Предназначение и устройство на двигателя с вътрешно горене

2024 Автор: Erin Ralphs | [email protected]. Последно модифициран: 2024-02-19 12:27

В продължение на повече от сто години двигателите с вътрешно горене се използват като електроцентрали за повечето машини и механизми. В началото на 20-ти век те заменят парната машина с външно горене. Двигателят с вътрешно горене сега е най-икономичният и ефективен сред другите двигатели. Нека разгледаме устройството на двигателя с вътрешно горене.

История на създаването

Историята на тези единици започва преди около 300 години. Тогава Леонардо да Винчи разработва първия чертеж на примитивен двигател. Развитието на този агрегат даде тласък на сглобяването, тестването и непрекъснатото усъвършенстване на двигателя с вътрешно горене.

През 1861 г., според чертежите, които Да Винчи оставя на света, те създават първия двутактов двигател. По това време никой не мислеше, че всички автомобили и друго оборудване ще бъдат оборудвани с такива инсталации, въпреки че тогава парните агрегати се използват на железопътното оборудване.

Първият, който използва двигатели с вътрешно горене в автомобили,беше Хенри Форд. Той е първият, който написва книга за конструкцията и работата на двигателя с вътрешно горене. Ford беше първият, който изчисли ефективността на тези двигатели.

Класификация на двигателите с вътрешно горене

В процеса на разработка устройството на двигателя с вътрешно горене стана по-сложно. Целта му обаче остана същата. Има няколко основни типа двигатели с вътрешно горене, които са най-ефективни днес.

Първи по ефективност и икономичност - възвратно-постъпателни агрегати. В тези агрегати енергията, генерирана от изгарянето на горивната смес, се преобразува в движение чрез система от свързващи пръти и колянов вал.

Общото устройство на карбурирания двигател с вътрешно горене не се различава от другите двигатели. Но горимата смес се приготвя директно в карбуратора. Инжектирането се извършва в общ колектор, откъдето под въздействието на вакуум сместа влиза в цилиндрите, където след това светва от електрически разряд на свещ.

Инжекционният двигател се различава от карбураторния по това, че горивото се подава към всеки цилиндър директно през отделни дюзи. След това, след като бензинът се смеси с въздуха, горивото се запалва от искрата на свещ.

Дизеловият двигател е различен от бензиновия. Разгледайте накратко устройството на дизелов двигател с вътрешно горене. Няма свещи, използвани за запалване. Това гориво се запалва под високо налягане. В резултат на това дизеловият двигател се загрява. Температурата е по-висока от температурата на горене. Инжектирането се извършва с помощта на дюзи.

Роторно-буталните двигатели също принадлежат към двигателите с вътрешно горене. В тези единици топлинната енергия отизгарянето на гориво засяга ротора. Има специална форма и специален профил. Траекторията на движение на ротора е планетарна (елементът е разположен вътре в специална камера). Роторът изпълнява едновременно огромен брой функции - това е газоразпределение, функцията на коляновия вал и буталото.

Има и газотурбинни двигатели с вътрешно горене. В тези агрегати топлинната енергия се преобразува чрез ротор с клиновидни остриета. След това тези механизми карат турбината да се върти.

Буталните двигатели се считат за най-надеждните, лесни за поддръжка и икономични. Ротационните практически не се използват в масовата автомобилна технология. Сега само японската Mazda произвежда модели автомобили, оборудвани с ротационни бутални двигатели. Опитни автомобили с газотурбинни двигатели бяха произведени от Chrysler през 60-те години и след това нито един автомобилен производител не се върна към тези инсталации. В Съветския съюз някои модели танкове и десантни кораби за кратко време бяха оборудвани с газотурбинни двигатели. Но тогава беше решено да се изоставят такива силови агрегати. Ето защо обмисляме устройството на двигателя с вътрешно горене - те са най-популярните и ефективни.

ICE устройство

Няколко системи са комбинирани в корпуса на двигателя. Това е цилиндровият блок, в който се намират самите горивни камери. При последния горивната смес гори. Също така, двигателят се състои от колянов механизъм, предназначен да преобразува енергията на буталата в въртене на коляновия вал. В енергийната сградаУредът има и газоразпределителен механизъм. Неговата задача е да осигури навременното отваряне и затваряне на всмукателните и изпускателните клапани. Двигателят няма да може да работи без впръскване, запалване и изпускателна система.

При стартиране на силовия агрегат смес от гориво и въздух се подава към цилиндрите през отворените всмукателни клапани. След това се запалва от електрически разряд на свещта. Когато сместа се запали и газовете започнат да се разширяват, налягането върху буталото ще се увеличи. Последният ще се задвижи и ще доведе до завъртане на коляновия вал.

Конструкцията и работата на двигателя с вътрешно горене са такива, че двигателят работи в определени цикли. Тези цикли се повтарят постоянно с висока честота. Това осигурява непрекъснато въртене на коляновия вал.

Принципът на действие на двутактовите двигатели с вътрешно горене

Когато двигателят стартира, буталото, което се задвижва от въртенето на коляновия вал, започва да се движи. Когато достигне най-ниската си точка и започне да се движи нагоре, горивото се подава към цилиндъра.

При движение нагоре буталото компресира сместа. Когато достигне горната мъртва точка, запалителната свещ запалва сместа поради електрически разряд. Газовете моментално се разширяват и натискат буталото надолу.

След това изпускателният клапан на цилиндъра се отваря и продуктите от горенето излизат от цилиндрите в изпускателната система. След това, отново достигайки долната точка, буталото ще започне да се движи нагоре. Коляновият вал ще направи един оборот.

Когато започва новотодвижение на буталото, всмукателните клапани ще се отворят отново и горивната смес ще бъде подадена. Той ще заеме целия обем, който са заели продуктите на горенето, и цикълът ще се повтори отново. Поради факта, че буталата в такива двигатели работят само в два цикъла, се правят по-малко движения, за разлика от четиритактов двигател с вътрешно горене. Намалени загуби от триене. Но тези двигатели стават по-горещи.

При двутактовите силови агрегати буталото също играе ролята на газоразпределителен механизъм. В процеса на движение се отварят и затварят отвори за вход на горивната смес и изпускане на отработени газове. Най-лошият газообмен в сравнение с четиритактовите двигатели е основният недостатък на такива двигатели. По време на изгорелите газове мощността се губи значително.

Понастоящем двутактовите двигатели се използват в мотопеди, скутери, лодки, бензинови триони и други превозни средства с ниска мощност.

Четиритактов

Устройството на този тип двигател с вътрешно горене е малко по-различно от двутактовия. Принципът на действие също е малко по-различен. Има четири хода на въртене на коляновия вал.

Първата стъпка е подаването на горима смес към цилиндъра на двигателя. Моторът, под въздействието на вакуум, засмуква сместа в цилиндъра. Буталото в цилиндъра в този момент се спуска надолу. Входният клапан е отворен и пулверизираният бензин и въздух ще влязат в горивната камера.

Следва ходът на компресия. Всмукателният клапан се затваря и буталото се движи нагоре. В този случай сместа в цилиндъра е значително компресирана. Поради налягането, сместазагрявка. Налягането повишава концентрацията.

Следва третият работен цикъл. Когато буталото почти достигне горната си позиция, системата за запалване се активира. На свещта прескача искра и сместа се запалва. Поради мигновеното разширяване на газовете и разпространението на енергията на експлозията, буталото под налягане се движи надолу. Този цикъл в работата на четиритактов двигател е основният. Останалите три мерки не влияят върху създаването на произведението и са спомагателни.

На четвъртия цикъл започва фазата на освобождаване. Когато буталото достигне дъното на горивната камера, изпускателният клапан се отваря и изгорелите газове излизат първо в изпускателната система и след това в атмосферата.

Ето устройството и принципа на работа на четиритактовия двигател с вътрешно горене, който е монтиран под капаците на повечето автомобили.

Помощни системи

Разгледахме устройството на двигателя с вътрешно горене. Но всеки двигател не би могъл да работи, ако не е оборудван с допълнителни системи. Ще говорим за тях по-долу.

Запалване

Тази система е част от електрическото оборудване. Той е проектиран да образува искри, които възпламеняват горивната смес.

Системата включва батерия и генератор, ключалка за запалване, бобина и специално устройство - разпределител на запалването.

Всмукателна система

Необходимо е, за да може моторът да влезе без никакви прекъсваниявъздух. За образуването на сместа е необходим кислород. Сам по себе си бензинът няма да изгори. Трябва да се отбележи, че в карбураторите всмукването е само филтър и въздуховоди. Всмукателната система на съвременните автомобили е по-сложна. Той включва всмукване на въздух под формата на тръби, филтър, дроселна клапа и всмукателен колектор.

Енергийна система

От принципа на двигателя с вътрешно горене знаем, че двигателят трябва да изгори нещо. Това е бензин или дизелово гориво. Захранващата система осигурява подаване на гориво по време на работа на двигателя.

В най-примитивния случай тази система се състои от резервоар, както и горивен тръбопровод, филтър и помпа, които доставят гориво на карбуратора. При инжекционните автомобили енергийната система се управлява от ECU.

Система за смазване

Системата за смазване включва маслена помпа, картер, маслен филтър. Дизеловите и мощните бензинови агрегати също имат охладител за почистване на смазката. Помпата се задвижва от коляновия вал.

Заключение

Ето какво е двигател с вътрешно горене. Разгледахме устройството и принципа на неговата работа и сега е ясно как работи кола, резачка или дизелов генератор.