În designul motorului, pistonul este un element cheie al fluxului de lucru. Pistonul este realizat sub forma unei cupe metalice goale situate cu fundul sferic (capul pistonului) în sus. Partea de ghidare a pistonului, denumită altfel fustă, are caneluri puțin adânci concepute pentru a fi fixate în ele inele de piston... Scopul segmentelor de piston este de a asigura, în primul rând, etanșeitatea spațiului de deasupra pistonului, unde, atunci când motorul este în funcțiune, amestecul de benzină-aer arde instantaneu și gazul în expansiune care se formează nu se poate repezi în jurul fustei și se repezi sub piston. În al doilea rând, inelele împiedică uleiul de sub piston să intre în spațiul de deasupra pistonului. Astfel, inelele din piston acționează ca etanșări. Inelul de piston inferior (inferior) se numește inel de raclere a uleiului, iar inelul superior (superior) se numește inel de compresie, adică asigură grad înalt comprimarea amestecului.
Când un amestec de combustibil-aer sau de combustibil intră în cilindru de la carburator sau injector, acesta este comprimat de piston atunci când se mișcă în sus și se aprinde descărcare electrică de la bujie (la un motor diesel, amestecul se aprinde spontan din cauza compresiei puternice). Gazele de ardere rezultate au un volum mult mai mare decât amestecul inițial de combustibil și, extinzându-se, împing brusc pistonul în jos. Astfel, energia termică a combustibilului este transformată într-o mișcare alternativă (sus-jos) a pistonului din cilindru.
Apoi, trebuie să convertiți această mișcare în rotație a arborelui. Se întâmplă astfel: în interiorul mantalei pistonului există un știft pe care este fixată partea superioară a bielei, aceasta din urmă este fixată pivotant pe manivela arborelui cotit. Arborele cotit se rotește liber rulmenți de susținere care se află în carter combustie interna... Când pistonul se mișcă, biela începe să rotească arborele cotit, din care cuplul este transmis transmisiei și - apoi prin sistemul de angrenaje - roților motoare.
Specificații motor - Specificații motor Când se deplasează în sus și în jos, pistonul are două poziții, care sunt numite centru mort... Punctul mort superior (PMS) este momentul ridicării maxime a capului și a întregului piston în sus, după care începe să se miște în jos; Centru mort inferior (BDC) - poziția cea mai de jos a pistonului, după care vectorul de direcție se schimbă și pistonul se grăbește în sus. Distanța dintre TDC și BDC se numește cursa pistonului, volumul părții superioare a cilindrului când pistonul este la PMS formează o cameră de ardere, iar volumul maxim al cilindrului când pistonul este în 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, de aceea în viața de zi cu zi se numește cilindree a motorului. Al doilea caracteristica esentiala orice motor cu ardere internă este raportul de compresie (CC), definit ca coeficientul împărțirii 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 arderii combustibilului-aer. amestec, 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 una în alta, 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 a pistonului. Dacă motorul este cu un singur cilindru, atunci există neuniformități în funcționarea sa: o accelerare bruscă a cursei pistonului în timpul arderii explozive a amestecului și decelerația acestuia pe măsură ce se apropie de BDC și mai departe. Pentru a opri această denivelare, pe arborele din afara carcasei motorului este instalat un disc masiv de volantă cu inerție mare, datorită căruia momentul de rotație a 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. Ele diferă în volum, număr de cilindri, putere, viteză de rotație, combustibil uzat (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 motor în 4 timpi, ce este? Într-adevăr, există și motoare în doi timpi. Dar sunt rar folosite pe mașini.
Motorul în patru timpi este numit datorită faptului că munca sa poate fi împărțită în patru părți, egale în timp. Pistonul se va mișca prin cilindru de patru ori - de două ori în sus și de două ori în jos. Cursa începe atunci când pistonul este la punctul său extrem de jos sau înalt. În mecanică, acesta se numește punct mort superior (TDC) și punct mort inferior (BDC).
Prima lovitură - lovitură de admisie
Prima cursă, cunoscută și sub numele de admisie, începe de la TDC (centrul mort superior). Mișcându-se în jos, pistonul aspiră în cilindru amestec aer-combustibil... Funcționarea acestei curse are loc atunci când supapa de admisie este deschisă. Apropo, există multe motoare cu mai multe supape de admisie. Numărul lor, dimensiunea, timpul petrecut în stare deschisă pot afecta semnificativ puterea motorului. Exista motoare in care in functie de apasarea pedalei de acceleratie se produce o crestere fortata a timpului in 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 atins punctul cel mai de jos, acesta începe să se ridice în sus, comprimând astfel amestecul care a intrat în cilindru la cursa de admisie. Amestecul de combustibil este comprimat la volumul camerei de ardere. Ce este această cameră? Spatiu liber intre top pistonul și partea superioară a cilindrului când pistonul se află în punctul mort superior se numește cameră de ardere. Supapele sunt complet închise în timpul acestei curse a motorului. Cu cât sunt închise mai strâns, cu atât compresia este mai bună. Este de mare importanță în în acest caz, starea pistonului, cilindrului, segmentelor pistonului. Dacă există goluri mari, atunci compresia 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. După cantitatea de compresie, se poate trage o concluzie despre gradul de uzură a motorului.
Al treilea ciclu - cursa de lucru
Al treilea ciclu este unul de lucru, începe de la TDC. Nu întâmplător i se spune muncitor. La urma urmei, în acest ciclu are loc acțiunea care face ca mașina să se miște. În acest ciclu, sistemul de aprindere intră în funcțiune. De ce acest sistem se numește așa? Da, pentru că ea este responsabilă pentru incendierea amestec de combustibil comprimat într-un cilindru într-o cameră de ardere. Funcționează foarte simplu - lumânarea sistemului dă o scânteie. Pentru dreptate, este de remarcat faptul că scânteia este emisă de la bujie cu câteva grade înainte ca pistonul să atingă punctul de sus. Aceste grade, într-un motor modern, sunt reglate automat de „creierul” mașinii.
După ce combustibilul se aprinde, are loc o explozie - acesta crește brusc în volum, forțând pistonul să se miște în jos. Supapele din această cursă a motorului, ca și în cea precedentă, sunt în stare închisă.
A patra măsură - ritmul de eliberare
A patra cursă a motorului, ultima este evacuarea. După ce a ajuns la punctul de jos, după cursa de lucru, supapa de evacuare a motorului începe să se deschidă. Pot exista mai multe astfel de supape, precum și supape de admisie. Mișcându-se în sus, pistonul elimină gazele de eșapament din cilindru prin această supapă - îl ventilează. Gradul de compresie în cilindri, eliminarea completă a gazelor de eșapament și cantitatea necesară de amestec combustibil-aer aspirat depind de funcționarea precisă a supapelor.
După a patra măsură, este rândul primei. Procesul se repetă ciclic. Și datorită ce are loc rotația - funcționarea motorului cu ardere internă pentru toate cele 4 timpi, ceea ce face ca pistonul să se ridice și să coboare în cursele de compresie, evacuare și admisie? Faptul este că nu toată energia primită în cursa de lucru este direcționată către mișcarea mașinii. O parte din energie este cheltuită pentru derularea volantului. Și el, sub influența inerției, întoarce arborele cotit al motorului, mișcând pistonul în perioada curselor „nefuncționale”.
Mecanism de distribuție a gazelor
Mecanismul de distribuție a gazelor (GRM) este proiectat pentru injecția de combustibil și gazele de eșapament în 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 cilindrilor, și o supapă deasupra capului. Superior Supapă de tren presupune amplasarea arborelui cu came în chiulasa (chiulasa). Există, de asemenea, mecanisme alternative de sincronizare a supapelor, cum ar fi o carcasă de sincronizare, un sistem desmodromic și un mecanism cu fază variabilă.
Pentru motoarele în doi timpi, sincronizarea supapelor se realizează folosind porturile de intrare și de evacuare din cilindru. Pentru motoarele în patru timpi, cel mai comun sistem este o supapă deasupra capului, care va fi discutată mai jos.
Dispozitiv de cronometrare
În partea superioară a blocului de cilindri se află o chiulasă (chiulasa) cu un arbore cu came, supape, împingătoare sau culbutori situate pe acesta. Roata de antrenare a arborelui cu came este situată în afara chiulasei. Pentru a exclude scurgerile ulei de motor de sub capacul supapei, se instalează o etanșare de ulei pe suportul arborelui cu came. Însuși capacul supapei montat pe garnitură rezistentă la ulei și benzină. Cureaua sau lanțul de distribuție sunt puse pe scripetele arborelui cu came și sunt antrenate de angrenajul arborelui cotit. Pentru a tensiona cureaua se folosesc role de tensionare, iar pentru lanț se folosesc pantofi de tensionare. De obicei curea de distribuție pompa sistemului de răcire cu apă este activată, arbore intermediar pentru sistemul de aprindere și tracțiunea pompei ridicate pompa de injectie sub presiune(pentru optiuni diesel).
CU partea opusă arbore cu came prin antrenare directă sau cu ajutorul unei curele, poate fi condus amplificator cu vid, servodirectie sau generator auto.
Arborele cu came este o osie cu came prelucrate pe ea. Camele sunt amplasate de-a lungul arborelui astfel încât în procesul de rotație, în contact cu ridicătoarele de supape, acestea să fie apăsate pe ele 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 antrenate de o singură curea de distribuție și lanț. Fiecare arbore cu came închide un tip de supapă de admisie sau de evacuare.
Supapa este presată de un culbutor (motoare timpurii) sau de un împingător. Există două tipuri de împingătoare. Primul este împingătorul, unde distanța este reglată de șaibe de calibrare, al doilea este împingătorul hidraulic. Împingătorul hidraulic înmoaie impactul asupra supapei datorită uleiului care se află în ea. Nu este necesară nicio ajustare a jocului camă-la-follower.
Principiul de funcționare al cronometrajului
Întregul proces de distribuție a gazului se reduce la rotația sincronă a arborelui cotit și a arborelui cu came. Precum și deschiderea supapelor de admisie și evacuare la un anumit punct din poziția pistoanelor.
Pentru a poziționa cu precizie arborele cu came în raport cu arborele cotit, semnele de aliniere... Înainte de a pune cureaua de distribuție, semnele sunt aliniate și fixate. Apoi cureaua este pusă, scripetele sunt „eliberate”, după care cureaua este tensionată cu role(e) de tensionare.
Când supapa este deschisă cu culbutorul se întâmplă următoarele: arborele cu came cu came „trece peste” culbutorul, care presează supapa, după trecerea camei, supapa se închide sub acțiunea unui arc. Supapele în acest caz sunt dispuse în formă de V.
Dacă în motor se folosesc împingătoare, atunci arborele cu came este situat direct deasupra împingătoarelor, atunci când se rotesc, apăsând cu camele pe ele. Avantajul unei astfel de curele de distribuție este zgomotul redus, prețul scăzut, mentenabilitatea.
V motor cu lanț intregul proces de distributie a gazelor este acelasi, doar la asamblarea mecanismului, lantul se pune pe arbore impreuna cu scripetele.
mecanism manivelă
Mecanism manivelă (abreviat în continuare - KShM) - mecanism motor. Scopul principal al KShM este de a converti mișcările alternative 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 din aliaje de aluminiu. Funcția principală a acestei părți este de a se transforma în munca mecanica modificarea presiunii gazului sau invers - creșterea presiunii din cauza mișcării alternative.
Pistonul este un fund, cap și fusta pliate împreună, care funcționează perfect diferite funcții... Coroana pistonului de formă plată, concavă sau convexă conține o cameră de ardere. Capul are caneluri canelate unde se afla segmentele pistonului (compresie si racleta de ulei). Inelele de compresie exclud pătrunderea gazelor în carter și piston inele raclete de ulei ajută la eliminarea excesului de ulei de pe pereții interiori ai cilindrului. Există două boturi în fustă pentru a găzdui știftul pistonului care conectează pistonul la biela.
Fabricat prin ștanțare sau oțel forjat (mai rar titan) biela are îmbinări articulate. Rolul principal al bielei este de a transmite forța pistonului către arborele cotit. Designul bielei presupune prezența unui cap superior și inferior, precum și a unei tije cu o secțiune în I. În capul superior și în boturi există un știft de piston rotativ ("plutitor"), iar capul inferior este pliabil, permițând astfel o legătură strânsă cu pivotul arborelui. Tehnologie moderna despicarea controlată a capului inferior permite o mare precizie de îmbinare a părților sale.
Volanul este instalat la capătul arborelui cotit. Astăzi, volantele cu două mase sunt utilizate pe scară largă, sub forma a două discuri, interconectate elastic. Roata inelară a volantului este direct implicată în pornirea motorului prin demaror.
Bloc cilindric și cap
Blocul cilindrilor și chiulasa sunt turnate din fontă (mai rar - aliaje de aluminiu). Mantai de racire, paturi pentru rulmenti arborelui cotit si arbori cu came, precum și puncte de atașare pentru dispozitive și ansambluri. Cilindrul însuși acționează ca ghid pentru pistoane. Chiulasa contine o camera de ardere, orificii de admisie si evacuare, gauri filetate speciale pentru bujii, bucse si scaune presate. Etanseitatea legaturii dintre blocul cilindrilor si cap este asigurata de o garnitura. În plus, chiulasa este acoperită cu un capac ștanțat, iar între ele, de regulă, este instalată o garnitură din cauciuc rezistent la ulei.
În general, pistonul, căptușeala cilindrului și biela formează grupul cilindru sau cilindru-piston al mecanismului manivelă. Motoare moderne poate avea până la 16 sau mai mulți cilindri.
Pentru un adevărat pasionat de mașini, o mașină nu este doar un mijloc de transport, ci și un instrument de libertate. Cu ajutorul unei mașini, poți ajunge oriunde în oraș, țară sau continent. Dar a avea o licență nu este suficient pentru un călător adevărat. Până la urmă, există încă multe locuri în care mobilul nu prinde și unde evacuatorii nu pot ajunge. În astfel de cazuri, în cazul unei avarii, toată responsabilitatea cade pe umerii șoferului.
Prin urmare, fiecare șofer ar trebui să înțeleagă cel puțin puțin despre structura mașinii sale și este necesar să înceapă cu motorul. Sigur modern companiile auto produc multe mașini cu diferite tipuri de motoare, dar cel mai adesea producătorii folosesc motoare cu ardere internă în proiectele lor. Au o eficiență ridicată și, în același timp, oferă fiabilitate ridicată munca întregului sistem.
Atenţie! În majoritatea articolelor științifice, motoarele cu ardere internă sunt abreviate ca motoare cu ardere internă.
Care sunt motoarele cu ardere internă
Înainte de a trece la un studiu detaliat al motorului cu ardere internă și al principiului lor de funcționare, să luăm în considerare ce sunt motoarele cu ardere internă. Există un punct important de făcut imediat. Peste 100 de ani de evoluție, oamenii de știință au venit cu multe tipuri de design, fiecare dintre ele având propriile sale avantaje. Prin urmare, pentru început, să evidențiem principalele criterii după care se pot distinge aceste mecanisme:
- În funcţie de metoda de creaţie amestec combustibil toate motoarele cu ardere internă sunt împărțite în carburator, gaz și dispozitive de injectie... Mai mult, aceasta este o clasă cu formare externă a amestecului. Dacă vorbim despre interior, atunci - acestea sunt diesel-uri.
- În funcție de tipul de combustibil, motorul cu ardere internă poate fi împărțit în benzină, gaz și motorină.
- Răcirea dispozitivului motorului poate fi de două tipuri: lichid și aer.
- Cilindrii pot fi situate atât unul față de celălalt, cât și sub forma literei V.
- Amestecul din interiorul cilindrilor poate fi aprins de o scânteie. Acest lucru se întâmplă în carburator și motoare cu ardere internă cu injecție sau prin ardere spontană.
Cel mai reviste auto iar printre exporturile auto profesionale, se obișnuiește să se clasifice motoarele cu ardere internă, în următoarele tipuri:
- Motor pe gaz. Acest dispozitiv este alimentat cu benzină. Aprinderea are loc forțat cu ajutorul unei scântei generată de o lumânare. Pentru dozarea amestecului combustibil-aer, carburator si sisteme de injectie... Aprinderea are loc la compresie.
- Motorină ... Motoarele cu acest tip de dispozitiv funcționează prin arderea motorinei. Principala diferență în comparație cu unitățile pe benzină este că combustibilul explodează din cauza creșterii temperaturii aerului. Acesta din urmă devine posibil datorită creșterii presiunii în interiorul cilindrului.
- Sisteme de gaz functioneaza cu propan-butan. Aprinderea este forțată. Gazul cu aer este furnizat în butelie. În caz contrar, dispozitivul unui astfel de motor cu ardere internă este similar cu un motor pe benzină.
Această clasificare este cea mai des folosită, indicând caracteristicile specifice ale sistemului.
Dispozitiv și principiu de funcționare
Dispozitiv motor cu ardere internă
Cel mai bine este să luați în considerare dispozitivul ICE folosind exemplul unui motor cu un singur cilindru. Partea principală a mecanismului este cilindrul. Conține un piston care se mișcă în sus și în jos. În același timp, există două puncte de control ale mișcării sale: superior și inferior. În literatura profesională, acestea sunt denumite BMT și BMT. Decodificarea este următoarea: puncte moarte de sus și de jos.
Atenţie! Pistonul este, de asemenea, conectat la arbore. Biela este biela.
Sarcina principală a bielei este de a converti energia care este generată ca urmare a mișcării în sus și în jos a pistonului în rotație. Rezultatul acestei transformări este deplasarea mașinii în direcția dorită. De asta este responsabil dispozitivul ICE. De asemenea, nu uitați de rețeaua de bord, al cărui lucru este posibil de energia generată de motor.
Volanul este atașat la capătul arborelui ICE. Asigură o rotație stabilă a arborelui cotit. Supapele de admisie și evacuare sunt situate în partea de sus a cilindrului, care, la rândul său, este acoperit de un cap special.
Atenţie! Supapele deschid și închid canalele corespunzătoare timpul potrivit.
Pentru a deschide supapele motorului cu ardere internă, asupra lor acționează camele arborelui cu came.
Acest lucru se întâmplă prin piesele de transmisie. Arborele în sine este antrenat de angrenajele arborelui cotit.Atenţie! Pistonul se mișcă liber în interiorul cilindrului, înghețând pentru un moment în punctul mort superior, apoi în jos.
Pentru ca dispozitivul ICE să funcționeze în Mod normal, amestecul combustibil trebuie furnizat intr-o proportie precis verificata. În caz contrar, incendiul nu poate apărea. Momentul în care are loc servirea joacă și el un rol uriaș.
Uleiul este necesar pentru a preveni uzura prematura piese din dispozitivul ICE. În general, întregul dispozitiv al unui motor cu ardere internă constă din următoarele elemente de bază:
- bujii,
- supape,
- pistoane,
- inele de piston,
- tije,
- arbore cotit,
- carter.
Interacțiunea acestor elemente de sistem permite dispozitivului ICE să genereze energia necesară pentru deplasarea mașinii.
Principiul de funcționare
Să luăm în considerare cum funcționează un motor cu ardere internă în patru timpi. Pentru a înțelege cum funcționează, trebuie să cunoașteți semnificația tactului. Aceasta este o anumită perioadă de timp în care acțiunea necesară funcționării dispozitivului este efectuată în interiorul cilindrului. Se poate micșora sau arde.
Loviturile ICE formează un ciclu de lucru, care, la rândul său, asigură funcționarea întregului sistem. În timpul acestui ciclu, energia termică este transformată în energie mecanică. Din acest motiv, are loc mișcarea arborelui cotit.
Atenţie! Ciclul de lucru este considerat complet după ce arborele cotit a făcut o revoluție. Dar această afirmație funcționează numai pentru motor în doi timpi.
Există o explicație importantă de făcut aici. În zilele noastre, mașinile folosesc în principal un dispozitiv cu motor în patru timpi. Astfel de sisteme sunt mai fiabile și mai performante.
A comite ciclu în patru timpi ai nevoie de două ture ale arborelui cotit. Acestea sunt patru mișcări ale pistonului în sus și în jos. Fiecare bară efectuează acțiuni în secvența exactă:
- admisie,
- comprimare,
- extensie,
- eliberare.
Penultima cursă se mai numește și cursa de lucru. Despre vârf și fund mortștii deja punctele. Dar distanța dintre ele înseamnă alta parametru important... Și anume, volumul motorului cu ardere internă... Poate varia în medie de la 1,5 până la 2,5 litri. Indicatorul se măsoară prin adăugarea datelor fiecărui cilindru.
În timpul primei jumătăți de tură, pistonul de la PMS se deplasează la BDC. în care supapă de admisie rămâne deschis, la rândul său, priza este închisă etanș. Ca rezultat al acestui proces, se formează un vid în cilindru.
Un amestec combustibil de benzină și aer intră în conducta de gaz a motorului cu ardere internă. Acolo se amestecă cu gazele reziduale. Ca urmare, se formează o substanță ideală pentru aprindere, care se pretează la comprimare în al doilea act.
Comprimarea are loc atunci când cilindrul este complet umplut cu amestecul de lucru. Arborele cotit își continuă revoluția și pistonul se mișcă de jos în punctul mort sus.
Atenţie! Cu o scădere a volumului, temperatura amestecului din interior cilindrul motorului creştere.
Expansiunea are loc în a treia măsură. Când compresia ajunge la concluzia sa logică, lumânarea generează o scânteie și are loc aprinderea. Într-un motor diesel, lucrurile funcționează puțin diferit.
În primul rând, în loc de lumânare, este instalată o duză specială, care injectează combustibil în sistem la a treia cursă. În al doilea rând, aerul este pompat în cilindru și nu un amestec de gaze.
Principiul de funcționare al unui motor diesel cu ardere internă este interesant prin faptul că combustibilul din acesta se aprinde de la sine. Acest lucru se întâmplă din cauza creșterii temperaturii aerului din interiorul cilindrului. Un rezultat similar se obține datorită compresiei, în urma căreia presiunea crește și temperatura crește.
Când combustibilul intră în cilindrul motorului cu ardere internă prin injector, temperatura din interior este atât de ridicată încât se aprinde de la sine. Când utilizați benzină, acest rezultat nu poate fi atins. Acest lucru se datorează faptului că se aprinde la mult mai mult temperatura ridicata.
Atenţie! În procesul de mișcare a pistonului de la microexplozia care a avut loc în interior, partea motorului cu ardere internă face o smucitură înapoi, iar arborele cotit se rotește.
Ultima cursă a unui motor cu ardere internă în patru timpi se numește admisie. Are loc în a patra jumătate de tură. Principiul său de funcționare este destul de simplu. Supapa de evacuare se deschide și toate produsele de ardere intră în el, de unde în conducta de gaze de eșapament.
Înainte de a intra în atmosferă, gazele de eșapament din trec de obicei printr-un sistem de filtrare. Acest lucru reduce la minimum daunele aduse mediului. Cu toate acestea, designul motoarelor diesel este încă mult mai ecologic decât cele pe benzină.
Dispozitive care permit creșterea performanței motorului cu ardere internă
De la inventarea primului motor cu ardere internă, sistemul a fost îmbunătățit constant. Dacă vă amintiți primele motoare ale mașinilor de serie, atunci acestea ar putea accelera până la un maxim de 50 de mile pe oră. Supercarurile moderne depășesc cu ușurință marcajul de 390 km. Oamenii de știință au reușit să obțină astfel de rezultate datorită integrării în dispozitivul motor. sisteme suplimentareși unele modificări de design.
O creștere mare a puterii la un moment dat a fost dată de mecanismul supapelor introdus în motorul cu ardere internă. Un alt pas evolutiv a fost amplasarea arborelui cu came în partea superioară a structurii. Acest lucru a redus numărul de piese mobile și a crescut productivitatea.
De asemenea, utilitatea nu poate fi refuzată sistem modern aprinderea motorului cu ardere internă. Oferă cea mai mare stabilitate posibilă. În primul rând, se generează o taxă, care este alimentată către distribuitor și din aceasta către una dintre lumânări.
Atenţie! Desigur, nu trebuie să uităm de sistemul de răcire, care constă dintr-un radiator și o pompă. Datorită acesteia, este posibil să se prevină supraîncălzirea în timp util a dispozitivului ICE.
Rezultate
După cum puteți vedea, dispozitivul unui motor cu ardere internă nu este deosebit de dificil. Pentru a o înțelege, nu aveți nevoie de cunoștințe speciale - este suficientă o simplă dorință. Cu toate acestea, cunoașterea principiilor de funcționare a ICE nu va fi cu siguranță de prisos pentru fiecare șofer.
Nu va fi o exagerare să spunem că majoritatea dispozitivelor autopropulsate astăzi sunt echipate cu motoare cu ardere internă de diferite modele, folosind diferite principii de funcționare. Oricum, dacă vorbim despre transport rutier... În acest articol vom arunca o privire mai atentă asupra motorului cu ardere internă. Ce este, cum funcționează această unitate, care sunt avantajele și dezavantajele ei, veți învăța citind-o.
Principiul de funcționare a motoarelor cu ardere internă
Principiul principal al funcționării ICE se bazează pe faptul că combustibilul (solid, lichid sau gazos) arde într-un volum de lucru special alocat în interiorul unității în sine, transformând energia termică în energie mecanică.
Amestecul de lucru care intră în cilindrii unui astfel de motor este comprimat. După aprinderea cu ajutorul unor dispozitive speciale, suprapresiune gaze care fac ca pistoanele cilindrilor să revină la poziția inițială. Acest lucru creează un ciclu de lucru constant care transformă energia cinetică în cuplu cu ajutorul unor mecanisme speciale.
Astăzi, un dispozitiv de motor cu ardere internă poate avea trei tipuri principale:
- numit adesea plămân;
- o unitate de putere în patru timpi pentru puteri mai mari și valori de eficienta;
- cu caracteristici de putere crescute.
În plus, există și alte modificări ale schemelor de bază care fac posibilă îmbunătățirea anumitor proprietăți ale centralelor electrice de acest tip.
Avantajele motoarelor cu ardere internă
Spre deosebire de unitățile de putere care asigură prezența camerelor externe, motorul cu ardere internă are avantaje semnificative. Principalele sunt:
- dimensiuni mult mai compacte;
- Mai mult rate mari putere;
- valori optime de eficienta.
Trebuie remarcat, vorbind despre motorul cu ardere internă, că acesta este un dispozitiv care în majoritatea covârșitoare a cazurilor permite utilizarea tipuri diferite combustibil. Ar putea fi benzină combustibil diesel, natural sau kerosen și chiar lemn obișnuit.
Această versatilitate i-a adus acestui concept de motor o popularitate binemeritată, omniprezentare și un lider cu adevărat global.
O scurtă excursie istorică
Este general acceptat că motorul cu ardere internă datează din istoria sa de la crearea unei unități cu piston de către francezul de Rivas în 1807, care folosea hidrogenul ca combustibil în stare de agregat gazos. Și deși dispozitivul ICE a suferit modificări și modificări semnificative de atunci, ideile de bază ale acestei invenții continuă să fie utilizate și astăzi.
Primul motor în patru timpi arderea internă a fost lansată în 1876 în Germania. La mijlocul anilor 80 ai secolului al XIX-lea, în Rusia a fost dezvoltat un carburator, care a făcut posibilă măsurarea alimentării cu benzină în cilindrii motorului.
Și la sfârșitul secolului înainte de trecut, celebrul inginer german a propus ideea de a aprinde un amestec combustibil sub presiune, ceea ce a crescut semnificativ puterea. Caracteristicile ICEși indicatorii de eficiență ai unităților de acest tip, care anterior lăsau de dorit. De atunci, dezvoltarea motoarelor cu ardere internă a mers în principal pe calea îmbunătățirii, modernizării și implementării diferitelor îmbunătățiri.
Principalele tipuri și tipuri de motoare cu ardere internă
Cu toate acestea, istoria de peste 100 de ani a unităților de acest tip a făcut posibilă dezvoltarea mai multor tipuri principale de centrale electrice cu ardere internă a combustibilului. Ele diferă unele de altele nu numai prin compoziția celor utilizate amestec de lucru, dar și caracteristici de design.
Motoare pe benzina
După cum sugerează și numele, unitățile din acest grup folosesc diferite tipuri de benzină ca combustibil.
La rândul său, așa centrale electrice se obișnuiește să se împartă în două grupuri mari:
- Carburator. În astfel de dispozitive, amestecul de combustibil este îmbogățit cu mase de aer într-un dispozitiv special (carburator) înainte de a intra în cilindri. Apoi se aprinde cu o scânteie electrică. Printre cei mai importanți reprezentanți de acest tip pot fi numite modele VAZ, al căror motor cu ardere internă este foarte pentru mult timp era exclusiv de tip carburator.
- Injecţie. Acesta este un sistem mai complex în care combustibilul este injectat în cilindri prin intermediul unui colector special și al injectoarelor. Se poate întâmpla ca mecanic, și prin intermediul unui dispozitiv electronic special. Sistemele de injecție directă Common Rail sunt considerate cele mai productive. Instalat pe aproape toate mașinile moderne.
Motoarele pe benzină cu injecție sunt considerate a fi mai economice și oferă mai mult Eficiență ridicată... Cu toate acestea, costul unor astfel de unități este mult mai mare, iar întreținerea și operarea sunt mult mai dificile.
Motoare diesel
În zorii existenței unor unități de acest tip, se putea auzi foarte des o glumă despre un motor cu ardere internă, că este un dispozitiv care mănâncă benzină ca un cal, dar se mișcă mult mai încet. Odată cu inventarea motorului diesel, această glumă și-a pierdut parțial relevanța. În principal pentru că motorina poate funcționa mult mai mult cu combustibil De calitate inferioară... Aceasta înseamnă că este mult mai ieftin decât benzina.
Principalul diferenta fundamentala Combustia internă este absența aprinderii forțate a amestecului de combustibil. Combustibilul diesel este injectat în cilindri prin duze speciale, iar picăturile individuale de combustibil sunt aprinse din cauza forței presiunii pistonului. Alături de beneficii motor diesel are de asemenea o serie de dezavantaje. Printre acestea se numără următoarele:
- mult mai puțină putere în comparație cu centralele pe benzină;
- dimensiuni mari și caracteristici de greutate;
- dificultăți de pornire în condiții meteorologice și climatice extreme;
- tracțiune insuficientă și tendință la pierderi nejustificate de putere, mai ales la viteze relativ mari.
În plus, repararea motorului cu ardere internă tip diesel, de regulă, este mult mai complicat și mai costisitor decât reglarea sau restabilirea performanței unei unități pe benzină.
Motoare pe gaz
În ciuda costului scăzut al gazelor naturale utilizate ca combustibil, dispozitivul unui motor cu ardere internă care funcționează pe gaz este incomparabil mai complicat, ceea ce duce la o creștere semnificativă a costului unității în ansamblu, la instalarea și funcționarea acesteia în special.
În centralele de acest tip, gazul lichefiat sau natural intră în butelii printr-un sistem de reductoare speciale, colectoare și duze. Aprinderea amestecului de combustibil are loc în același mod ca și în carburator instalatii de benzina, - cu ajutorul unei scântei electrice emanate din bujie.
Tipuri combinate de motoare cu ardere internă
Puțini oameni știu despre sisteme combinate GHEAŢĂ. Ce este și unde se aplică?
Desigur, nu este vorba despre modern vehicule hibride, capabil să funcționeze atât cu combustibil, cât și cu un motor electric. Motoare combinate arderea internă este de obicei numită astfel de unități care combină elemente ale diferitelor principii ale sistemelor de combustibil. Cel mai reprezentant luminos familiile de astfel de motoare sunt unități gaz-diesel. În ele, amestecul de combustibil intră în blocul ICE aproape în același mod ca în unitățile cu gaz. Dar combustibilul este aprins nu cu ajutorul unei descărcări electrice de la o lumânare, ci cu o porțiune de aprindere a motorinei, așa cum este cazul unui motor diesel convențional.
Întreținerea și repararea motoarelor cu ardere internă
În ciuda unei varietăți destul de mari de modificări, toate motoarele cu ardere internă au design și scheme de bază similare. Cu toate acestea, pentru a efectua întreținerea și repararea de înaltă calitate a unui motor cu ardere internă, este necesar să cunoașteți în detaliu structura acestuia, să înțelegeți principiile de funcționare și să puteți identifica problemele. Pentru aceasta, desigur, este necesar să se studieze cu atenție proiectarea motoarelor cu ardere internă. tipuri diferite, pentru a înțelege singur scopul anumitor piese, ansambluri, mecanisme și sisteme. Aceasta nu este o sarcină ușoară, dar foarte interesantă! Și cel mai important, lucrul potrivit.
Mai ales pentru mințile iscoditoare care doresc să înțeleagă în mod independent toate misterele și secretele aproape oricui vehicul, aproximativ schema circuitului Motorul cu ardere internă este prezentat în fotografia de mai sus.
Deci, am aflat ce este această unitate de putere.
Pe drumurile noastre, de cele mai multe ori puteți găsi mașini care consumă benzină și motorină. Momentul mașinilor electrice nu a venit încă. Prin urmare, vom lua în considerare principiul funcționării unui motor cu ardere internă (ICE). Trăsătură distinctivă este transformarea energiei exploziei în energie mecanică.
Când lucrați cu centrale electrice pe benzină, există mai multe moduri de a forma un amestec de combustibil. Într-un caz, acest lucru se întâmplă în carburator și apoi totul este alimentat în cilindrii motorului. Într-un alt caz, benzina este injectată prin duze speciale (injectoare) direct în colector sau camera de ardere.
Pentru înţelegere deplină Operațiunea ICE, trebuie să știți că există mai multe tipuri motoare moderne care și-au dovedit eficiența în muncă:
- motoare pe benzină;
- motoare diesel;
- instalatii de gaze;
- dispozitive gaz-diesel;
- opțiuni rotative.
Principiul de funcționare al ICE-urilor de aceste tipuri este practic același.
Lovituri de gheață
Fiecare conține combustibil, care, explodând în camera de ardere, se extinde și împinge un piston montat pe arborele cotit. În plus, această rotație prin intermediul mecanisme complementare iar nodurile sunt transferate pe roțile mașinii.
Ca exemplu, vom lua în considerare o benzină motor în patru timpi, deoarece el este cea mai comună versiune a centralei electrice în mașinile de pe drumurile noastre.
Deci tu:
- admisia se deschide și camera de ardere este umplută cu amestecul de combustibil preparat
- camera este etanșată și volumul acesteia scade în timpul cursei de compresie
- amestecul explodează și împinge pistonul, care primește un impuls de energie mecanică
- camera de ardere este eliberată de produsele de ardere
În fiecare dintre aceste etape ale operațiunii ICE au loc mai multe procese simultane. În primul caz, pistonul se află în poziția sa cea mai joasă, în timp ce toate supapele care alimentează combustibil sunt deschise. Următoarea etapă începe cu închiderea completă a tuturor orificiilor și mutarea pistonului în poziția maximă de sus. În acest caz, totul este comprimat.
După ce a ajuns din nou la poziția superioară extremă a pistonului, bujiei i se aplică tensiune și creează o scânteie, aprinzând amestecul pentru o explozie. Forța acestei explozii împinge pistonul în jos, în timp ce ieșirile se deschid și camera este curățată de reziduurile de gaz. Apoi totul se repetă.
Funcționarea carburatorului
Formarea amestecului de combustibil în mașinile din prima jumătate a secolului trecut a avut loc cu ajutorul unui carburator. Pentru a înțelege cum funcționează un motor cu ardere internă, trebuie să știți ce au proiectat inginerii auto sistem de alimentare astfel încât amestecul deja preparat a fost alimentat în camera de ardere.
Dispozitiv carburator
Formarea sa a fost efectuată de carburator. A amestecat benzină și aer în proporțiile potrivite și a trimis totul în cilindri. Această simplitate relativă a designului sistemului ia permis să rămână o parte de neînlocuit pentru o lungă perioadă de timp. unități pe benzină... Dar mai târziu, deficiențele sale au început să prevaleze asupra avantajelor și nu au asigurat cerințele tot mai mari pentru mașini în general.
Dezavantajele sistemelor de carburator:
- nu există nicio modalitate de a oferi moduri economice în cazul schimbărilor bruște ale modurilor de conducere;
- depășirea limitelor Substanțe dăunătoareîn gazele de evacuare;
- putere redusă a mașinilor din cauza inconsecvenței amestecului preparat cu starea mașinii.
Au încercat să compenseze aceste neajunsuri prin alimentarea directă cu benzină prin injectoare.
Funcționarea motoarelor cu injecție
Principiul de funcționare motor cu injecție consta in injecție directă benzina in galeria de admisie sau o cameră de ardere. Din punct de vedere vizual, totul este asemănător cu funcționarea unei instalații diesel, atunci când alimentarea este contorizată și numai la cilindru. Singura diferență este că unitățile de injecție au bujii instalate.
Design injector
Etapele de funcționare ale motoarelor cu injecție directă pe benzină nu diferă de versiunea cu carburator. Singura diferență este în locul în care s-a format amestecul.
Datorită acestei opțiuni de proiectare, avantajele unor astfel de motoare sunt asigurate:
- o crestere a puterii de pana la 10% cu caracteristici tehnice asemanatoare cu cea a carburatorului;
- economii notabile la benzină;
- îmbunătăţire performanța de mediu asupra emisiilor.
Dar cu asemenea avantaje, există și dezavantaje. Principalele sunt întreținerea, întreținerea și personalizarea. Spre deosebire de carburatoare, care pot fi dezasamblate, asamblate și reglate în mod independent, injectoarele necesită echipament special scump și un număr mare de senzori diferiți instalați în mașină.
Metode de injectare a combustibilului
Pe parcursul evoluției alimentării cu combustibil a motorului, a existat o abordare constantă a acestui proces cu camera de ardere. În cele mai multe motoare moderne cu ardere internă a avut loc o fuziune a punctului de alimentare cu benzină și a locului de ardere. Acum amestecul nu se mai formează în carburator sau galeria de admisie, ci este injectat direct în cameră. Luați în considerare toate opțiunile pentru dispozitivele de injecție.
Opțiune de injecție într-un singur punct
Cea mai simplă opțiune de design arată ca injecția de combustibil printr-o singură duză în galeria de admisie. Diferența cu carburatorul este că carburatorul furnizează amestecul finit. În versiunea cu injecție, combustibilul este furnizat prin injector. Beneficiul este economiile la cheltuieli.
Opțiune de livrare a combustibilului într-un singur punct
Această metodă formează și amestecul în afara camerei, dar folosește senzori care alimentează direct fiecare cilindru prin galeria de admisie. Aceasta este o opțiune de utilizare a combustibilului mai economică.
Injectare directă în cameră
Această opțiune de până acum face cea mai eficientă utilizare a oportunităților proiectarea injecției... Combustibilul este pulverizat direct în cameră. Datorită acestui fapt, nivelul emisiilor nocive este redus, iar mașina primește, pe lângă economii mai mari la benzină, și putere sporită.
Fiabilitatea crescută a sistemului reduce impactul negativ asupra întreținerii. Dar astfel de dispozitive au nevoie de combustibil de înaltă calitate.
Motorul este, fără îndoială, cea mai importantă parte a unei mașini. Într-adevăr, fără motor, mașina nu se va clinti, dar fără roți nici nu vei merge departe, așa că nu vom împărți sistemele auto după importanță, ci doar încercăm să aflăm puțin mai multe despre un motor de mașină.
Motor Este o centrală electrică, o sursă de energie pentru o mașină. Este folosit pentru ca mașina să își poată îndeplini funcția principală - transportul de mărfuri și pasageri, dar în plus, energia generată de motor este utilizată pentru a asigura funcționarea tuturor sistemelor auxiliare, de exemplu, pentru funcționarea aerului. balsam.
Cu toate acestea, toate sisteme auxiliare sunt alimentate de obicei cu energie electrică generată de un generator sau extrasă din baterii. Dar generatorul este condus doar de motor, transferându-i energia mecanică a rotației arborelui.
Pentru a asigura deplasarea mașinii, se folosește și energia mecanică a arborelui motor, care este transmisă de la motor la roți prin transmisie.
Adică, de fapt, motorul este necesar pentru a transforma orice tip de energie în energie mecanică de rotație a arborelui, care este transmisă roților printr-un sistem de legături mecanice, făcând mașina să se miște.
Motor cu combustie interna
Când vorbim despre un motor de mașină, de cele mai multe ori ne imaginăm un motor cu ardere internă, care folosește benzină, motorină, gaz drept combustibil și, mai nou, se încearcă și hidrogenul.
Într-un motor cu ardere internă, după cum ați putea ghici, energia eliberată în timpul arderii substanțelor inflamabile este transformată în energie mecanică. Modelele motoarelor cu ardere internă pot diferi, există motoare cu piston, rotative și cu turbină cu gaz.
Dar principiul muncii lor rămâne neschimbat. Energia eliberată în timpul arderii combustibilului este convertită în cele din urmă în energie mecanică de rotație a arborelui motorului și este transmisă printr-un sistem de legături mecanice către roți, determinându-le să se rotească.
Principalul dezavantaj al motoarelor cu ardere internă este respectarea mediului. Când combustibilul este ars, sunt emise multe substanțe nocive. Excepție de la aceasta este hidrogenul, al cărui produs de ardere este apa obișnuită, dar problema utilizării sale astăzi este costul ridicat, deși este probabil ca în viitor să fie principalul tip de combustibil.
Dar motoarele cu ardere internă nu sunt singurele motoare de mașină.
Motor electric
Există mașini care folosesc electricitatea ca sursă de energie. Cel mai popular și cel mai apropiat mod de transport auto, alimentat cu energie electrică, este cunoscutul troleibuz.
Dar nu o puteți numi o mașină cu drepturi depline, deoarece troleibuzul se poate mișca doar de-a lungul firelor întinse, de la care este alimentat de electricitate.
Dar probabil ați auzit de mașini numite vehicule electrice. Vehiculele electrice sunt vehicule în care calitatea de unitate de putere se foloseste un motor electric.
Motorul electric, după cum înțelegeți, funcționează cu energie electrică, pe care o primește, de regulă, de la baterii reîncărcabile.
Mașinile electrice au multe avantaje față de mașinile care folosesc motoare cu ardere internă.
Sunt prietenoase cu mediul, practic silențioase (ceea ce nu este întotdeauna un plus), iau rapid viteză, nu au nevoie de cutie de viteze, poți chiar să faci fără transmisie dacă pui motoare pe fiecare dintre roți. Adică, astfel de mașini ar putea fi mult mai ieftine decât mașinile cu motoare cu ardere internă dacă s-au răspândit.
Există însă două puncte esențiale care limitează foarte mult utilizarea motoarelor electrice pt mașini moderne... Până acum, nu au fost inventate baterii care să poată stoca o cantitate suficientă de energie electrică.
Adică, autonomia unui vehicul electric astăzi este limitată la câteva zeci de kilometri. Dacă nu aprindeți farurile, casetofonul radio, aerul condiționat, atunci puteți conduce până la sute de kilometri, dar totuși este foarte puțin. De aproximativ 5-6 ori mai puțin decât cu o singură umplere cu benzină. Cu toate acestea, dezvoltatorii lucrează constant la acest lucru și este posibil ca atunci când citiți aceste rânduri, să existe deja o mașină electrică cu o rezervă de putere de peste 500 km.
Dar chiar și o mică rezervă de putere nu ar fi atât de teribilă dacă nu ar fi timpul necesar reîncărcării bateriilor. Dacă alimentarea cu benzină, motorină sau gaz durează 5-10 minute, atunci bateriile vor trebui încărcate timp de 12 ore, sau chiar o zi.
Prin urmare, în timp ce mașinile electrice pot fi folosite doar pentru călătorii scurte prin oraș, după care se încarcă toată noaptea.
Trenuri de propulsie hibride
Dar avantajul motoarelor electrice față de motoarele cu ardere internă este atât de mare încât dorința de a le folosi cel puțin parțial a dus la apariția centralelor hibride, care sunt acum destul de activ utilizate în mașini.
Centralele hibride sunt un motor cu ardere internă și un motor electric combinate pe o singură mașină (de regulă, sunt 4 dintre ele, câte unul pentru fiecare roată). Aceste mașini se numesc mașini hibride.
Există trei scheme de plante hibride.
În primul, energia motorului cu ardere internă este utilizată exclusiv pentru generarea de energie electrică folosind un generator. Și deja de la generator, energia este transferată la încărcarea bateriilor și la motoarele electrice, care asigură rotirea roților.
Dar o altă schemă este mai populară. În a doua schemă, tracțiunea se realizează atât de la motorul cu ardere internă, cât și de la motoarele electrice. Motoarele cu ardere internă și motoarele electrice pot fi utilizate atât independent, cât și împreună.
A treia opțiune este o combinație între prima și a doua.