De aproximativ o sută de ani, în întreaga lume, principala unitate de putere pe mașini și motociclete, tractoare și combine, alte echipamente este motorul combustie interna... Înlocuirea motoarelor la începutul secolului XX ardere externă(abur), iar în secolul douăzeci și unu rămâne cel mai rentabil tip de motor. În acest articol, vom arunca o privire mai atentă asupra dispozitivului, principiului de funcționare a diferitelor tipuri de motoare cu ardere internă și principalele sale sisteme de suport.
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 munca mecanica... Principiul de funcționare al motorului cu ardere internă se bazează pe efectul fizic al expansiunii termice a gazelor, care se formează în timpul arderii. amestec 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 manivelă care transferă energia de mișcare arborelui cotit. Motoare cu piston sunt împărțite, la rândul lor, în
- carburatorîn care aer amestec de combustibil format în carburator, injectat în cilindru și aprins acolo de scânteia de la bujie;
- injecţie in care amestecul este alimentat direct in galeria de admisie, prin duze speciale, sub control unitate electronică controlează și, de asemenea, se aprinde 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 motoare de acest tip energia termică este transformată în lucru mecanic prin rotația gazelor de lucru ale unui rotor de formă și profil special. Rotorul se deplasează 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 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, mașini cu motoare cu piston rotativ face doar Mazda. O serie experimentală de mașini cu un motor cu turbină cu gaz a fost produsă de „Chrysler”, dar asta 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 „cuceritorilor dominatie mondiala»Motoare cu ardere internă cu piston.
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 amestec combustibilși gazele reziduale;
- 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, acesta este injectat în cilindrii săi prin supapele de admisie amestec aer-combustibilși se aprinde acolo de la scânteia bujiei. 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 în o anumită secvență... După numărul de căpușe dintr-un lucrător Ciclul ICE 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 a 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 motorului cu ardere internă
- Principiul de funcționare al unui motor în doi timpi
Când motorul pornește, pistonul, purtat de rotația arborelui cotit, începe să se miște. De îndată ce 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 (TDC), o scânteie de la o lumânare aprindere electronică aprinde amestecul combustibil-aer. Expandându-se instantaneu, vaporii de combustibil arși împing rapid pistonul înapoi în jos centru mort.
În acest moment, supapa de evacuare se deschide, prin care este încins fumurile de trafic scos 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 pe o anumită unitate de timp. Pierderile prin frecare sunt minime. 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 se înlocuiește supapa trenului distribuția gazului, în cursul mișcării sale în anumite momente, deschiderea și închiderea orificiilor de intrare și ieșire de lucru din cilindru. Cel mai prost schimb de gaze în comparație cu un motor în patru timpi este principalul dezavantaj al unui sistem ICE în doi timpi. În momentul îndepărtării gazelor de eșapament, se pierde nu numai un anumit procent din substanța de lucru, ci și din putere.
Sfere aplicație practică motoare cu ardere internă în doi timpi, mopede și scutere din oțel; motoare de bărci, mașini de tuns iarba, drujbe, etc. echipamente cu putere redusă.
Aceste neajunsuri sunt lipsite motoare cu ardere internă în patru timpi, care, în diverse 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 unui mecanism de distribuție a gazelor se asigură sincronizarea mecanică a funcționării supapelor de admisie și evacuare cu turația 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 - 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 spre 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 inconjurator... 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. Părți componente sistemele de aprindere sunt:
- Alimentare electrică... La pornirea motorului, aceasta este acumulator, iar în timpul funcționării sale - un generator.
- Comutator sau comutator de aprindere... Anterior a fost mecanic, dar în anul trecut din ce în ce mai electric dispozitiv de contact pentru alimentarea tensiunii electrice.
- Stocare a energiei... O bobină, sau autotransformatorul, 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 fiecăruia dintre cilindri.
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 şi prepararea unui amestec combustibil. Trebuie remarcat faptul că în motoare cu carburator din trecut, sistemul de admisie este format dintr-un canal de aer si filtru de aer... Și asta e tot. Parte sistem de admisie mașinile moderne, tractoarele și alte echipamente includ:
- Admisie a aerului... Este o conductă de ramură care este convenabilă pentru toată lumea motor specific forme. 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... aceasta consumabil, conceput pentru a curăța aerul care intră în motor de praf și particule solide, întârzierea acestora pe filtru.
- Clapetei de accelerație... Supapă de aer concepută pentru a regla debitul cantitatea potrivită aer. Mecanic este activat prin apăsarea pedalei de accelerație și înăuntru tehnologie moderna- folosirea electronicii.
- Galerie de admisie... Distribuie fluxul de aer către cilindrii motorului. A da flux de aer pentru distribuția dorită se folosesc clapete speciale de admisie și un amplificator de vid.
Sistem de combustibil sau sistem Sursa de alimentare ICE, „Responsabil” pentru neîntrerupt alimentare cu combustibil pentru formarea unui amestec combustibil-aer. Sistemul de combustibil include:
- Rezervor de combustibil- un rezervor pentru depozitarea benzinei sau motorinei, cu dispozitiv de admisie a combustibilului (pompa).
- Conducte de combustibil- un set de țevi 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 de control electronic(ECU) formarea și injectarea amestecului - in motoare cu injecție acest dispozitiv este „responsabil” pentru sincron și munca eficienta privind formarea și alimentarea unui amestec combustibil la motor.
- Pompă de combustibil - dispozitiv electric pentru pomparea benzinei sau a motorinei în conducta de combustibil.
- Filtrul de combustibil este un consumabil pentru purificarea suplimentară a combustibilului în timpul transportului său 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 de stocare ulei 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 furnizează către detaliile de care ai nevoie motor prin canale speciale forate - „linii”. Sub acțiunea 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 sistem de evacuare constă din următoarele părți (în ordinea gazelor de eșapament din motor):
- O galerie de evacuare. Acesta este un sistem de țevi din fontă la temperatură înaltă, care primește gazele de evacuare 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 o scădere a 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 multiple schimbări 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 ieftineîncă aplicat sistem de aer răcirea motorului - prin fluxul de aer care se apropie, atunci, desigur, nu este suficient pentru echipamente mai puternice. Lucrează aici sistem fluid răcire proiectată pentru luând căldură în exces la motor şi reducerea sarcinilor termice asupra detaliilor sale.
- Radiator sistemul de răcire servește la transferul excesului de căldură către mediu. Este format dintr-un număr mare de tuburi curbate din aluminiu, cu nervuri pentru disiparea 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 optima lichid de răcire pornindu-l într-un „cerc mic”, ocolind radiatorul (cu motorul rece) și prin „ cerc mare", Prin radiator - cu un motor cald.
Lucrarea bine coordonată a acestor sisteme auxiliare asigură puterea maximă a motorului cu ardere și fiabilitatea acestuia.
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.
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. În orice caz, dacă vorbim de 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 sale, 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 acestuia 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.
Azi Dispozitiv ICE 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 circuitelor de bază care fac posibilă îmbunătățirea anumitor proprietăți ale centralelor electrice de acest tip.
Avantajele motoarelor cu ardere internă
Spre deosebire de unități de putere, prevăzând 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 ia adus acestui concept de motor o popularitate binemeritată, omniprezentare și un lider cu adevărat global.
O scurtă excursie istorică
Este în 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 de atunci dispozitivul ICE a suferit modificări și modificări semnificative, ideile de bază ale acestei invenții continuă să fie utilizate și astăzi.
Primul motor cu ardere internă în patru timpi a fost lansat 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 înainte de a intra în cilindri. dispozitiv special(carburator). Apoi se aprinde cu o scânteie electrică. Printre cei mai proeminenți reprezentanți ai acestui tip se numără modelele VAZ, al căror motor cu ardere internă este foarte perioadă lungă de 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 special dispozitiv electronic... Cele mai productive sisteme sunt considerate directe injecție directă Common Rail. 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 avantaje, motorul diesel are și o serie de dezavantaje. Printre acestea se numără următoarele:
- mult mai putina putere comparativ 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.
De asemenea, renovare Diesel ICE tipul, 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.
Pe centralele electrice de acest tip, lichefiate sau gaz natural intră în cilindri printr-un sistem de cutii de viteze 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 combinat sisteme ICE... Ce este și unde se aplică?
Desigur, nu vorbim despre mașini hibride moderne care pot funcționa atât cu combustibil, cât și cu un motor electric. Motoarele cu ardere internă combinată sunt de obicei numite 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 oferi servicii de calitate și Reparatie gheata, trebuie să-i cunoașteți în detaliu structura, să înțelegeți principiile de funcționare și să fiți capabil să identificați 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.
Majoritatea covârșitoare a mașinilor folosesc derivate din petrol ca combustibil pentru motoare. Când aceste substanțe sunt arse, se eliberează gaze. V spațiu restrâns ele creează presiune. Un mecanism complex percepe aceste sarcini și le transformă mai întâi în mișcare de translație și apoi în mișcare de rotație. Principiul de funcționare al unui motor cu ardere internă se bazează pe acesta. În plus, rotația este deja transmisă roților motoare.
Motor cu piston
Care este avantajul unui astfel de mecanism? Ce a dat noul principiu de funcționare al motorului cu ardere internă? În prezent, nu doar mașinile sunt echipate cu acesta, ci și vehiculele agricole și de încărcare, locomotive de tren, motociclete, mopede, scutere. Motoarele de acest tip sunt instalate pe echipament militar: tancuri, vehicule blindate de transport de trupe, elicoptere, bărci. Vă puteți aminti, de asemenea, despre drujbe, motocositoare, motopompe, substații generatoare și altele echipamente mobileîn care se utilizează motorină, benzină sau un amestec de gaze pentru funcționare.
Înainte de inventarea principiului arderii interne, combustibilul, de obicei solid (cărbune, lemn), era ars într-o cameră separată. Pentru aceasta s-a folosit un cazan, care a încălzit apa. Aburul a fost folosit ca sursă principală de forță motrice. Astfel de mecanisme erau masive și dimensionale. Au fost folosite pentru echiparea locomotivelor de locomotive cu abur și a navelor cu motor. Invenția motorului cu ardere internă a făcut posibilă reducerea semnificativă a dimensiunilor mecanismelor.
Sistem
Când motorul funcționează, au loc în mod constant o serie de procese ciclice. Ele trebuie să fie stabile și să aibă loc într-o perioadă de timp strict definită. Această condiție asigură operatiune delicata toate sistemele.
Pentru motoarele diesel, combustibilul nu este precondiționat. Sistemul de alimentare cu combustibil îl livrează din rezervor și este alimentat în interior presiune ridicataîn cilindri. Benzina este preamestecată cu aer pe parcurs.
Principiul de funcționare al unui motor cu ardere internă este astfel încât sistemul de aprindere aprinde acest amestec, iar mecanismul manivelă primește, transformă și transferă energia gazelor către transmisie. Sistemul de distribuție a gazelor eliberează produsele de ardere din cilindri și le scoate în afara vehiculului. Pe parcurs, sunetul de evacuare este redus.
Sistemul de lubrifiere oferă posibilitatea de a roti părțile în mișcare. Cu toate acestea, suprafețele de frecare se încălzesc. Sistemul de răcire se asigură că temperatura nu depășește valori admisibile... Deși toate procesele au loc în mod automat, mai trebuie urmărite. Aceasta este asigurată de sistemul de control. Transmite date către telecomanda din cabina șoferului.
Un mecanism suficient de complex trebuie să aibă un corp. Principalele componente și ansambluri sunt montate în el. Echipament optional pentru sistemele care ii asigura functionarea normala, este amplasat in apropiere si montat pe suporturi detasabile.
Mecanismul manivela este situat în blocul cilindrilor. Sarcina principală de la gazele combustibile arse este transferată pe piston. Este conectat cu o biela arbore cotit care converteşte mișcare de translațieîn rotație.
Blocul contine si un cilindru. Pistonul se deplasează de-a lungul planului său interior. Pe el sunt tăiate caneluri, în care sunt plasate inele O... Acest lucru este necesar pentru a minimiza distanța dintre avioane și pentru a crea compresie.
Chiulasa este atașată la partea superioară a corpului. Mecanismul de distribuție a gazului este montat în el. Este alcătuit dintr-un arbore cu excentrice, culbutori și supape. Deschiderea și închiderea lor alternative asigură intrarea combustibilului în interiorul cilindrului și apoi eliberarea produselor de ardere uzate.
Tava blocului cilindrilor este montată pe partea inferioară a corpului. Uleiul curge acolo după ce lubrifiază rosturile de frecare ale părților ansamblurilor și mecanismelor. Există și canale în interiorul motorului prin care circulă lichidul de răcire.
Principiul de funcționare a motorului cu ardere internă
Esența procesului este transformarea unui tip de energie în altul. Acest lucru se întâmplă atunci când combustibilul este ars în spațiul restrâns al cilindrului motorului. Gazele eliberate în timpul acestei se extind și se creează o presiune în exces în spațiul de lucru. Este perceput de piston. Se poate mișca în sus și în jos. Pistonul este conectat la arborele cotit prin intermediul unei biele. De fapt, acestea sunt părțile principale ale mecanismului manivelei - unitatea principală responsabilă pentru transformarea energiei chimice a combustibilului în mișcare de rotație a arborelui.
Principiul de funcționare al unui motor cu ardere internă se bazează pe cicluri alternative. Când pistonul se mișcă în jos, se lucrează - arborele cotit se rotește la un anumit unghi. Un volant masiv este fixat la un capăt al acestuia. După ce a primit accelerație, continuă să se miște prin inerție, iar aceasta rotește și arborele cotit. Acum biela împinge pistonul în sus. Ocupă o poziție de lucru și este din nou gata să preia energia combustibilului aprins.
Particularități
Principiul de funcționare ICE de autoturisme mașinile se bazează cel mai adesea pe conversia energiei benzinei combustibile. Camioane, tractoare și echipament special echipat în principal cu motoare diesel. Gazul lichefiat poate fi folosit și ca combustibil. Motoare diesel nu au sistem de aprindere. Aprinderea combustibilului are loc din presiunea creată în camera de lucru a cilindrului.
Ciclul de lucru poate fi efectuat cu una sau două rotații ale arborelui cotit. În primul caz, există patru timpi: admisia și aprinderea combustibilului, cursa de lucru, compresia, eliberarea gazelor de eșapament. Motor în doi timpi combustie interna ciclu complet efectuează într-o singură rotație a arborelui cotit. În acest caz, într-o singură cursă, combustibilul este injectat și comprimat, iar în al doilea - aprindere, cursă de lucru și evacuarea gazelor de eșapament. Rolul mecanismului de distribuție a gazului în motoarele de acest tip este jucat de piston. Mișcându-se în sus și în jos, deschide alternativ orificiile de admisie și evacuare a combustibilului.
cu exceptia motoare cu ardere internă cu piston mai sunt turbina, jet si motoare combinate combustie interna. Transformarea energiei combustibilului din ele în mișcarea înainte a vehiculului se realizează conform altor principii. Designul motorului și al sistemelor auxiliare este, de asemenea, semnificativ diferit.
Pierderi
În ciuda faptului că motorul cu ardere internă se distinge prin fiabilitatea și stabilitatea de funcționare, eficiența sa nu este suficient de mare, așa cum ar părea la prima vedere. În dimensiunea matematică Eficiența motorului arderea internă este în medie de 30-45%. Acest lucru sugerează că cea mai mare parte a energiei combustibilului ars este risipită.
Eficiența celor mai buni motoare pe benzină poate fi doar 30%. Și numai diesel-uri economice masive, care au multe mecanisme complementare iar sistemele pot converti eficient până la 45% din energia combustibilului în termeni de putere și muncă utilă.
Proiectarea unui motor cu ardere internă nu poate elimina pierderile. O parte din combustibil nu are timp să ardă și pleacă cu gazele de eșapament. Un alt element de pierdere este consumul de energie pentru depășirea diferitelor tipuri de rezistențe în timpul frecării suprafețelor de îmbinare ale pieselor ansamblurilor și mecanismelor. Și o parte mai este cheltuită pentru activarea sistemelor de motor care asigură funcționarea normală și neîntreruptă a acestuia.
Asemenea marcaje pot fi găsite adesea pe site-uri dedicate subiecte 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, caracteristica principală care 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 activ acest moment celebru și popular, este un motor cu piston. Prin urmare, dezasamblarea și studiul principiului de funcționare vor fi luate în considerare tocmai pe exemplul său. Si in schema generala iar natura lucrării 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 laturi pozitive, sunt și destule neajunsuri. 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 specii alternative combustibilul poate fi folosit gaz natural, combustibil 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 urmelor, acest motor absent 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. Colaborare a acestor sisteme sau complexe, asigură formarea așa-numitei mase combustibil-aer. Locul principal în sistem de alimentare alocate sistemului de injectie.
Aprinderea realizează aprinderea forțată a amestecului de mai sus la motoarele pe benzină. V proces diesel puțin mai ușor, deoarece amestecul se autoaprinde.
Lubrifierea vă permite să eliberați stresul din părțile între care apare frecarea. Pentru mecanisme de răcire în timp util și Piese ICE sistemul de răcire răspunde. Unul dintre funcții importante indeplineste sistem de evacuare, care vă permite să eliminați gazele reziduale și, de asemenea, le reduce zgomotul și toxicitatea.
COURTE, adică sistemul de management al motorului oferă control electronicși controlul tuturor sistemelor motorii și al 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 lucru, se realizează mișcarea pistoanelor în cilindri.
Lucrează pentru toată lumea motoare cu piston rulează ciclic. Adică, fiecare ciclu are loc în câteva rotații ale arborelui și, în consecință, include patru cicluri. Așa-zisul motoare în patru timpi... Lista curselor: admisie, compresie, cursa de lucru, evacuare.
Când se execută lucrul cursei de admisie și cursei, mișcarea pistonului este în jos. Din această cauză, ciclul nu este același în fiecare dintre cilindri. Având în vedere acest lucru, se obține o funcționare lină și uniformă a motorului. Există, de asemenea motoare în doi timpi, în ele 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.
Ciclu de compresie
În timpul compresiei, supapele de admisie corespunzătoare sunt închise și amestecul aer/combustibil din cilindri este comprimat.
Cursa de lucru
Această cursă este însoțită 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 lucrării ultimei măsuri, deschideți supapele de evacuare mecanism prin care sunt eliminate gazele de evacuare. Ulterior, acestea sunt curățate, zgomot redus și răcit. Ulterior, gazele sunt trimise în atmosferă.
Dacă analizezi cu atenție informațiile citite, poți înțelege de ce ICE-urile au un coeficient mic acțiune utilă... 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.
Printre motoarele utilizate în prezent, precum și promițătoare pentru utilizarea în transportul rutier, trebuie remarcate următoarele tipuri:
1. Motoare cu ardere internă, care se împart în piston și piston rotativ.
2. Motoare cu turbine cu gaz(GTE).
3. Motoare cu ardere externă (motoare cu abur, Stirling).
4. Motoare electrice.
5. Motoare criogenice.
6. Motoare inerțiale.
Motoarele cu ardere internă (ICE) sunt în prezent cele mai comune motoare de automobile. La aceste motoare, combustibilul arde direct în interiorul corpului de lucru - cilindrul (la motoarele cu piston) sau în cavitatea formată de rotor și corp (în motoare rotative). Principalul avantaj al motorului cu ardere internă este efectul direct al produselor de ardere asupra pistonului. Acest lucru face posibilă atingerea unor valori relativ ridicate ale eficienței termice (TEC).
Eficiența ridicată (în comparație cu alte tipuri de motoare termice) a motoarelor cu ardere internă, posibilitatea de a le construi într-o gamă largă de capacități, pornire destul de rapidă, greutate și dimensiune redusă, cost relativ scăzut și o resursă mare au a dus la răspândirea lor pe scară largă în diverse domenii de activitate. În prezent, ICE-urile sunt practic singurul tip de motoare din unitățile de putere nu numai ale mașinilor, ci și ale tractoarelor, mașinilor agricole, rutiere, mașinilor de construcții. Centralele maritime, locomotive și aeronave de putere mică sunt de obicei reprezentate de diferite tipuri de motoare cu ardere internă.
Aplicații ICE
Motoarele alternative și combinate, în funcție de scopul lor, sunt fabricate cu o putere de la câteva sute de wați la 40.000 kW. Principalele domenii de aplicare a acestora:
1. Transport auto, tractoare, mașini agricole etc.
2. Transport feroviar, incl. trenuri de putere.
3. Flotă maritimă și fluvială, bărci.
4. Aviația cu motoare ușoare.
5. Constructii, echipamente rutiere (excavatoare, buldozere, raclete, gredere, macarale mobile, compresoare, centrale mobile etc.).
6. Industria electrică staționară.
7. Acționarea compresoarelor, pompelor pe conducte, în instalații de foraj.
8. Modele și instalații model.
9. Echipament militar și special.
Clasificarea motoarelor cu ardere internă.
Semne Clasificarea ICE pot fi diferite și sunt determinate atât de scopul, de caracteristicile aplicării practice, cât și de principiile construcției, elementele structurale etc. Prin urmare, cu anumite convenții, trebuie remarcate următoarele principii și semne general acceptate ale clasificării motoarelor cu piston. .
1. După programare: staționar, portabil, transport (auto, tractor, navă, aviație etc.).
2. După tipul de combustibil utilizat: combustibil ușor, combustibil greu, gazos, motoare multicombustibil.
3. După metoda de încărcare a cilindrilor: motoare în patru timpi și în doi timpi.
4. Prin metoda de formare a amestecului: motoare cu formare externă și internă a amestecului.
5. Prin metoda de aprindere a amestecului: motoare cu aprindere prin scânteie și motoare cu aprindere prin compresie.
6. După dispunerea constructivă a cilindrilor și schema: scheme în linie și în formă de stea, scheme verticale și orizontale. In afara de asta, motoare în linie subdivizat în V, W, H, Y și X, etc. Unele dintre opțiunile de aspect sunt prezentate în Fig.1.1.
7. Conform metodei de răcire, motoarele sunt împărțite în motoare răcite cu lichid și răcite cu aer.
Pe lângă caracteristicile enumerate, uneori motoarele sunt clasificate în funcție de metodele de control, viteza de rotație, caracteristicile ciclului, prezența sistemelor de presurizare etc.
În mașinile moderne, se folosesc în principal motoarele cu piston în patru timpi cu cilindri în linie, în formă de V și opuși.