Cel mai incredibil motor cu piston. ICE - ce este? Motor cu ardere internă: caracteristici, diagramă

Motor axial cu ardere internă Duke Engine

Suntem obișnuiți cu designul clasic al motoarelor cu ardere internă, care, de fapt, există de un secol. Arderea rapidă a amestecului combustibil din interiorul cilindrului duce la o creștere a presiunii, care împinge pistonul. Aceasta, la rândul său, transformă arborele printr-o bielă și o manivelă.

ICE clasic

Dacă vrem să facem motorul mai puternic, în primul rând trebuie să mărim volumul camerei de ardere. Prin mărirea diametrului, mărim greutatea pistoanelor, ceea ce afectează negativ rezultatul. Prin mărirea lungimii, prelungim biela și mărim întregul motor ca întreg. Alternativ, puteți adăuga cilindri - ceea ce, desigur, mărește și cilindrata motorului rezultată.

Inginerii motorului cu ardere internă pentru prima aeronavă s-au confruntat cu astfel de probleme. În cele din urmă au venit cu un design frumos al motorului „radial”, în care pistoanele și cilindrii sunt dispuși într-un cerc în raport cu arborele în unghiuri egale. Un astfel de sistem este bine răcit de un flux de aer, dar este foarte dimensional. Prin urmare, căutarea soluțiilor a continuat.

În 1911, compania Macomber Rotary Engine Company din Los Angeles a introdus primul motor axial (axial) cu ardere internă. Se mai numesc motoare cu „cilindru” cu o șaibă oscilantă (sau oblică). Aspectul original permite pistoanelor și cilindrilor să fie așezate în jurul arborelui principal și paralele cu acesta. Rotația arborelui are loc datorită șaibei oscilante, care este presată alternativ de bielele pistonului.

Motorul Macomber avea 7 cilindri. Producătorul a susținut că motorul era capabil să funcționeze la turații cuprinse între 150 și 1500 rpm. În același timp, la 1000 rpm, producea 50 CP. Fabricat din materiale disponibile la acea vreme, cântărea 100 kg și măsura 710 × 480 mm. Un astfel de motor a fost instalat în pionierul aviator Charles Francis Walsh, Silver Dart Walsh.

Un inginer ingenios și ușor nebun, inventator, designer și om de afaceri John Zachariah DeLorean a visat să construiască un nou imperiu auto în ciuda celor existente și să facă o „mașină de vis” complet unică. Știm cu toții DMC-12, care se numește pur și simplu DeLorean. Ea nu numai că a devenit vedeta ecranului în filmul „Înapoi la viitor”, dar s-a remarcat și prin soluții unice în toate - de la corpul din aluminiu pe un cadru din plexiglas până la ușile „aripi de pescăruș”. Din păcate, pe fondul crizei economice, producția mașinii nu s-a justificat. Și apoi DeLorean a fost dat în judecată pentru o lungă perioadă de timp pentru un caz fals de droguri.

Dar puțini oameni știu că DeLorean a dorit să completeze aspectul unic al mașinii cu un motor unic - printre desenele găsite după moartea sa au fost desenele unui motor axial cu ardere internă. Judecând după scrisorile sale, el a conceput un astfel de motor în 1954 și a început să se dezvolte serios în 1979. Motorul DeLorean avea trei pistoane și erau dispuși într-un triunghi echilateral în jurul arborelui. Dar fiecare piston era dublu - fiecare dintre capetele pistonului trebuia să funcționeze în propriul cilindru.

Desen din Caietul lui DeLorean

Din anumite motive, nașterea motorului nu a avut loc - poate pentru că dezvoltarea unei mașini de la zero s-a dovedit a fi o întreprindere destul de complicată. DMC-12 a fost propulsat de un motor V6 de 2,8 litri dezvoltat în comun de Peugeot, Renault și Volvo cu o capacitate de 130 CP. cu. Cititorul curios poate studia scanările desenelor și notelor lui DeLorean pe această pagină.

Versiunea exotică a motorului axial - „Motorul Trebent”

Cu toate acestea, astfel de motoare nu s-au răspândit - în aviația mare, tranziția la motoarele cu turboreactiune a avut loc treptat, iar mașinile folosesc în continuare o schemă în care arborele este perpendicular pe cilindri. Mă întreb doar de ce o astfel de schemă nu a prins rădăcini în motociclete, unde compactitatea ar fi fost utilă. Aparent, nu au putut oferi niciun beneficiu semnificativ față de designul cu care suntem obișnuiți. Acum există astfel de motoare, dar sunt instalate în principal în torpile - datorită cât de bine se potrivesc în cilindru.

O variantă numită „Modul de energie cilindrică” cu pistoane cu două fețe. Tijele de piston perpendiculare descriu un sinusoid, care se deplasează de-a lungul unei suprafețe ondulate

Principala caracteristică distinctivă a motorului axial cu ardere internă este compactitatea. În plus, capacitățile sale includ modificarea raportului de compresie (volumul camerei de ardere) pur și simplu prin schimbarea unghiului de înclinare a șaibei. Șaiba se balansează pe arbore datorită rulmentului sferic.

Cu toate acestea, compania din Noua Zeelandă, Duke Engines, și-a prezentat versiunea modernă a motorului axial cu ardere internă în 2013. Au cinci cilindri, dar doar trei duze de injecție de combustibil și nici o singură supapă. O altă caracteristică interesantă a motorului este faptul că arborele și șaiba se rotesc în direcții opuse.

În interiorul motorului se rotesc nu numai șaiba și arborele, ci și un set de cilindri cu pistoane. Datorită acestui fapt, a fost posibil să scăpați de sistemul de supape - în momentul aprinderii, cilindrul în mișcare trece pur și simplu prin orificiul în care este injectat combustibilul și unde se află bujia. În timpul fazei de evacuare, cilindrul trece prin orificiul de evacuare a gazului.

Datorită acestui sistem, numărul de dopuri și duze necesare este mai mic decât numărul de cilindri. Și o revoluție se adaugă la același număr de curse de piston ca un motor convențional cu 6 cilindri. În acest caz, greutatea motorului axial este cu 30% mai mică.

În plus, inginerii de la Duke Engines susțin că raportul de compresie al motorului lor este superior omologilor convenționali și este de 15: 1 pentru benzina 91 (în motoarele standard cu combustie internă ale automobilelor, acest raport este de obicei 11: 1). Toți acești indicatori pot duce la o scădere a consumului de combustibil și, ca rezultat, la o scădere a efectului nociv asupra mediului (bine, sau la o creștere a puterii motorului, în funcție de obiectivele dvs.).

Compania aduce acum motoarele la uz comercial. În această eră a tehnologiei dovedite, a diversificării, a economiilor de scară etc. este greu de imaginat cum poți afecta serios industria. Duke Engines pare să reprezinte și acest lucru, așa că intenționează să își ofere motoarele pentru bărci cu motor, generatoare și aeronave mici.

Demonstrație Duke Engine cu vibrații reduse

Toate schemele se deschid în mărime completă făcând clic.

TRAFIC ÎN VIITOR

Particularitatea motorului diesel în doi timpi al profesorului Peter Hofbauer, care și-a dedicat 20 de ani din viață pentru a lucra pentru concernul Volkswagen, este că doi pistoane într-un cilindru se deplasează unul către celălalt. Și numele confirmă acest lucru: Cilindru opus cu piston opus (OPOC) - contra pistoane, contra cilindri.

O schemă similară a fost utilizată în aviația și construcția de tancuri la mijlocul secolului trecut, de exemplu, pe tancurile Junkers germane sau tancul sovietic T-64. Faptul este că, într-un motor tradițional în doi timpi, ambele geamuri schimbătoare de gaz sunt acoperite de un piston, iar în motoarele cu contra-pistoane, un orificiu de admisie este situat în zona de cursă a unui piston și un orificiu de evacuare în cursă zona celei de-a doua. Acest design permite deschiderea orificiului de evacuare mai devreme și, prin urmare, este mai bine să curățați camera de ardere de gazele de eșapament. Și închideți în avans pentru a economisi o parte din amestecul de lucru, care într-un motor în doi timpi este de obicei aruncat în țeava de eșapament.

Care este punctul culminant al designului profesorului? În locația centrală (între cilindri) a arborelui cotit, care servește toate pistoanele simultan. Această decizie a condus la un design destul de complicat al bielelor. Există o pereche de ele pe fiecare gât al arborelui cotit, cu o pereche de biele situate pe ambele părți ale cilindrului pe pistoanele exterioare. Această schemă a făcut posibil să se facă cu un singur arbore cotit (motoarele anterioare aveau două dintre ele situate la marginile motorului) și să facă o unitate compactă, ușoară. La motoarele în patru timpi, circulația aerului în cilindru este asigurată de pistonul însuși, în motorul OPOC este turbocompresor. Pentru o eficiență mai bună, un motor electric ajută la accelerarea rapidă a turbinei, care în anumite moduri devine un generator și recuperează energia.

Prototipul, realizat pentru armată fără a ține cont de standardele de mediu, cu o masă de 134 kg, dezvoltă 325 CP. De asemenea, a fost pregătită o versiune civilă - cu aproximativ o sută de forțe mai puțin impactată. Potrivit creatorului, în funcție de versiune, motorul OROS este cu 30-50% mai ușor decât alte motoare diesel de putere comparabilă și de două până la patru ori mai compact. Chiar și în lățime (aceasta este cea mai impresionantă dimensiune generală), OROS este doar de două ori mai mare decât una dintre cele mai compacte unități auto din lume - Fiat Twinair cu doi cilindri.

Motorul OPOC este un exemplu de design modular: unitățile cu doi cilindri pot fi asamblate în unități cu mai mulți cilindri, conectați prin cuplaje electromagnetice. Atunci când nu este necesară o putere maximă, unul sau mai multe module pot fi închise pentru a economisi combustibil. Spre deosebire de motoarele convenționale cu cilindri de oprire, unde arborele cotit deplasează chiar și pistoanele de repaus, pierderile mecanice pot fi evitate. Mă întreb cum rămâne cu consumul de combustibil și emisiile? Dezvoltatorul preferă să treacă această întrebare în tăcere. Este clar că pozițiile în două timpi sunt în mod tradițional slabe aici.

ALIMENTARE SEPARATA

Un alt exemplu de îndepărtare de dogmele tradiționale. Carmelo Scuderi a invadat regula sacră a motoarelor în patru timpi: întregul proces de lucru trebuie să se desfășoare strict într-un singur cilindru. Inventatorul a împărțit ciclul între doi cilindri: unul este responsabil pentru admisia și compresia amestecului, al doilea pentru cursa de lucru și eliberare. În același timp, tradiționalul motor în patru timpi, numit motorul cu combustie ciclică divizată (SCC), funcționează într-o singură revoluție a arborelui cotit, adică de două ori mai rapid.

Așa funcționează acest motor. În primul cilindru, un piston comprimă aerul și îl alimentează în canalul de conectare. Supapa se deschide, injectorul injectează combustibil și amestecul sub presiune se precipită în al doilea cilindru. Arderea în ea începe atunci când pistonul se deplasează în jos, spre deosebire de motorul Otto, unde amestecul este aprins puțin mai devreme decât pistonul ajunge la punctul mort superior. Astfel, amestecul combustibil nu interferează în etapa inițială de ardere cu pistonul deplasându-se spre piston, ci, dimpotrivă, îl împinge. Creatorul motorului promite un raport putere-greutate de 135 CP. pe litru de volum de lucru. Mai mult, cu o reducere semnificativă a emisiilor dăunătoare datorită arderii mai eficiente a amestecului - de exemplu, cu o scădere a producției de NOx cu 80% în comparație cu același indicator pentru un motor tradițional cu ardere internă. În același timp, ei susțin că SCC este cu 25% mai economic decât motoarele atmosferice cu putere egală. Cu toate acestea, un cilindru suplimentar înseamnă masă suplimentară, dimensiuni crescute și pierderi de frecare crescute. Ceva este greu de crezut ... Mai ales dacă luați ca exemplu noua generație de motoare supraalimentate, realizate sub deviza reducerii dimensiunilor.

Apropo, pentru acest motor a fost inventată o schemă originală de recuperare și presurizare „într-o sticlă” numită Air-Hybrid. În timpul frânării motorului, cilindrul de cursă este dezactivat (supapele închise), iar cilindrul de compresie umple un rezervor special cu aer comprimat. În timpul accelerației, se întâmplă opusul: cilindrul de compresie nu funcționează, iar aerul stocat este pompat în cel de lucru - un fel de presurizare. De fapt, cu o astfel de schemă, nu este exclus un mod pneumatic complet, atunci când aerul va împinge pistoanele singur.

PUTEREA DIN AER

Profesorul Lino Guzzella a folosit și ideea de a acumula aer comprimat într-un rezervor separat: una dintre supape deschide calea de la cilindru la camera de combustie. Restul este un motor turbo convențional. Prototipul a fost construit pe baza unui motor de 0,75 litri, oferindu-l ca înlocuitor pentru ... un motor aspirat natural de 2 litri.

Pentru a evalua eficiența creației sale, dezvoltatorul preferă să o compare cu sistemele de propulsie hibride. Mai mult, cu o economie de combustibil similară (aproximativ 33%), designul Guzzella crește costul motorului cu doar 20% - o instalație complexă pe benzină-electrică costă de aproape zece ori mai mult. Cu toate acestea, în proba de testare, combustibilul este economisit nu atât din cauza presurizării din cilindru, cât și din cauza volumului mic de lucru al motorului în sine. Dar aerul comprimat are încă perspective în funcționarea unui motor convențional cu ardere internă: poate fi folosit pentru a porni motorul în modul „pornire-oprire” sau pentru a deplasa mașina la turații mici.

BILA ROTEAZA, ROTEAZA ...

Printre motoarele cu combustie internă neobișnuite, motorul lui Herbert Hüttlin se remarcă prin designul cel mai remarcabil: pistoanele tradiționale și camerele de ardere sunt situate în interiorul mingii. Pistoanele se deplasează în mai multe direcții. În primul rând, unul către celălalt, formând camere de ardere între ele. În plus, acestea sunt conectate în perechi în blocuri, plantate pe o singură axă și rotindu-se de-a lungul unei traiectorii viclene stabilite de o șaibă inelară. Carcasa blocului pistonului este integrată cu un angrenaj care transmite cuplul către arborele de ieșire.

Datorită conexiunii rigide dintre blocuri, atunci când o cameră de ardere este umplută cu un amestec, gazele de eșapament sunt eliberate simultan în alta. Astfel, pentru rotația blocurilor de pistoane cu 180 de grade, are loc un ciclu de 4 timpi, pentru o rotație completă - două cicluri de lucru.

Primul spectacol al motorului cu bile la Salonul Auto de la Geneva a atras atenția tuturor. Conceptul este cu siguranță interesant - puteți urmări munca unui model 3D ore în șir, încercând să vă dați seama cum funcționează acest sistem. Cu toate acestea, o idee frumoasă ar trebui să fie urmată de o întruchipare în metal. Și dezvoltatorul nu a spus încă un cuvânt despre cel puțin valorile aproximative ale principalilor indicatori ai unității - putere, eficiență, respectarea mediului. Și, cel mai important, despre fabricabilitate și fiabilitate.

TEMA MODEI

Motorul cu palete rotative a fost inventat cu puțin mai puțin de un secol în urmă. Și, probabil, nu și-ar fi amintit de mult dacă nu ar fi apărut ambițiosul proiect al mașinii poporului rus. Sub capota "yo-mobile", chiar dacă nu imediat, ar trebui să apară un motor cu palete rotative și chiar asociat cu un motor electric.

Pe scurt despre dispozitivul său. Pe ax există două rotoare cu câte o pereche de lame pe fiecare, formând camere de ardere de dimensiuni variabile. Rotoarele se rotesc într-o direcție, dar la viteze diferite - una se prinde cu cealaltă, amestecul dintre lame este comprimat, o scânteie sare. Al doilea începe să se miște în cerc pentru a „împinge” vecinul de pe următorul cerc. Uită-te la imagine: în partea inferioară dreaptă este orificiul de admisie, în partea dreaptă sus - compresia, apoi în sens invers acelor de ceasornic - cursa și eliberarea. Amestecul este aprins în partea de sus a cercului. Astfel, într-o rotație a rotorului, există patru curse de lucru.

Avantajele evidente ale designului sunt compactitatea, ușurința și eficiența bună. Cu toate acestea, există și probleme. Dintre acestea, principala este sincronizarea precisă a funcționării celor două rotoare. Aceasta nu este o sarcină ușoară, iar soluția trebuie să fie ieftină, altfel „yo-mobile” nu va deveni niciodată popular.

Să presupunem că fiul tău te întreabă: „Tată, care este cel mai uimitor motor din lume?” Ce îi vei răspunde? Unitate de 1000 de cai putere de la Bugatti Veyron? Sau un nou motor AMG turbo? Sau un motor Volkswagen twin supraalimentat?

Au existat o mulțime de invenții interesante în ultima vreme și toate aceste injecții de supraalimentare par uimitoare ... dacă nu știi. Pentru cel mai uimitor motor pe care îl cunosc a fost făcut în Uniunea Sovietică și, după cum ați ghicit, nu pentru Lada, ci pentru tancul T-64. S-a numit 5TDF și iată câteva fapte surprinzătoare.

Era un cilindru cu cinci cilindri, ceea ce este neobișnuit în sine. Avea 10 pistoane, zece biele și doi arbori cotiți. Pistoanele s-au deplasat în cilindri în direcții opuse: mai întâi unul către celălalt, apoi înapoi, din nou unul către celălalt și așa mai departe. Preluarea de putere a fost efectuată de pe ambele arborele cotit, astfel încât să fie convenabil pentru rezervor.

Motorul a funcționat pe un ciclu în doi timpi, iar pistoanele au jucat rolul bobinelor care deschideau orificiile de admisie și evacuare: adică nu avea supape sau arbori cu came. Proiectarea a fost ingenioasă și eficientă - ciclul în doi timpi a asigurat capacitatea maximă de litri, iar aerul cu flux direct a asigurat umplerea cilindrului de înaltă calitate.

În plus, 5TDF a fost un motor diesel cu injecție directă, unde combustibilul a fost alimentat în spațiul dintre pistoane cu puțin înainte de momentul în care au atins cea mai apropiată abordare. Mai mult, injecția a fost efectuată de patru duze de-a lungul unei traiectorii dificile pentru a asigura formarea instantanee a amestecului.

Dar acest lucru nu este suficient. Motorul avea un turbocompresor cu o răsucire - turbina imensă și compresorul erau așezate pe arbore și aveau o conexiune mecanică cu unul dintre arborele cotit. A fost ingenios - în modul de accelerație, compresorul a fost răsucit de la arborele cotit, ceea ce exclude turbo lag și, atunci când fluxul de gaze de eșapament a rotit turbina în mod corespunzător, puterea de la acesta a fost transmisă la arborele cotit, sporind eficiența motor (o astfel de turbină se numește turbină de putere).

În plus, motorul era multicombustibil, adică putea funcționa cu motorină, kerosen, combustibil pentru aviație, benzină sau orice amestec al acestora.

În plus, există încă cincizeci de soluții neobișnuite, cum ar fi pistoanele compozite cu inserții din oțel rezistente la căldură și un sistem de lubrifiere a bazinului uscat, ca la mașinile de curse.

Toate trucurile urmăreau două obiective: să facă motorul cât mai compact, economic și puternic posibil. Pentru un rezervor, toți cei trei parametri sunt importanți: primul facilitează dispunerea, al doilea îmbunătățește autonomia, iar al treilea - manevrabilitatea.

Iar rezultatul a fost impresionant: cu un volum de lucru de 13,6 litri în cea mai forțată versiune, motorul a dezvoltat mai mult de 1000 CP. Pentru un motor diesel din anii 60, acesta a fost un rezultat excelent. În ceea ce privește litrul specific și puterea totală, motorul a depășit de mai multe ori analogii altor armate. L-am văzut live, iar aspectul este cu adevărat uimitor - porecla „Valiză” i se potrivește foarte mult. Aș spune chiar „o valiză strânsă”.

Nu a prins rădăcini datorită complexității sale excesive și a costului ridicat. Pe fondul 5TDF, orice motor de mașină - chiar și de la Bugatti Veyron - pare într-un fel imposibil să fie banal. Și ce naiba nu glumește, tehnologia poate face o cotitură și poate reveni din nou la soluțiile utilizate odată la 5TDF: ciclu diesel în doi timpi, turbine electrice, injecție cu mai multe duze.

A început o revenire masivă la motoarele turbo, care la un moment dat erau considerate prea dificile pentru mașinile non-sport ...

Universitatea Națională de Construcții Navale

lor. adm. Makarova

Departamentul motoarelor cu ardere internă

Note de curs pentru cursul motorului cu ardere internă (SDV) Nikolaev - 2014

Tema 1. Compararea motoarelor cu ardere internă cu alte tipuri de motoare termice. Clasificarea motorului cu ardere internă. Domeniul de aplicare al acestora, perspectivele și direcțiile pentru dezvoltarea ulterioară. Raportul în motorul cu ardere internă și marcarea acestora.

Motor cu combustie interna Este un motor termic în care energia termică eliberată în timpul arderii combustibilului în cilindrul de lucru este transformată în lucru mecanic. Conversia energiei termice în energie mecanică se realizează prin transferul energiei de expansiune a produselor de ardere către piston, a cărei mișcare alternativă, la rândul său, prin mecanismul manivelei este transformată în mișcarea de rotație a arborelui cotit, care acționează elicea, generatorul electric, pompa sau altă energie de consum.

ICE poate fi clasificat în funcție de următoarele caracteristici principale:

– prin natura ciclului de lucru- cu o alimentare cu căldură a fluidului de lucru la un volum constant, cu o alimentare cu căldură la o presiune constantă a gazelor și cu o sursă mixtă de căldură, adică mai întâi la un volum constant și apoi la o presiune constantă a gazelor ;

– prin modul de realizare a ciclului de lucru- patru timpi, în care ciclul este finalizat în patru cursuri consecutive ale pistonului (în două rotații ale arborelui cotit) și două timpi, în care ciclul se desfășoară în două curse consecutive ale pistonului (într-o singură rotație a arborelui cotit) ;

– prin metoda de alimentare cu aer- supraalimentat și aspirat natural. În ICE-urile în patru timpi fără presurizare, cilindrul este umplut cu o sarcină proaspătă (aer sau un amestec combustibil) de cursa de aspirație a pistonului, iar în ICE-urile în doi timpi, este umplut cu un compresor de purjare acționat mecanic de motor . La toate motoarele cu ardere internă supraalimentate, cilindrul este umplut cu un compresor special. Motoarele supraîncărcate sunt adesea numite combinate, deoarece, pe lângă un motor cu piston, au și un compresor care furnizează aer motorului la presiune crescută;

– pe calea aprinderii combustibilului- cu aprindere prin compresie (motorină) și aprindere prin scânteie (carburator la gaz);

– după tipul de combustibil utilizat- combustibil lichid și gaz. ICE-urile cu combustibil lichid includ, de asemenea, motoare cu mai mulți combustibili, care pot funcționa pe mai mulți combustibili fără modificări structurale. Motoarele cu combustie internă cu gaz includ, de asemenea, motoare cu aprindere prin compresie, în care combustibilul principal este gazos, iar o cantitate mică de combustibil lichid este utilizată ca pilot, adică pentru aprindere;

– prin metoda de formare a amestecului- cu formare de amestec intern, când amestecul combustibil-aer se formează în interiorul cilindrului (motoare diesel) și cu formare de amestec extern, atunci când acest amestec este pregătit înainte de a fi introdus în cilindrul de lucru (carburator și motoare pe gaz cu aprindere prin scânteie) . Principalele metode de formare a amestecului intern sunt volumetric, volumetric-film și film ;

– după tipul camerei de ardere (CC)- cu CS cu o singură cavitate nedivizată, cu CS semidivizat (CS în piston) și CS separat (precameră, cameră cu vortex și cameră cu aer CS);

– prin viteza arborelui cotit n - viteză redusă (МOD) cu n până la 240 min -1, viteză medie (SOD) de la 240< n < 750 мин -1 , повышенной оборотности (ПОД) с 750 1500 min-1;

– prin programare- principal, conceput pentru a acționa elice de navă (elice) și auxiliare, care conduc generatoare electrice de centrale electrice de navă sau mecanisme de navă;

– conform principiului acțiunii- cu acțiune simplă (ciclul de lucru se efectuează numai într-o cavitate a unui cilindru), cu acțiune dublă (ciclul de funcționare se efectuează în două cavități ale cilindrilor deasupra și dedesubtul pistonului) și cu pistoane în mișcare opusă (în fiecare cilindru al motorului sunt două mecanic pistoanele conectate care se deplasează în direcții opuse, cu un fluid de lucru plasat între ele);

– cu privire la proiectarea mecanismului manivelei (KShM)- trunchi și cruce. Într-un motor portbagaj, forțele normale de presiune care apar atunci când biela este înclinată sunt transmise de partea de ghidare a pistonului - un portbagaj alunecând în bucșa cilindrului; într-un motor cu cap transversal, pistonul nu creează forțe de presiune normale care apar atunci când biela este înclinată; forța normală se creează în conexiunea transversală și este transmisă de glisoare paralele, care sunt fixate în afara cilindrului pe patul motorului;

– prin dispunerea cilindrilor- vertical, orizontal, cu un singur rând, cu două rânduri, în formă de Y, în formă de stea etc.

Principalele definiții care se aplică tuturor ICE-urilor sunt:

– superiorși centru mort jos (TDC și BDC), corespunzătoare poziției extreme superioare și inferioare a pistonului în cilindru (într-un motor vertical);

– cursa pistonului, adică distanța când pistonul se deplasează dintr-o poziție extremă în alta;

– volumul camerei de ardere(sau comprimare) corespunzător volumului cavității cilindrului atunci când pistonul este la TDC;

– deplasarea cilindrului, care este descris de piston în timpul cursei sale între punctele moarte.

Marca Diesel dă idee despre tipul și dimensiunile sale de bază. Motoarele diesel domestice sunt etichetate în conformitate cu GOST 4393-82 „Motorizări staționare, marine, diesel și industriale. Tipuri și parametri de bază ". Simbolurile constând din litere și cifre sunt adoptate pentru marcare:

H- patru timpi;

D- doua lovituri;

DD- acțiune dublă în doi timpi;

R- reversibil;

CU- cu ambreiaj reversibil;

NS- cu reductor;

LA- cruce;

G- gaz;

H- supraalimentat;

1A, 2A, ZA, 4A- gradul de automatizare în conformitate cu GOST 14228-80.

Absența unei litere în simbol LAînseamnă că motorina este portbagaj, litere R- motorina este ireversibilă, iar literele H- motor diesel aspirat natural. Numerele din ștampila dinaintea literelor indică numărul cilindrilor, iar după litere: numărul din numărător - diametrul cilindrului în centimetri, în numitor - cursa pistonului în centimetri.

La marca unui motor diesel cu pistoane în mișcare opuse, sunt indicate ambele curse ale pistonului, conectate printr-un semn plus, dacă cursele sunt diferite, sau produsul „2 per cursă a unui piston” dacă cursele sunt egale.

În marca motoarelor diesel marine ale asociației de producție „Bryansk Machine-Building Plant” (PO BMZ), numărul modificării este indicat suplimentar, începând cu al doilea. Acest număr este dat la sfârșitul marcajului în conformitate cu GOST 4393-82. Mai jos sunt câteva exemple de marcaje pentru unele motoare.

12CHNSP1A 18/20- motor diesel, cu douăsprezece cilindri, în patru timpi, supraalimentat, cu ambreiaj invers, cu reductor, automatizat conform gradului 1 de automatizare, cu diametrul cilindrului de 18 cm și cursa pistonului de 20 cm.

16DPN 23/2 X 30- motor diesel cu șaisprezece cilindri, în doi timpi, cu transmisie redusă, supraalimentat, cu diametrul cilindrului de 23 cm și cu doi pistoane în mișcare opusă, fiecare cursă de 30 cm,

9DKRN 80 / 160-4- motor diesel, cu nouă cilindri, în doi timpi, cu cap transversal, reversibil, supraalimentat, cu diametrul cilindrului de 80 cm, cursa pistonului de 160 cm, a patra modificare.

La unele fabrici interne, pe lângă marca obligatorie conform GOST, motoarelor diesel fabricate li se mai atribuie și o marcă de fabrică. De exemplu, numele mărcii G-74 (uzina „Motorul Revoluției”) corespunde mărcii 6ChN 36/45.

În majoritatea țărilor străine, marcarea motorului nu este reglementată de standarde, iar firmele de construcții folosesc propriile convenții. Dar chiar și una și aceeași companie schimbă deseori denumirile acceptate. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că multe firme indică principalele dimensiuni ale motorului în legendă: diametrul cilindrului și cursa pistonului.

Temă. 2 Principiul de funcționare al unui motor în patru și în doi timpi cu și fără supraalimentare.

Motor cu ardere internă în patru timpi.

ICE în patru timpi În fig. 2.1 prezintă o diagramă a funcționării unui motor diesel cu trunchi în patru timpi aspirat natural (motoarele cu cap în cruce în patru timpi nu sunt construite deloc).

Orez. 2.1. Principiul de funcționare al unui motor cu ardere internă în patru timpi

Prima măsură – admisie sau umplere ... Piston 1 trece de la TDC la BDC. Cu o cursă în jos a pistonului prin orificiul de admisie 3 și supapa de admisie situată în capac 2 aerul pătrunde în cilindru, deoarece presiunea din cilindru, datorită creșterii volumului cilindrului, devine mai mică decât presiunea aerului (sau amestecul de lucru într-un motor cu carburator) în fața conductei de admisie p o. Supapa de admisie se deschide puțin mai devreme decât TDC (punctul r), adică cu un unghi de plumb de 20 ... 50 ° la TDC, ceea ce creează condiții mai favorabile pentru admisia aerului la începutul umplerii. Supapa de admisie se închide după BDC (punctul A"), deoarece în momentul sosirii pistonului la BDC (punctul A) presiunea gazului din cilindru este chiar mai mică decât în ​​galeria de admisie. Admisia de aer în cilindrul de lucru în această perioadă este facilitată și de presurizarea inerțială a aerului care intră în cilindru - Prin urmare, supapa de admisie se închide cu un unghi de întârziere de 20 ... 45 ° după BDC.

Unghiurile de plumb și de întârziere sunt determinate empiric. Unghiul de rotație al arborelui cotit (PKV), corespunzător întregului proces de umplere, este de aproximativ 220 ... 275 ° PKV.

O caracteristică distinctivă a unui motor diesel supraalimentat este că, în timpul primei curse, o nouă încărcare de aer nu este aspirată din mediu, ci intră în colectorul de admisie la presiune crescută de la un compresor special. La motoarele diesel marine moderne, compresorul este acționat de o turbină cu gaz care funcționează pe gazele de eșapament ale motorului. Unitatea constând dintr-o turbină cu gaz și un compresor se numește turbocompresor. La motorinele supraîncărcate, linia de umplere trece de obicei deasupra liniei de evacuare (a 4-a cursă).

A doua măsură – comprimare ... În timpul cursei de întoarcere a pistonului la TDC, din momentul închiderii supapei de admisie, sarcina de aer proaspăt care intră în cilindru este comprimată, ca urmare a cărei temperatură crește la nivelul necesar pentru autoaprinderea combustibilului. Combustibilul este injectat în cilindru printr-o duză 4 cu ceva avans către TDC (punctul n) la presiune ridicată, asigurând o atomizare de înaltă calitate a combustibilului. Avansul injecției de combustibil către TDC este necesar pentru a-l pregăti pentru autoaprindere în momentul în care pistonul ajunge în zona TDC. În acest caz, sunt create cele mai favorabile condiții pentru funcționarea unui motor diesel cu randament ridicat. Unghiul de injecție la modul nominal în MOD este de obicei egal cu 1 ... 9 °, iar în SOD - 8 ... 16 ° la TDC. Punct de aprindere (punct cu) este prezentat în figură la TDC, cu toate acestea, poate fi ușor compensat față de TDC, adică aprinderea combustibilului poate începe mai devreme sau mai târziu decât TDC.

A 3-a măsură – combustie și extensie (accident vascular cerebral de lucru). Pistonul se deplasează de la TDC la BDC. Combustibilul atomizat amestecat cu aerul fierbinte se aprinde și arde, rezultând o creștere bruscă a presiunii gazului (punctul z), iar apoi începe expansiunea lor. Gazele, acționând asupra pistonului în timpul cursei de lucru, efectuează o muncă utilă, care este transferată către consumatorul de energie prin mecanismul manivelei. Procesul de expansiune se termină atunci când supapa de evacuare începe să se deschidă. 5 (punct b’ ), care are loc cu un avans de 20 ... 40 °. O ușoară scădere a muncii utile de expansiune a gazului în comparație cu momentul în care supapa ar începe să se deschidă la BDC este compensată de o scădere a muncii cheltuite în cursa următoare.

A 4-a măsură – eliberare ... Pistonul se deplasează de la BDC la TDC, împingând gazele de eșapament din cilindru. Presiunea gazului din cilindru este în prezent puțin mai mare decât presiunea din aval de supapa de evacuare. Pentru a elimina complet gazele de eșapament din cilindru, supapa de eșapament se închide după ce pistonul trece TDC, în timp ce unghiul de întârziere de închidere este de 10 ... 60 ° PKV. Prin urmare, într-un timp corespunzător unui unghi de 30 ... 110 ° PKV, supapele de intrare și ieșire sunt deschise simultan. Acest lucru îmbunătățește procesul de curățare a camerei de ardere de gazele de eșapament, în special la motoarele diesel supraalimentate, deoarece presiunea aerului de încărcare în această perioadă este mai mare decât presiunea gazelor de eșapament.

Astfel, supapa de ieșire este deschisă în perioada corespunzătoare 210 ... 280 ° CWV.

Principiul de funcționare al unui motor cu carburator în patru timpi diferă de un motor diesel prin aceea că amestecul de lucru - combustibil și aer - este pregătit în afara cilindrului (în carburator) și intră în cilindru în timpul primei curse; amestecul este aprins în zona TDC de o scânteie electrică.

Munca utilă obținută în perioadele celui de-al doilea și al treilea ciclu de ceas este determinată de zonă Acuzba(zona cu umbrire oblică, cm, a 4-a măsură). Dar în timpul primei curse, motorul petrece munca (ținând cont de presiunea atmosferică p aproximativ sub piston), egală cu aria de deasupra curbei r" ma la linia orizontală corespunzătoare presiunii p aproximativ. În timpul celei de-a 4-a curse, motorul cheltuiește să împingă gazele de eșapament egale cu zona de sub curba brr "la linia orizontală p o. În consecință, într-un motor în patru timpi fără presurizare, lucrarea așa-numitei" „cursele de pompare”, adică cursele 1 și 4, când motorul joacă rolul unei pompe, este negativă (această lucrare pe diagrama indicatorului este arătată de o zonă cu umbrire verticală) și trebuie scăzută din munca utilă, egală cu diferența dintre lucrările din perioada a 3-a și a 2-a curse. În condiții reale, cursele de pompare ale lucrului sunt foarte mici și, prin urmare, această lucrare este denumită în mod convențional pierderi mecanice. La motoarele diesel supraalimentate, dacă presiunea aerul de încărcare care intră în cilindru este mai mare decât presiunea medie a gazelor din cilindru în perioada expulzării lor de către piston, activitatea curselor de pompare devine pozitivă.

Motor cu combustie internă în doi timpi.

La motoarele în doi timpi, curățarea cilindrului de lucru de la produsele de ardere și umplerea acestuia cu o încărcare nouă, adică procese de schimb de gaze, au loc numai în perioada în care pistonul se află în regiunea BDC cu organe de schimb de gaze deschise. În acest caz, curățarea cilindrului de gazele de eșapament se efectuează nu cu un piston, ci cu aer precomprimat (la motoarele diesel) sau un amestec combustibil (la motoarele cu carburator și gaz). Precomprimarea aerului sau a amestecului are loc într-un compresor special de purjare sau încărcare. În procesul de schimb de gaze la motoarele în doi timpi, o parte din încărcătura proaspătă este inevitabil îndepărtată din cilindru, împreună cu gazele de eșapament prin corpurile de eșapament. Prin urmare, alimentarea compresorului de purjare sau de încărcare trebuie să fie suficientă pentru a compensa această scurgere de încărcare.

Eliberarea gazelor din cilindru are loc prin ferestre sau prin supapă (numărul de supape poate fi de la 1 la 4). Admisia (suflarea) unei încărcături proaspete în cilindru la motoarele moderne se efectuează numai prin geamuri. Orificiile de evacuare și purjare sunt situate în partea inferioară a manșonului cilindrului de lucru, iar supapele de evacuare sunt situate în chiulasă.

Schema de funcționare a unui motor diesel în doi timpi cu evacuare a buclei, adică atunci când evacuarea și evacuarea se produc prin geamuri, este prezentată în Fig. 2.2. Ciclul de lucru are două etape.

Prima măsură- cursa pistonului de la BDC (punctul m) la TDC. Pistonul mai întâi 6 închide ferestrele de purjare 1 (punctul d "), oprind astfel fluxul de sarcină proaspătă în cilindrul de lucru, iar apoi pistonul închide orificiile de ieșire 5 (punct b" ), după care începe procesul de comprimare a aerului în cilindru, care se termină când pistonul ajunge la TDC (punctul cu). Punct n corespunde momentului de la începutul injecției de combustibil de către injector 3 în cilindru. În consecință, în timpul primei curse în capătul cilindrului eliberare , purjare și umplere cilindru, după care există comprimarea încărcăturii proaspete și începe injecția de combustibil .

Orez. 2.2. Principiul de funcționare al unui motor cu combustie internă în doi timpi

A doua măsură- cursa pistonului de la TDC la BDC. În zona TDC, combustibilul este injectat de duză, care se aprinde și arde, în timp ce presiunea gazului atinge o valoare maximă (punctul z) și începe expansiunea lor. Procesul de expansiune a gazelor se termină în momentul în care pistonul începe să se deschidă 6 ferestre de priză 5 (punct b), după care începe eliberarea gazelor de eșapament din butelie datorită presiunii diferențiale a gazului din butelie și a galeriei de evacuare 4 ... Apoi pistonul deschide orificiile de purjare 1 (punct d) și cilindrul este purjat și umplut cu o nouă încărcare. Purjarea va începe numai după ce presiunea gazului din cilindru scade sub presiunea aerului p s din receptorul de purjare 2 .

Astfel, în timpul celei de-a doua curse în cilindru, injecție de combustibil , a lui combustie , expansiunea gazelor , evacuarea gazelor de eșapament , purjare și umplerea cu încărcătură proaspătă ... În timpul acestei măsuri, accident vascular cerebral de lucru oferind o muncă utilă.

Diagrama indicatoare prezentată în Fig. 2 este același atât pentru motorina aspirată natural, cât și pentru motorina supraalimentată. Munca utilă a ciclului este determinată de aria diagramei md" b"cuzbdm.

Lucrul gazelor din cilindru este pozitiv în timpul celei de-a doua curse și negativ în timpul primei curse.

Motor contra-piston- configurația unui motor cu ardere internă cu pistoane dispuse în două rânduri opuse unul altuia în cilindri comuni, astfel încât pistoanele fiecărui cilindru să se deplaseze unul către celălalt și să formeze o cameră de ardere comună. Arborii cotiți sunt sincronizați mecanic, iar arborele de evacuare se rotește cu 15-22 ° înaintea arborelui de admisie, puterea este preluată fie de la unul dintre ele, fie de la ambele (de exemplu, când sunt acționate două elice sau două ambreiaje). Aspectul asigură automat suflarea cu flux direct - cea mai perfectă pentru o mașină în doi timpi și absența unei îmbinări de gaz.

Există, de asemenea, un alt nume pentru acest tip de motor - motor cu contra-piston (motor cu PDP).

Dispozitiv motor cu mișcare opusă a pistonului: