este format din următoarele părți (în ordinea gazelor de eșapament din motor):

• O galerie de evacuare. Acesta este un sistem de conducte din fontă la temperatură înaltă, care primește gazele de eșapament incandescente, stinge procesul lor primar de oscilație și le trimite mai departe în conducta de admisie.
• Downpipe- o ieșire de gaz curbată din metal rezistent la foc, denumită popular „pantaloni”.
• Rezonator, sau, vorbind în limbaj popular, „banca” tobei de eșapament este un recipient în care are loc separarea gazelor de eșapament și scăderea vitezei acestora.
• Catalizator- un dispozitiv conceput pentru curățarea și neutralizarea gazelor de eșapament.
• Toba de esapament- un recipient cu un complex de partiții speciale concepute pentru schimbări multiple ale direcției fluxului de gaz și, în consecință, zgomotul acestora.

Sistem de evacuare a motorului cu ardere internă

- Sistem de răcire

Dacă pe mopede, scutere și motociclete ieftine, se folosește în continuare un sistem de răcire cu aer al motorului - cu un flux de aer care se apropie, atunci, desigur, nu este suficient pentru echipamente mai puternice. Aici funcționează un sistem de răcire cu lichid, proiectat pentru luând în exces căldură la motor şi reducerea sarcinilor termice asupra detaliilor sale.

• Radiator sistemul de răcire servește la transferul excesului de căldură către mediu. Este alcătuit dintr-un număr mare de tuburi curbate din aluminiu, cu nervuri pentru o disipare suplimentară a căldurii.
• Ventilator conceput pentru a spori efectul de răcire asupra radiatorului de la fluxul de aer care se apropie.
• Pompă de apă(pompa) - "conduce" lichidul de racire prin cercurile "mici" si "mari", asigurand circulatia acestuia prin motor si radiator.
• Termostat- o supapă specială care asigură temperatura optimă a lichidului de răcire pornindu-l într-un „cerc mic”, ocolind radiatorul (cu motor rece) și în „cerc mare”, prin radiator - cu motor cald.

Lucrarea bine coordonată a acestor sisteme auxiliare asigură eficiența și fiabilitatea maximă a motorului cu ardere.

În concluzie, trebuie menționat 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.

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

Modul de realizare a ciclului de lucru poate avea loc într-un ciclu, sau în două cicluri. Prin urmare, se face o distincție între motoarele cu ardere internă în doi timpi și în patru timpi. Cursa este cursa pistonului între două puncte moarte, cu arborele cotit rotind la 180 de grade.

Principiul de funcționare

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

Procesul de lucru într-un motor în patru timpi are loc în patru etape. Acest lucru se adaugă la procesele de compresie și expansiune, cum ar fi admisia în prima etapă și, respectiv, evacuarea în a patra etapă.

Principala diferență dintre aceste motoare este mecanismele excelente de schimb de gaze, adică. alimentarea cu combustibil la cilindri și evacuarea gazelor de eșapament. În proiectarea unităților în patru timpi este inclus un mecanism de distribuție a gazului, care asigură deschiderea și închiderea supapelor în anumite momente în timp. La motoarele în doi timpi, cilindrii sunt goliți și umpluți în timpul curselor de compresie și expansiune.

Video: Dispozitiv și cum funcționează motorul cu ardere internă

Dispozitiv general ICE

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

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

Cel mai popular și solicitat dintre toate tipurile de unități este motorul cu combustie internă cu piston, datorită versatilității sale, capacității de a porni rapid și capacității de a lucra cu diferite tipuri de combustibil.

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

Important! Doar datorită implementării bine coordonate a funcțiilor acestora de către mecanisme și sisteme, este asigurată funcționarea neîntreruptă a motorului cu ardere internă.

mecanism manivelă

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

Designul unui astfel de mecanism include componente mobile - pistoane, segmente de piston, știfturi, biele, volant și arbore cotit. KShM include, de asemenea, elemente fixe - un bloc cilindric și o garnitură, o chiulasă, cilindri, un carter, un palet. În plus, dispozitivul include și diverse elemente de prindere, lagăre de fixare și biele.

Mecanism de distribuție a gazelor

Datorită mecanismului de distribuție a gazelor (GRM), aprovizionării în timp util cu aer sau amestecul aer-combustibil către cilindri, în funcție de tipul motorului cu ardere internă, precum și eliberarea gazelor de eșapament în sistemul de evacuare.

Interesant! Datorită deschiderii sau închiderii în timp util a supapelor de sincronizare, este asigurată funcționarea lină a mecanismului.

Structura de sincronizare include următoarele unități și mecanisme:

• Arbore cu came. Un element din fontă sau oțel care deschide sau închide supapele.
• Împingătoare. Asigură transferul forțelor către supape de la came.
• Supape de admisie si evacuare. Contribuiți la alimentarea cu amestec în cameră și, de asemenea, eliminați gazele de eșapament. Supapele de admisie si evacuare sunt diferite in functie de diametrul capului. În plus, capul supapei de admisie este cromat, iar capul supapei de evacuare este fabricat din oțel rezistent la căldură.
• Mrene. Datorită căruia există un transfer de forță de la împingătoare la tije.
• Acționare de sincronizare, care asigură deschiderea și închiderea supapelor, prin transferarea rotației arborelui cotit la arborele cu came. Atât o curea, cât și un lanț de distribuție, precum și o transmisie cu angrenaje, pot fi folosite ca transmisie.

Sistem de alimentare

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

Elementele de putere ale motorului cu ardere internă sunt:

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

Interesant! În sistemele de alimentare cu injecție, funcționarea injectoarelor de combustibil este controlată de un dispozitiv electronic - o unitate de control, al cărei design include diverși senzori de control.

Principalele funcții ale sistemului de alimentare cu combustibil sunt:

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

Sistemele de combustibil diferă în funcție de tipul de combustibil utilizat: în unitățile diesel, injecția în cameră are loc la presiune ridicată, pentru care se folosește o pompă de combustibil de înaltă presiune.

Sistem de aprindere

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

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

Principalele elemente ale sistemului sunt:

• Alimentare electrică;
• Comutator de aprindere;
• Dispozitiv de stocare;
• Bujie;
• Sistem de distribuție;
• Sârmă de înaltă tensiune.

Principiul de funcționare al acestui sistem se bazează pe acumularea unei tensiuni cu caracteristici scăzute de către bobina de aprindere și transformarea acesteia într-una ridicată. După aceea, energia acumulată este transferată la bujii, iar scânteia formată la momentul necesar aprinde amestecul combustibil-aer.

start

Principalele componente ale sistemului de pornire ICE sunt:

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

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

Răcire

Funcționarea sistemelor și mecanismelor motorului cu ardere internă fără organizarea eliminării excesului de căldură nu este posibilă, deoarece funcționarea lor este asociată cu un regim de temperatură crescut. Scopul principal al sistemului de răcire este reducerea temperaturii elementelor de lucru ale motorului.

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

Există două tipuri principale de sisteme de răcire ICE:

• Lichid;
• Aer.

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

• Funcționarea sistemului de încălzire, ventilație și aer condiționat;
• Ulei de răcire în sistemul de lubrifiere;
• Răcirea gazelor în sistemul de evacuare.

Cel mai comun este un sistem de răcire cu lichid, care este facilitat de răcirea uniformă și eficientă a componentelor și mecanismelor, precum și de un nivel scăzut de zgomot în timpul funcționării.

Elementele importante ale sistemului de răcire sunt:

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

Un material consumabil important, datorită căruia se asigură răcirea, este fluidul de lucru - antigel.

Sistem de lubrifiere

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

Principalele elemente ale sistemului de lubrifiere a motorului cu ardere internă sunt:

• Filtru de ulei si pompa;
• Palet;
• Gard;
• Circuite care furnizează ulei elementelor.

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

Tuning

Pentru a îmbunătăți performanța motorului, a-l îmbunătăți și a crește cuplul, se utilizează o procedură precum reglarea. Principalele tipuri de acordare sunt:

• Alezajul cilindrului, care contribuie la creșterea camerei de ardere a combustibilului, ceea ce crește oarecum capacitățile de putere ale unității.
• Instalarea unei turbine, care asigură o creștere a puterii și eficienței motorului;
• Chip tuning este o creștere a performanței prin schimbarea funcționării părții electronice a unității de control.
• Instalarea protoxidului de azot, care contribuie la o creștere semnificativă a puterii motorului.

De regulă, reglarea se efectuează numai în cazul exploatării complete a componentelor și mecanismelor unității de alimentare și ar trebui efectuată de tehnicieni calificați de service auto.

Pentru funcționarea lină și eficientă a motorului cu ardere internă, ar trebui să acordați atenție oricăror modificări și să diagnosticați și să reparați în timp util echipamentul.

Asemenea marcaje pot fi găsite adesea pe site-uri dedicate subiectelor auto și nu degeaba nu este nimic dificil în decodarea acestei abrevieri, ceea ce înseamnă că este un motor cu ardere internă familiar tuturor. ICE este versiunea sa prescurtată. Acesta este așa-numitul motor termic, a cărui caracteristică principală este conversia energiei chimice în lucru mecanic, prin efectuarea unei anumite liste de lucrări, în ordinea corespunzătoare.

Există mai multe tipuri de motoare: piston, turbină cu gaz și piston rotativ. Desigur, cel mai faimos și popular în acest moment este motorul cu piston. Prin urmare, dezasamblarea și studiul principiului de funcționare vor fi luate în considerare tocmai pe exemplul său. Și, în general, schema și natura muncii pentru toate cele trei tipuri au un principiu similar.

Printre principalele avantaje ale motorului prezentat, care a primit cea mai largă aplicație, se pot remarca: versatilitate, autonomie, cost, greutate redusă, compactitate, capacitate multicombustibil.

Dar, în ciuda unui procent atât de impresionant de aspecte pozitive, există și suficiente dezavantaje. Acestea includ nivelul de zgomot, viteza mare a arborelui, toxicitatea gazelor de eșapament, resursa scurtă, eficiența scăzută.

În funcție de tipul de combustibil utilizat, se face distincția între motorină și benzină. Acestea din urmă sunt cele mai solicitate și populare. Printre combustibilii alternativi se pot folosi gazele naturale, combustibili din așa-numita grupă de alcool - etanol, metanol, hidrogen.

Cel mai promițător în viitor poate fi motorul cu hidrogen, având în vedere atenția sporită acordată ecologiei. La urma urmei, acest motor nu are emisii nocive. Pe lângă motor, hidrogenul este folosit pentru a genera energie electrică pentru mecanismele de alimentare ale unei mașini.

Dispozitiv ICE

Printre elementele principale ale motorului cu ardere internă, merită să se facă distincția între corpul principal, două mecanisme principale (distribuția gazului și manivelă), precum și o serie de sisteme conexe, cum ar fi combustibil, admisie, aprindere, răcire, control, lubrifiere. , și evacuare.

Corpul este integrat cu blocul cilindrilor și cu capul blocului. Mecanismul manivelei vă permite să convertiți mișcările alternative ale pistonului în mișcări de rotație ale arborelui cotit. Cureaua de distribuție asigură alimentarea în timp util a sistemului cu aer sau combustibil, precum și emisia de gaze de eșapament.

Sistemul de admisie este responsabil pentru alimentarea cu aer a motorului, iar sistemul de alimentare cu combustibil. Lucrarea în comun a acestor sisteme sau complexe asigură formarea așa-numitei mase combustibil-aer. Locul principal în sistemul de combustibil este atribuit sistemului de injecție.

Aprinderea realizează aprinderea forțată a amestecului de mai sus la motoarele pe benzină. La motoarele diesel, procesul este puțin mai ușor, deoarece amestecul se autoaprinde.

Lubrifierea vă permite să eliberați stresul din părțile între care apare frecarea. Sistemul de răcire este responsabil pentru răcirea în timp a mecanismelor și a pieselor motorului cu ardere internă. Una dintre funcțiile importante este îndeplinită de sistemul de evacuare, care vă permite să eliminați gazele de eșapament și, de asemenea, le reduce zgomotul și toxicitatea.

COURT, adică sistemul de management al motorului asigură controlul și gestionarea electronică a tuturor sistemelor de motoare și a complexelor aferente.

Principiul de funcționare

Principiul de funcționare se bazează pe efectul de dilatare a gazelor sub influența căldurii generate în timpul arderii amestecului format de sistemul aer-combustibil. Datorită acestui fapt, se realizează mișcarea pistoanelor în cilindri.

Lucrările la toate motoarele cu piston se efectuează ciclic. Adică, fiecare ciclu are loc în câteva rotații ale arborelui și, în consecință, include patru cicluri. Așa-numitele motoare în patru timpi. Lista curselor: admisie, compresie, cursa de lucru, evacuare.

Când se execută lucrul cursei de admisie și al cursei de lucru, mișcarea pistonului se efectuează în sens descendent. Din acest motiv, ciclicitatea nu coincide în fiecare dintre cilindri. Având în vedere acest lucru, se obține o funcționare lină și uniformă a motorului. Există și motoare în doi timpi, în care un ciclu de ardere include doar compresia și o cursă de lucru.

Cursa de admisie

În timpul acestei curse, ambele sisteme (admisie și combustibil) asigură o masă aer-combustibil. Având în vedere configurația diferită a motoarelor și a designului, formarea unui amestec poate avea loc direct în galeria de admisie sau chiar în camera de ardere. În momentul în care supapele de admisie de sincronizare se deschid, aerul sau deja amestecul combustibil-aer se deplasează direct în camera de ardere, sub influența forței de vid, în timpul mișcării pistonului.

Ciclul de compresie

În timpul compresiei, supapele de admisie corespunzătoare sunt închise și amestecul aer/combustibil din cilindri este comprimat.

Cursa de lucru

Acest ciclu este însoțit de formarea unei flăcări, în funcție de tipul de combustibil, așa cum sa menționat deja, forțat sau independent. Ca urmare, se generează o cantitate mare de gaze. Și ei, la rândul lor, pun presiune pe pistonul însuși, forțându-l să se miște în jos. Și datorită mecanismului manivelei, mișcarea pistonului este transformată în mișcări de rotație, transmise arborelui cotit, acesta din urmă fiind folosit la rândul său pentru deplasarea mașinii.

Ciclul de eliberare

În timpul funcționării ultimei curse, supapele de evacuare ale mecanismului se deschid, prin care gazele de evacuare sunt îndepărtate. Ulterior, acestea sunt curățate, reduse zgomotul și răcite. Ulterior, gazele sunt trimise în atmosferă.

Dacă analizezi cu atenție informațiile citite, poți înțelege de ce ICE-urile au o eficiență scăzută. Și anume 40%, acesta este cât de mult se lucrează la un moment dat, în timpul funcționării unui cilindru. Restul asigură în același timp admisie, compresie și, respectiv, evacuare.