Dispozitivul și principiul de funcționare al unui motor cu ardere internă. Cum funcționează și cum funcționează un motor cu ardere internă? Cum se folosește un motor cu ardere internă

Înainte de a analiza întrebarea, cum funcționează un motor de mașină, este necesar cel puțin în termeni generali să-i înțelegem structura. În orice mașină este instalat un motor cu ardere internă, a cărui activitate se bazează pe conversia energiei termice în energie mecanică. Să privim mai adânc în acest mecanism.

Cum funcționează motorul mașinii - studiem schema dispozitivului

Designul clasic al motorului include un cilindru și un carter, închise în partea inferioară printr-un rezervor. Interiorul cilindrului are diferite inele, care se mișcă într-o anumită succesiune. Are forma unui pahar cu fundul în partea superioară. Pentru a înțelege în cele din urmă modul în care funcționează un motor de mașină, trebuie să știți că pistonul este conectat la arborele cotit folosind un știft de piston și o bielă.

Pentru o rotație lină și moale, se utilizează rulmenții principali și biela, care joacă rolul lagărelor. Arborele cotit include obraji, precum și jurnale principale și bielă. Toate aceste părți, puse împreună, se numesc mecanism cu manivelă, care transformă mișcarea alternativă a pistonului în rotație circulară.

Partea superioară a cilindrului este închisă de un cap în care se află supapele de admisie și evacuare. Se deschid și se închid în conformitate cu mișcarea pistonului și mișcarea arborelui cotit. Pentru a ne imagina cu exactitate cum funcționează un motor de mașină, videoclipul din biblioteca noastră ar trebui studiat la fel de detaliat ca articolul. Între timp, vom încerca să-i exprimăm efectul prin cuvinte.

Cum funcționează un motor de mașină - pe scurt despre procesele complexe

Deci, limita de mișcare a pistonului are două poziții extreme - punctele moarte superioare și inferioare. În primul caz, pistonul se află la distanța maximă de arborele cotit, iar a doua opțiune este cea mai mică distanță dintre piston și arborele cotit. Pentru a asigura trecerea pistonului prin punctul mort fără oprire, se folosește o volantă realizată sub formă de disc.

Un parametru important în motoarele cu ardere internă este raportul de compresie, care afectează în mod direct puterea și eficiența acestuia.

Pentru a înțelege corect principiul de funcționare al unui motor de mașină, trebuie să știți că acesta se bazează pe utilizarea muncii gazelor extinse în timpul procesului de încălzire, în urma căreia pistonul se deplasează între punctele moarte superioare și inferioare. Când pistonul este în poziția superioară, combustibilul care intră în cilindru și este amestecat cu aerul este ars. Ca urmare, temperatura gazelor și presiunea acestora cresc semnificativ.

Gazele fac o muncă utilă, datorită căreia pistonul se deplasează în jos. Mai mult, prin mecanismul cu manivelă, acțiunea este transmisă transmisiei și apoi roților mașinii. Deșeurile sunt îndepărtate din cilindru prin sistemul de evacuare și o nouă porție de combustibil intră în locul lor. Întregul proces, de la alimentarea cu combustibil până la eliminarea gazelor de eșapament, se numește ciclul de funcționare a motorului.

Cum funcționează motorul unei mașini - diferențe de model

Există mai multe tipuri principale de motoare cu ardere internă. Cel mai simplu este motorul în linie. Dispuse într-un singur rând, ele se adaugă la un anumit volum de lucru. Dar treptat, unii producători s-au îndepărtat de această tehnologie de fabricație într-o versiune mai compactă.

Multe modele folosesc un design cu motor V. Cu această opțiune, cilindrii sunt situați într-un unghi unul față de celălalt (la 180 de grade). În multe modele, numărul cilindrilor variază de la 6 la 12 sau mai mult. Acest lucru face posibilă reducerea semnificativă a dimensiunii liniare a motorului și reducerea lungimii acestuia.

Motoarele cu combustie internă alternativă sunt utilizate în principal pe tractoarele și mașinile moderne. Un amestec combustibil (un amestec de combustibil și aer în anumite rapoarte și cantități) arde în interiorul acestor motoare. O parte din căldura eliberată în acest caz este transformată în lucru mecanic.

Clasificarea motorului

Motoarele alternative sunt clasificate în conformitate cu următoarele criterii:

• prin metoda de aprindere a amestecului combustibil - de la compresie (motoare diesel) și de la o scânteie electrică
• prin metoda de formare a amestecului - cu formare de amestec extern (carburator și gaz) și intern (motoare diesel)
• prin modul de desfășurare a ciclului de lucru - patru și două timpi;
• după tipul de combustibil utilizat - care lucrează pe combustibil lichid (benzină sau motorină), gazos (gaz comprimat sau lichefiat) și multi-combustibil
• după numărul de cilindri - monocilindri și multi-cilindri (doi, trei, patru, șase cilindri etc.)
• în funcție de dispunerea cilindrilor - un singur rând sau liniar (cilindrii sunt situați într-un rând) și dublu rând sau în formă de V (un rând de cilindri este plasat într-un unghi față de celălalt)

La tractoare și vehicule grele, se folosesc motoare diesel multi-cilindru în patru timpi, la mașini, vehicule ușoare și medii, carburator multi-cilindru în patru timpi și motoare diesel, precum și motoare care funcționează pe gaz comprimat și lichefiat .

Principalele mecanisme și sisteme ale motorului

Motorul cu combustie internă cu piston este format din:

• parti ale corpului
• mecanism cu manivela
• mecanism de distribuție a gazelor
• sisteme de alimentare
• sisteme de răcire
• sistem de lubrifiere
• sisteme de aprindere și pornire
• regulator de viteză

Dispozitivul unui motor cu carburator monocilindru în patru timpi este prezentat în figură:

Desen. Dispozitivul unui motor monocilindru cu carburator în patru timpi:
1 - roți dințate ale arborelui cu came; 2 - un arbore cu came; 3 - împingător; 4 - primăvară; 5 - țeava de eșapament; 6 - conductă de admisie; 7 - carburator; 8 - supapă de evacuare; 9 - fir la lumânare; 10 - lumânare cu aprindere prin scânteie; 11 - supapă de admisie; 12 - chiulasa; 13 - cilindru: 14 - jachetă de apă; 15 - piston; 16 - știftul pistonului; 17 - bielă; 18 - volant; 19 - arborele cotit; 20 - rezervor de ulei (bazin).

mecanism cu manivela(KShM) transformă mișcarea rectilinie alternativă a pistonului în mișcarea de rotație a arborelui cotit și invers.

Mecanism de distribuție a gazelor(Timing) este proiectat pentru conectarea la timp a volumului supra-pistonului cu sistemul de admisie a încărcăturii proaspete și pentru eliberarea produselor de ardere (gaze de eșapament) din cilindru la anumite intervale.

Sistem de alimentare servește la pregătirea unui amestec combustibil și alimentarea acestuia către cilindru (în motoarele cu carburator și gaz) sau pentru umplerea cilindrului cu aer și alimentarea acestuia cu combustibil sub presiune ridicată (într-un motor diesel). În plus, acest sistem direcționează gazele de eșapament către exterior.

Sistem de răcire este necesar pentru a menține condițiile termice optime ale motorului. Substanța care îndepărtează excesul de căldură din piesele motorului - lichidul de răcire poate fi lichid sau aer.

Sistem de lubrifiere proiectat pentru a furniza lubrifiant (ulei de motor) suprafețelor de frecare, pentru a le separa, a se răci, a proteja împotriva coroziunii și a spăla produsele de uzură.

Sistem de aprindere servește pentru aprinderea în timp util a amestecului de lucru cu o scânteie electrică în cilindrii carburatorului și motoarele pe gaz.

Sistem de pornire Este un complex de mecanisme și sisteme interacționale care asigură un start stabil al ciclului de lucru în cilindrii motorului.

Regulator de viteză Este un mecanism de funcționare automat conceput pentru a schimba alimentarea cu combustibil sau amestec combustibil în funcție de sarcina motorului.

Un motor diesel, spre deosebire de motoarele cu carburator și gaz, nu are un sistem de aprindere și în loc de carburator sau mixer, echipamentul de combustibil este instalat în sistemul de alimentare (pompă de combustibil de înaltă presiune, conducte de combustibil de înaltă presiune și injectoare).

Nu va fi o exagerare să spunem că majoritatea dispozitivelor autopropulsate de astăzi sunt echipate cu motoare cu ardere internă de diferite modele, folosind diferite principii de funcționare. În orice caz, dacă vorbim despre transportul rutier. În acest articol, vom arunca o privire mai atentă asupra motorului cu ardere internă. Ce este, cum funcționează această unitate, care sunt argumentele pro și contra, 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, transformând energia termică în energie mecanică.

Amestecul de lucru care intră în cilindrii unui astfel de motor este comprimat. După ce este aprins cu ajutorul unor dispozitive speciale, apare o suprapresiune a gazelor, forțând pistoanele cilindrilor să revină la poziția lor inițială. Acest lucru creează un ciclu de lucru constant care transformă energia cinetică în cuplu cu ajutorul unor mecanisme speciale.

Astăzi, dispozitivul ICE poate avea trei tipuri principale:

• adesea numit plămân;
• unitate de putere în patru timpi, permițând atingerea unor valori mai mari de putere și eficiență;
• cu caracteristici de putere crescute.

În plus, există și alte modificări ale circuitelor de bază care fac posibilă îmbunătățirea anumitor proprietăți ale centralelor 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;
• indicatori de putere mai mari;
• valori optime de eficiență.

Trebuie remarcat, vorbind despre motorul cu ardere internă, că acesta este un dispozitiv care în majoritatea covârșitoare a cazurilor permite utilizarea diferitelor tipuri de combustibil. Poate fi benzină, motorină, natural sau kerosen și chiar lemn obișnuit.

Această versatilitate a câștigat acestui concept de motor o popularitate binemeritată, omniprezentă și o conducere cu adevărat globală.

O scurtă excursie istorică

Este general acceptat faptul că motorul cu ardere internă datează din istoria sa de la crearea unei unități cu piston de către francezii de Rivas în 1807, care folosea hidrogenul ca combustibil într-o stare agregată gazoasă. Și, deși dispozitivul ICE a suferit modificări și modificări semnificative de atunci, ideile de bază ale acestei invenții continuă să fie utilizate astăzi.

Primul motor cu combustie 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 contorizarea alimentării cu benzină în cilindrii motorului.

Și chiar la sfârșitul secolului precedent, celebrul inginer german a propus ideea de a aprinde un amestec combustibil sub presiune, care a crescut semnificativ caracteristicile de putere ale motorului cu ardere internă și indicatorii de eficiență ai unităților de acest tip, care anterior a lăsat mult 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 cu ardere internă a combustibilului. Ele diferă între ele nu numai prin compoziția amestecului de lucru utilizat, ci și prin caracteristicile de proiectare.

Motoare pe benzină

După cum sugerează și numele, unitățile acestui grup folosesc diferite tipuri de benzină drept combustibil.

La rândul lor, astfel de centrale electrice sunt de obicei împărțite 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 proeminenți reprezentanți de acest tip se numără modelele VAZ, al căror motor cu ardere internă pentru o perioadă foarte lungă de timp a fost exclusiv de tipul carburatorului.
• Injecţie. Acesta este un sistem mai complex în care combustibilul este injectat în cilindri prin intermediul unui colector special și al unor injectoare. Poate avea loc atât mecanic, cât 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 mai economice și oferă o eficiență mai mare. Cu toate acestea, costul unor astfel de unități este mult mai mare, iar întreținerea și funcționarea sunt mult mai dificile.

Motoare diesel

În zorii existenței unor unități de acest tip, se auzea 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 invenția motorului diesel, această glumă și-a pierdut parțial relevanța. În principal, deoarece motorina este capabilă să funcționeze cu combustibil de calitate mult mai scăzută. Aceasta înseamnă că este mult mai ieftin decât benzina.

Principala diferență fundamentală între arderea 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 datorită forței presiunii pistonului. Alături de avantaje, motorul diesel are și o serie de dezavantaje. Printre acestea se numără următoarele:

• mult mai puțină energie comparată cu centralele pe benzină;
• dimensiuni mari și caracteristici de greutate;
• dificultăți de pornire în condiții meteorologice și climatice extreme;
• tracțiune insuficientă și tendința către pierderi nejustificate de putere, în special la viteze relativ mari.

În plus, repararea unui motor cu combustie internă de tip diesel, de regulă, este mult mai complicată și mai costisitoare decât reglarea sau restabilirea capacității de lucru a unei unități pe benzină.

Motoare pe gaz

În ciuda costului redus al gazului natural utilizat 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, instalarea și funcționarea acesteia în special.

În centralele de acest tip, gazul lichefiat sau natural pătrunde în butelii printr-un sistem de reductoare speciale, colectoare și duze. Aprinderea amestecului de combustibil are loc în același mod ca în instalațiile pe benzină cu carburator - cu ajutorul unei scântei electrice emanate de la o bujie.

Tipuri combinate de motoare cu ardere internă

Puțină lume știe despre sistemele ICE combinate. Ce este și unde se aplică?

Desigur, nu vorbim despre mașini hibride moderne care pot funcționa atât pe combustibil, cât și pe un motor electric. Motoarele combinate cu ardere internă sunt denumite de obicei astfel de unități care combină elemente ale diferitelor principii ale sistemelor de alimentare cu combustibil. Cel mai izbitor reprezentant al familiei unor astfel de motoare sunt unitățile diesel-gaz. În ele, amestecul de combustibil intră în blocul ICE aproape la fel ca în unitățile de 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 largi de modificări, toate motoarele cu ardere internă au modele 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 îi cunoaștem cu atenție structura, să înțelegem principiile de funcționare și să putem identifica problemele. Pentru aceasta, desigur, este necesar să studiați cu atenție proiectarea motoarelor cu ardere internă de diferite tipuri, pentru a înțelege singuri scopul anumitor piese, ansambluri, mecanisme și sisteme. Aceasta nu este o sarcină ușoară, dar foarte interesantă! Și cel mai important, lucrul corect.

În special pentru mințile curioase care doresc să înțeleagă în mod independent toate misterele și secretele aproape oricărui vehicul, o fotografie schematică aproximativă a motorului cu ardere internă este prezentată în fotografia de mai sus.

Deci, am aflat ce este această unitate de putere.

Motorul cu ardere internă este unul dintre elementele structurale cheie ale unui vehicul. Este o unitate impresionantă, principiul motorului cu ardere internă se bazează pe schimbarea energiei pentru acțiunea anumitor părți ale unității.

Există trei tipuri de motoare găsite în vehicule:

• piston
• piston rotativ
• turbina de gaz

Prima versiune a motoarelor este foarte populară. Unele modele de mașini sunt echipate cu motoare cu piston în patru timpi. O astfel de popularitate este cauzată de faptul că astfel de unități sunt mai ieftine, au o greutate redusă și sunt potrivite pentru utilizare în aproape toate mașinile, indiferent de producție.

În termeni simpli, un motor de mașină este un mecanism special care poate schimba energia termică, transformând-o în energie mecanică, ceea ce face posibilă asigurarea funcționării multor elemente ale structurii mașinii, precum și a sistemelor sale.

Nu va fi dificil să studiați principiul de funcționare al motorului. De exemplu, motoarele cu combustie internă cu piston sunt împărțite în unități în doi și patru timpi. Motoarele în patru timpi sunt numite deoarece într-un ciclu de funcționare al unui element, pistonul se deplasează de patru ori (curse). Mai multe detalii despre ce bare sunt descrise mai jos.

Dispozitiv motor

Înainte de a trata principiul de funcționare, ar trebui să înțelegeți mai întâi cum funcționează unitatea de putere și ce este inclus în proiectarea sa. Deoarece unitățile cu piston sunt considerate cele mai populare, va fi luat în considerare doar un astfel de dispozitiv. Principalele detalii includ:

1. Cilindrii care formează un bloc separat
2. Capul blocului de sincronizare
3. mecanism cu manivela

Acesta din urmă acționează arborele cotit, determinându-l să se rotească. Mecanismul transferă arborelui energia primită de la pistonul în mișcare, care își schimbă poziția în mai multe cicluri. Mișcarea pistonului reglează energia termică generată de arderea combustibilului.

Este imposibil să ne imaginăm și să organizăm mișcarea unei unități de putere fără mecanisme instalate în ea. Astfel, de exemplu, cureaua de distribuție schimbă poziția supapelor, datorită căreia este posibil să se asigure o alimentare regulată de combustibil, lăsând să intre și să iasă din anumite formulări. A fost stabilit sistemul pentru admisia de gaze noi și evacuarea celor uzate.

Funcționarea motorului este posibilă numai cu funcționarea simultană a tuturor pieselor, mecanismelor și a altor elemente incluse în proiectare. De asemenea, următoarele sisteme ar trebui să funcționeze fără probleme cu acestea:

• aprindere, al cărei rol principal este de a aprinde combustibilul,
• care conține și aer;
• admisie, reglând alimentarea în timp util a aerului către interiorul cilindrului;
• combustibil, datorită căruia este posibil să se asigure furnizarea de combustibil pentru combustie și funcționarea în continuare a transportului;
• un sistem de lubrifiere care reduce uzura pieselor structurale de frecare în timpul funcționării acestora;
• eșapament, prin acțiunea căruia este posibilă eliminarea gazelor de eșapament, în urma cărora se reduce toxicitatea acestora.

Există, de asemenea, un sistem de răcire care reglează temperatura în interiorul unității și asigură că aceasta este optimă.

Ciclul de lucru ICE

Ciclul motor principal implică executarea a patru curse principale. Despre ele vor fi discutate în continuare în text.

Primul accident vascular cerebral: aport

Inițială - mișcarea camelor, care fac parte din proiectarea arborelui cu came. Acestea schimbă efectul asupra supapei de admisie, forțând-o să se deschidă.

Mai departe, urmând supapa deschisă, pistonul se deplasează din locul său. Piesa se deplasează treptat din poziția de sus în poziția de jos. Aerul din interiorul cilindrului, datorită scăderii spațiului de către piston, devine mai rar, datorită căruia devine posibilă pătrunderea amestecului de lucru pregătit.

După aceea, pistonul începe să acționeze asupra arborelui cotit prin tija de legătură, drept urmare arborele se rotește cu 180 de grade. Pistonul în sine a atins deja poziția critică inferioară și, în acest moment, începe a doua cursă.

A doua măsură: compresie

Aceasta implică o compresie suplimentară a amestecului în interiorul cilindrului. Supapa de admisie se închide și pistonul își schimbă direcția, deplasându-se în sus. Datorită scăderii spațiului, aerul începe să se comprime, iar amestecul de lucru începe să se încălzească. Când a doua cursă se încheie, sistemul de aprindere intră în acțiune. Scopul său principal este de a furniza o încărcătură de electricitate lumânării pentru a forma o scânteie. Această scânteie aprinde amestecul comprimat de combustibil și aer, provocând aprinderea acestuia.

În mod separat, merită luat în considerare modul în care combustibilul este aprins într-un motor diesel cu ardere internă. De îndată ce compresia este finalizată, motorina diesel atomizată fin începe să curgă prin duză în cameră. Ulterior, substanța combustibilă este amestecată cu aerul din interior, datorită căruia apare aprinderea.

În ceea ce privește motorul carburat cu combustibil standard, arborele cotit reușește să facă o revoluție completă în cel de-al doilea ciclu.

Al treilea ciclu: cursa de lucru

A treia lovitură se numește lovitură de lucru. Gazele rămase după arderea amestecului încep să împingă pistonul, deplasându-l în jos. Energia primită de piesă este transferată la arborele cotit și se întoarce din nou, dar deja cu o jumătate de tură.

A patra măsură: eliberarea

A patra lovitură este eliberarea gazelor rămase. Când cursa abia începe, camera schimbă poziția, de data aceasta a supapei de evacuare, deschizând-o. Acest lucru promovează începerea mișcării ascendente a pistonului, ca urmare a căreia gazele de eșapament încep să scape din cilindru.

Interesant este că la modelele moderne de vehicule ICE-urile sunt echipate nu cu un singur cilindru, ci cu mai multe. Datorită muncii lor bine coordonate, este asigurată o mai bună funcționare a sistemelor de motoare și mașini. În acest caz, se execută diferite curse în același timp în fiecare cilindru. De exemplu, într-un cilindru cursa de lucru este în plină desfășurare, iar în al doilea - arborele cotit face doar o revoluție. Un design similar, de asemenea:

• elimină vibrațiile inutile;
• echilibrează forțele care acționează asupra arborelui cotit;
• organizează buna funcționare a motorului.

Datorită compactității lor, motoarele cu mai mulți cilindri nu sunt fabricate în linie, ci în formă de V. Există, de asemenea, o formă de motoare boxer care se găsesc adesea pe vehiculele Subaru. Această soluție economisește mult spațiu sub capotă.

Cum funcționează un motor în doi timpi

S-a menționat mai sus că motoarele cu piston sunt împărțite atât în ​​4 timpi, cât și în 2 timpi. Principiul de funcționare al celui de-al doilea este ușor diferit de cel descris anterior. Iar dispozitivul în sine al unei astfel de unități este mult mai simplu decât designul anterior. Într-o unitate în doi timpi, există doar două ferestre în cilindru - intrare și ieșire. Al doilea este situat chiar deasupra primului și acum se va explica pentru ce este.

La începutul primei curse, pistonul, care anterior a blocat geamul de admisie, începe să se deplaseze în sus, drept urmare închide geamul de admisie a combustibilului. În același timp, pistonul continuă să coboare, ceea ce duce la comprimarea amestecului de lucru. De îndată ce piesa atinge poziția dorită, prima lumânare se formează pe lumânare și amestecul creat se aprinde imediat, aprinzându-se. Fereastra de intrare se deschide deja în acest moment. Trece următoarea porție de combustibil și aer, continuând funcționarea mecanismului.

Începutul celei de-a doua curse este caracterizat de o schimbare a direcției de mișcare a pistonului - începe să se deplaseze în jos. Gazele acționează asupra ei, încercând să extindă spațiul disponibil. Pistonul se mișcă, deschizând fereastra de admisie, iar gazele rămase după arderea amestecului pleacă, trecând o nouă porție de combustibil în interior.

O parte din amestecul de lucru părăsește cilindrul prin supapa de evacuare deschisă. Prin urmare, devine clar de ce motoarele în doi timpi necesită atât de mult combustibil.

Avantaje și dezavantaje

Avantajul unităților cu piston în doi timpi este obținerea unei puteri mari cu un volum de lucru mic, în comparație cu cele în patru timpi. Cu toate acestea, proprietarul mașinii va suferi de un consum impresionant de combustibil, motiv pentru care ideea de a schimba unitatea îi va apărea în curând în cap.

De asemenea, avantajele motoarelor cu combustie internă în doi timpi pot fi numite un design simplu, funcționare clară și uniformă, greutate redusă și dimensiuni compacte. Dezavantajele includ evacuarea murdară, lipsa diferitelor sisteme, precum și uzura rapidă a pieselor structurale. Destul de des, proprietarii de mașini cu un astfel de motor se plâng de supraîncălzirea unității și de defectarea acesteia.

Un motor de mașină poate arăta ca un amestec mare de piese metalice, țevi și fire către cei neinițiați. În același timp, motorul este „inima” aproape oricărei mașini - 95% din toate mașinile rulează pe un motor cu ardere internă.

În acest articol, vom discuta despre funcționarea motorului cu ardere internă: principiul său general, vom studia elementele și fazele specifice funcționării motorului, vom afla cum se transformă exact combustibilul potențial în forță de rotație și vom încercați să răspundeți la următoarele întrebări: cum funcționează motorul cu ardere internă, ce tip de motoare sunt și tipurile lor și ce înseamnă acești sau acești parametri și caracteristici ale motorului? Și, ca întotdeauna, toate acestea sunt simple și accesibile, ca două și două.

Scopul principal al motorului pe benzină al unei mașini este de a transforma benzina în mișcare, astfel încât mașina dvs. să se poată deplasa. În prezent, cel mai simplu mod de a crea mișcare din benzină este pur și simplu să o arzi în interiorul motorului. Astfel, un „motor” auto este un motor cu ardere internă - adică arderea benzinei are loc în interiorul acesteia.

Există diferite tipuri de motoare cu ardere internă. Motoarele diesel sunt o formă, iar turbinele cu gaz sunt o formă complet diferită. Fiecare dintre ele are propriile sale avantaje și dezavantaje.

Ei bine, după cum veți observa, deoarece există un motor cu ardere internă, trebuie să existe și un motor cu ardere externă. Motorul cu aburi din trenurile și vaporizatoarele de modă veche este cel mai bun exemplu de motor cu ardere externă. Combustibilul (cărbune, lemn, petrol, orice) dintr-un motor cu aburi arde în afara motorului pentru a crea abur, iar aburul creează mișcare în interiorul motorului. Desigur, un motor cu ardere internă este mult mai eficient (măcar consumă mult mai puțin combustibil pe kilometru din traseul vehiculului) decât o combustie externă, iar un motor cu ardere internă este, de asemenea, mult mai mic decât un motor cu ardere externă echivalent. Acest lucru explică de ce nu vedem o singură mașină care să arate ca o locomotivă cu aburi.

Acum să aruncăm o privire mai atentă asupra modului în care funcționează motorul cu ardere internă.

Să aruncăm o privire la principiul din spatele oricărei mișcări reciproce a unui motor cu ardere internă: dacă puneți o cantitate mică de combustibil de mare energie (cum ar fi benzina) într-un spațiu mic închis și îl aprindeți (acel combustibil), o cantitate incredibilă de energia este eliberată sub forma unui gaz în expansiune. Puteți folosi această energie, de exemplu, pentru a propulsa un cartof. În acest caz, energia este convertită în mișcarea acestui cartof. De exemplu, dacă turnați puțină benzină într-o țeavă cu un capăt bine închis și celălalt deschis, turnați puțină benzină și apoi lipiți un cartof și dați foc la benzină, atunci explozia acestuia va provoca mișcarea acestui cartof prin stoarcere scoate-l cu benzina care explodează, astfel, cartoful va zbura sus în cer, dacă arăți țeava în sus. Iată ce am descris pe scurt principiul vechiului tun. Dar puteți utiliza și acest tip de energie pe benzină în scopuri mai interesante. De exemplu, dacă puteți crea un ciclu de explozii pe benzină de sute de ori pe minut și dacă puteți folosi această energie în scopuri utile, atunci știți că aveți deja nucleul motorului mașinii!

În prezent, aproape toate mașinile folosesc ceea ce se numește ciclu de ardere în patru timpi pentru a transforma benzina în mișcare. Ciclul în patru timpi este cunoscut și sub numele de ciclul Otto, după Nikolai Otto, care l-a inventat în 1867. Deci, iată-le, aceste 4 curse ale motorului:

1. Cursa de admisie a combustibilului
2. Cursa de compresie a combustibilului
3. Ciclul de combustie a combustibilului
4. Cursa gazelor de eșapament

Se pare că totul este clar din asta, nu-i așa? Puteți vedea în figura de mai jos că un element numit piston înlocuiește cartoful din „tunul de cartofi” pe care l-am descris anterior. Pistonul este conectat la arborele cotit folosind o bielă. Nu vă lăsați alarmați de noii termeni - de fapt nu există atât de mulți dintre ei în principiul funcționării motorului!

În figură, literele indică următoarele elemente ale motorului:

A - Arborele cu came
B - Capacul supapei
C - Supapa de evacuare
D - Gaura de evacuare
E - Chiulasa
F - Cavitate pentru lichid de răcire
G - Bloc motor
H - Bazin de ulei
I - rezervorul motorului
J - Bujie
K - Supapă de admisie
L - Intrare
M - Piston
N - Bielă
O - Rulment de bielă
P - Arborele cotit

Iată ce se întâmplă atunci când motorul parcurge ciclul complet în patru timpi:

1. Poziția inițială a pistonului este în partea de sus, în acest moment supapa de admisie se deschide și pistonul se deplasează în jos, aspirând astfel amestecul pregătit de benzină și aer în cilindru. Aceasta este lovitura de admisie. Doar o picătură mică de benzină trebuie să se amestece cu aerul pentru ca acest lucru să funcționeze.
2. Când pistonul atinge punctul său cel mai scăzut, supapa de admisie se închide și pistonul începe să se miște înapoi (benzina este blocată), comprimând acest amestec de combustibil și aer. Compresia va face ulterior explozia mai puternică.
3. Când pistonul atinge vârful cursei, bujia emite o scânteie, generată de peste zece mii de volți, pentru a aprinde benzina. Se produce detonarea, iar benzina din cilindru explodează, împingând pistonul în jos cu o forță incredibilă.
4. După ce pistonul ajunge din nou la partea de jos a cursei, este rândul robinetului de evacuare să se deschidă. Apoi, pistonul se deplasează în sus (acest lucru se întâmplă deja prin inerție), iar amestecul uzat de benzină și aer părăsește cilindrul prin orificiul de evacuare pentru a merge în călătorie către țeava de evacuare și mai departe în atmosfera superioară.

Acum, când supapa este din nou în vârf, motorul este gata pentru următorul ciclu, astfel încât să aspire următoarea porțiune a amestecului de aer și benzină pentru a roti în continuare arborele cotit, care, de fapt, își transferă torsiune în continuare prin transmisia către roți. Vedeți mai jos cum funcționează motorul în toate cele patru curse.

Puteți vedea mai clar lucrul motorului cu ardere internă în cele două animații de mai jos:

Cum funcționează motorul - animație

Rețineți că mișcarea generată de motorul cu ardere este de rotație, în timp ce mișcarea generată de tunul de cartofi este liniară (dreaptă). În motor, mișcarea liniară a pistoanelor este transformată în mișcare de rotație a arborelui cotit. Avem nevoie de o mișcare de rotație, deoarece intenționăm să ne rotim roțile mașinii.

Acum să aruncăm o privire la toate părțile care funcționează împreună ca o echipă pentru a face acest lucru, începând cu cilindrii!

Miezul motorului este un cilindru cu un piston care se deplasează în sus și în jos în interiorul cilindrului. Motorul descris mai sus are un cilindru. S-ar părea, ce altceva mai este necesar pentru o mașină?! Dar nu, o mașină pentru o plimbare confortabilă are nevoie de cel puțin încă 3 dintre acești cilindri cu pistoane și de toate atributele necesare acestui cuplu (supape, biele și așa mai departe), dar un cilindru este potrivit doar pentru majoritatea mașinilor de tuns iarba . Uitați - în animația de mai jos veți vedea funcționarea motorului cu 4 cilindri:

Tipuri de motoare

Mașinile au cel mai adesea patru, șase, opt și chiar zece, doisprezece și șaisprezece cilindri (ultimele trei opțiuni sunt instalate în principal pe mașini sport și mașini de curse). Într-un motor cu mai mulți cilindri, toți cilindrii sunt de obicei aranjați în unul din cele trei moduri:

• În linie
• În formă de V
• Boxer

Iată-le - toate cele trei tipuri de dispunere a cilindrilor în motor:

Dispunerea în linie a 4 cilindri

Aranjament opus de 4 cilindri

Dispunerea în V a 6 cilindri

Configurațiile diferite au avantaje și dezavantaje diferite în ceea ce privește vibrațiile, costul de fabricație și caracteristicile formei. Aceste avantaje și dezavantaje le fac mai potrivite pentru anumite vehicule specifice. Deci, motoarele cu 4 cilindri rareori au sens pentru a produce motoare în formă de V, deci sunt de obicei în linie; și motoarele cu 8 cilindri sunt realizate mai des cu o dispunere a cilindrilor în formă de V.

Acum să aruncăm o privire la modul în care funcționează sistemul de injecție a combustibilului, uleiul și alte componente din motor:

Să aruncăm o privire mai detaliată asupra câtorva dintre detaliile cheie ale motorului:

Acum atenție! Pe baza a ceea ce am citit, să ne uităm la ciclul complet al motorului cu toate elementele sale:

Ciclul complet al motorului

De ce motorul nu funcționează?

Să presupunem că ieși la mașină dimineața și începi să o pornești, dar nu va porni. Ce ar putea fi greșit? Acum, că știți cum funcționează un motor, puteți înțelege lucrurile de bază care pot împiedica pornirea unui motor. Se pot întâmpla trei lucruri fundamentale:

• Amestec slab de combustibil
• Fără compresie
• Fără scânteie

Da, există mii de lucruri minore care pot crea probleme, dar „cele trei mari” menționate sunt cel mai adesea rezultatul sau cauza unuia dintre ele. Pe baza unei înțelegeri simple a performanței motorului, putem compila o scurtă listă a modului în care aceste probleme afectează motorul.

Amestecul slab de combustibil se poate datora unuia dintre următoarele motive:

• Pur și simplu ai rămas fără benzină în rezervor, iar motorul încearcă să pornească din aer.
• Admisia de aer poate fi înfundată, astfel încât motorul primește combustibil, dar nu are suficient aer pentru a detona.
• Sistemul de alimentare cu combustibil poate furniza prea mult sau prea puțin combustibil amestecului, ceea ce înseamnă că arderea nu se desfășoară corect.
• Combustibilul poate conține impurități (și acest lucru este deosebit de important pentru calitatea rusă a benzinei), care împiedică arderea completă a combustibilului.

Lipsa compresiei - Dacă încărcarea aerului și a combustibilului nu poate fi comprimată corect, procesul de ardere nu va funcționa corect. Lipsa compresiei poate apărea din următoarele motive:

• Inele de piston uzate (permițând aerului și combustibilului să curgă pe lângă piston atunci când sunt comprimate)
• Supapele de admisie sau de evacuare nu se etanșează corect, redeschizând scurgerile în timpul comprimării
• A apărut o gaură în cilindru.

Absența unei scântei poate fi din mai multe motive:

• Dacă bujiile sau firul la acestea sunt uzate, scânteia va fi slabă.
• Dacă firul este deteriorat sau pur și simplu lipsește sau dacă sistemul care trimite o scânteie prin fir nu funcționează corect.
• Dacă scânteia apare prea devreme sau prea târziu în ciclu, combustibilul nu se va aprinde la momentul potrivit și acest lucru poate cauza tot felul de probleme.

Iată câteva alte motive pentru care este posibil ca motorul să nu funcționeze și aici vom atinge câteva detalii în afara motorului:

• Dacă bateria este descărcată, nu veți putea porni motorul pentru al porni.
• Dacă rulmenții care permit rotirea liberă a arborelui cotit sunt uzați, arborele cotit nu se va putea roti, astfel încât motorul nu va putea funcționa.
• Dacă supapele nu se deschid și nu se închid la momentul potrivit sau nu funcționează deloc, aerul nu va putea intra și evacuarea nu poate ieși, astfel încât motorul din nou nu va putea funcționa.
• Dacă cineva cu motive huligan a înfipt un cartof în țeava de eșapament, gazele de eșapament nu vor putea părăsi cilindrul, iar motorul nu va mai funcționa.
• Dacă nu există suficient ulei în motor, pistonul nu se va putea deplasa liber în sus și în jos în cilindru, ceea ce face dificilă sau imposibilă funcționarea normală a motorului.

Într-un motor care funcționează corect, toți acești factori se încadrează în limite de toleranță. După cum puteți vedea, motorul are o serie de sisteme care îl ajută să-și facă treaba de a transforma combustibilul în propulsie fără cusur. Vom acoperi diferitele subsisteme utilizate în motoare în următoarele secțiuni.

Majoritatea subsistemelor motorului pot fi implementate folosind o varietate de tehnologii, iar tehnologiile mai bune pot îmbunătăți semnificativ performanța motorului. Acesta este motivul pentru care dezvoltarea industriei auto continuă la cele mai mari rate, deoarece concurența dintre producătorii de automobile este suficient de puternică pentru a investi bani mari în fiecare putere suplimentară scoasă din motor la același volum. Să aruncăm o privire asupra diferitelor subsisteme utilizate în motoarele moderne, începând cu supapele motorului.

Cum funcționează supapele?

Sistemul de supape constă, de fapt, din supape și un mecanism care le deschide și închide. Se numește sistemul de deschidere și închidere a acestora arbore cu came... Arborele cu came are piese speciale pe axa sa care mișcă supapele în sus și în jos, așa cum se arată în figura de mai jos.

Majoritatea motoarelor moderne au ceea ce se numește came aeriene... Aceasta înseamnă că arborele este situat deasupra supapelor, după cum puteți vedea în imagine. Motoarele mai vechi folosesc un arbore cu came situat în carterul de lângă arborele cotit. Arborele cu came se rotește și deplasează came în jos, astfel încât să împingă supapa în jos, creând un spațiu pentru trecerea combustibilului sau pentru eliberarea gazelor de eșapament. Cureaua de distribuție sau transmisia cu lanț este acționată de arborele cotit și transferă torsiunea de la acesta la arborele cu came, astfel încât supapele să fie sincronizate cu pistoanele. Arborele cu came se rotește întotdeauna de două până la două ori mai lent decât arborele cotit. Multe motoare performante au patru supape pe cilindru (două pentru primirea combustibilului spre interior și două pentru amestecul de evacuare epuizant).

Cum funcționează sistemul de aprindere?

Sistemul de aprindere generează o încărcare de înaltă tensiune și o transferă la bujii folosind fire de aprindere. Încărcarea se duce mai întâi la bobina de aprindere (un fel de distribuitor care distribuie scânteia către cilindri la un anumit moment), pe care îl puteți găsi cu ușurință sub capota majorității mașinilor. O bobină de aprindere are un fir în centru și patru, șase, opt fire sau mai multe, în funcție de numărul de cilindri care ies din ea. Aceste fire de aprindere trimit o încărcare către fiecare bujie. Motorul primește o astfel de scânteie în timp, astfel încât un singur cilindru să primească o scânteie de la distribuitor la un moment dat. Această abordare asigură netezimea maximă a motorului.

Cum funcționează răcirea?

Sistemul de răcire în majoritatea vehiculelor constă dintr-un radiator și o pompă de apă. Apa circulă prin pasajele (canalele) din jurul cilindrilor și apoi trece prin radiator pentru a o răci cât mai mult posibil. Cu toate acestea, există astfel de modele de mașini (în special Volkswagen Beetle), precum și cele mai multe motociclete și mașini de tuns iarba care au un motor răcit cu aer. Probabil că ați văzut aceste motoare răcite cu aer care au aripioare pe lateral - o suprafață nervurată care împodobește exteriorul fiecărui cilindru pentru a ajuta la disiparea căldurii.

Răcirea cu aer face motorul mai ușor, dar mai fierbinte și, în general, scade durata de viață a motorului și performanța generală. Acum știi cum și de ce motorul tău rămâne rece.

Cum funcționează lansatorul?

Îmbunătățirea performanței motorului dvs. este o problemă importantă, dar mai important este ceea ce se întâmplă atunci când întoarceți cheia pentru al porni! Sistemul de pornire constă dintr-un demaror cu motor electric. Când rotiți cheia de contact, dispozitivul de pornire rotește motorul cu mai multe rotații, astfel încât procesul de ardere începe să funcționeze și poate fi oprit doar rotind cheia în direcția opusă, când scânteia încetează să curgă în cilindri și motorul se oprește astfel.

Motorul de pornire, pe de altă parte, are un motor electric puternic care acționează un motor cu ardere la rece. Starterul este întotdeauna destul de puternic și, prin urmare, motorul „consumă” resursele bateriei, deoarece trebuie să depășească:

• Toate fricțiunile interne cauzate de inelele pistonului și exacerbate de uleiul rece, neîncălzit.
• Presiunea de compresie a oricărui cilindru (cilindri) care apare în timpul cursei de compresie.
• Rezistența exercitată de supapele de deschidere și închidere ale arborelui cu came.
• Toate celelalte procese legate direct de motor, inclusiv rezistența pompei de apă, a pompei de ulei, a generatorului etc.

Vedem că starterul are nevoie de multă energie. Mașina folosește cel mai adesea un sistem electric de 12 volți, iar sute de amperi de electricitate trebuie să curgă în motorul de pornire.

Cum funcționează sistemul de injecție și lubrifiere?

Când vine vorba de întreținerea zilnică a mașinii, prima dvs. preocupare este probabil să verificați cantitatea de gaz din mașină. Cum ajunge benzina din rezervorul de combustibil în butelii? Sistemul de alimentare cu combustibil al motorului extrage benzină din rezervor folosind o pompă de combustibil în rezervor și o amestecă cu aer, astfel încât amestecul corect de aer și combustibil să poată curge în cilindri. Combustibilul este furnizat în unul din cele trei moduri comune: carburator, injecție de combustibil și injecție directă de combustibil.

Carburatoarele sunt acum foarte învechite și nu se încadrează în modelele de mașini mai noi. La un motor cu injecție, cantitatea necesară de combustibil este injectată individual în fiecare cilindru, fie direct în supapa de admisie (injecție de combustibil), fie direct în cilindru (injecție directă de combustibil).

Petrolul joacă, de asemenea, un rol important. Un sistem perfect lubrifiat asigură faptul că fiecare piesă în mișcare din motor primește ulei, astfel încât să se poată deplasa cu ușurință. Cele două părți principale care necesită ulei sunt pistonul (sau mai bine zis inelele acestuia) și orice lagăre care permit elementelor precum arborele cotit și alți arbori să se rotească liber. În majoritatea vehiculelor, uleiul este aspirat din vasul de ulei de o pompă de ulei, trecut printr-un filtru de ulei pentru a îndepărta particulele de murdărie și apoi pulverizat sub presiune ridicată pe lagăre și pereții cilindrilor. Uleiul curge apoi într-un bazin, unde este colectat din nou și ciclul se repetă.

Sistem de evacuare

Acum, că știm despre o serie de lucruri pe care le-am pus (turnat) în mașina noastră, să aruncăm o privire asupra celorlalte lucruri care ies din ea. Sistemul de evacuare include o țeavă de eșapament și o toba de eșapament. Fără toba de eșapament, ai auzi sunetul a mii de mici explozii din țeava de eșapament. Toba de eșapament amortizează sunetul. Sistemul de evacuare include, de asemenea, un convertor catalitic, care folosește un catalizator și oxigen pentru a arde tot combustibilul neutilizat și alte substanțe chimice din evacuare. Astfel, mașina dvs. respectă anumite standarde europene pentru nivelul de poluare a aerului.

Ce altceva mai există în afară de toate cele de mai sus în mașină? Sistemul electric este format dintr-o baterie și un generator. Alternatorul este conectat la motor printr-o curea și generează energie electrică pentru a încărca bateria. Bateria furnizează o încărcare de 12 volți a energiei electrice la dispoziția tuturor celor din mașină care au nevoie de energie electrică (sistem de aprindere, radio,