Wiki pre vnútorný spaľovací motor Spaľovací motor je

V roku 1799 získal patent na použitie a spôsob získavania osvetľovacieho plynu suchou destiláciou dreva alebo uhlia, ale osvetľovací plyn bol vhodný nielen na osvetlenie.

Česť postaviť komerčne úspešný motor vnútorné spaľovanie patrí belgickému mechanikovi Jean Etienne Lenoirovi. Počas práce v galvanickej továrni Lenoir dospel k myšlienke, že zmes vzduchu a paliva v plynovom motore môže byť zapálená elektrickou iskrou, a rozhodol sa postaviť motor založený na tejto myšlienke. Po vyriešení problémov, ktoré sa na tejto ceste vyskytli (tesný zdvih a prehriatie piestu, čo viedlo k zadretiu), po premyslení systému chladenia a mazania motora, Lenoir vytvoril funkčný spaľovací motor. V roku 1864 sa vyrobilo viac ako tristo týchto motorov rôznej kapacity. Po zbohatnutí Lenoir prestal pracovať na ďalšom zdokonaľovaní svojho automobilu, čo predurčovalo jeho osud - z trhu ho vytlačil vyspelejší motor, ktorý vytvoril nemecký vynálezca August Otto a v roku 1864 dostal patent na vynález svojho modelu plynového motora.

V roku 1864 podpísal nemecký vynálezca Augusto Otto dohodu s bohatým inžinierom Langenom o realizácii tohto vynálezu - vznikla spoločnosť „Otto and Company“. Otto ani Langen nemali dostatočné vedomosti v oblasti elektrotechniky a opusteného elektrického zapaľovania. Boli zapálené otvoreným plameňom cez hadičku. Valec motora Otto bol na rozdiel od motora Lenoir vertikálny. Otočný hriadeľ bol umiestnený nad valcom zboku. Princíp činnosti: rotujúci hriadeľ zdvihol piest o 1/10 výšky valca, v dôsledku čoho sa pod piestom vytvoril zriedený priestor a nasala sa zmes vzduchu a plynu. Zmes sa potom zapálila. Počas výbuchu sa tlak pod piestom zvýšil na asi 4 atm. Pôsobením tohto tlaku sa piest zvýšil, objem plynu sa zvýšil a tlak klesol. Piest, najskôr pod tlakom plynu a potom zotrvačnosťou, stúpal, až sa pod ním vytvoril podtlak. Energia spáleného paliva bola teda použitá v motore s maximálnou účinnosťou. Toto bol Otov hlavný originálny nález. Pracovný zdvih piestu smerom nadol sa začal pôsobením atmosférického tlaku a potom, čo tlak vo valci dosiahol atmosférický tlak, otvoril sa výfukový ventil a piest svojou hmotou vytlačil výfukové plyny. Vďaka úplnejšej expanzii produktov spaľovania bola účinnosť tohto motora výrazne vyššia ako účinnosť motora Lenoir a dosiahla 15%, to znamená, že prekročila účinnosť najlepších parných strojov tej doby. Okrem toho boli Ottove motory takmer päťkrát ekonomickejšie ako Lenoirove motory a okamžite sa stali veľmi žiadanými. V ďalších rokoch sa ich vyrobilo asi päťtisíc. Napriek tomu Otto tvrdo pracoval na zdokonalení svojich návrhov. Čoskoro bol použitý kľukový pohon. Najvýznamnejší z jeho vynálezov však prišiel v roku 1877, keď Otto dostal patent na nový štvortaktný motor. Tento cyklus je dodnes jadrom väčšiny benzínových a benzínových motorov.

Typy spaľovacích motorov

Piestový spaľovací motor

Rotačný ICE

Spaľovací motor s plynovou turbínou

Piestové motory - spaľovacia komora je obsiahnutá vo valci, kde sa tepelná energia paliva premieňa na mechanickú energiu, ktorá sa z translačného pohybu piestu prevádza pomocou kľukového mechanizmu na energiu rotačnú.

Spaľovacie motory sú klasifikované:

a) Podľa dohody - delia sa na dopravné, stacionárne a špeciálne.

b) Podľa druhu použitého paliva - ľahká kvapalina (benzín, plyn), ťažká kvapalina (motorová nafta, lodný vykurovací olej).

c) Podľa spôsobu tvorby horľavej zmesi - vonkajšej (karburátor, vstrekovač) a vnútornej (vo valci spaľovacieho motora).

d) Spôsobom zapaľovania (s núteným zapaľovaním, so vznetovým, výhrevným).

e) Podľa usporiadania valcov, radové, zvislé, protiľahlé s jedným a dvoma kľukovými hriadeľmi, v tvare V s hornými a spodnými kľukovými hriadeľmi, v tvare VR a W, jednoradové a dvojradové hviezdicové, v tvare H, dvojradové s paralelnými kľukovými hriadeľmi, „dvojitý ventilátor“, kosoštvorcový, troj lúčový a niektoré ďalšie.

Benzín

Benzínový karburátor

Pracovný cyklus štvortaktného spaľovacieho motora trvá dve úplné otáčky kľukou, ktoré pozostávajú zo štyroch samostatných zdvihov:

príjem,
kompresia náboja,
pracovný zdvih a
uvoľnenie (výfuk).

Zmena pracovných zdvihov je zabezpečená špeciálnym mechanizmom rozvodu plynu, najčastejšie ho predstavuje jeden alebo dva vačkové hriadele, systém posúvačov a ventilov, ktoré priamo zabezpečujú fázovú zmenu. Niektoré spaľovacie motory na tento účel používali vložky cievky (Ricardo) so sacími a / alebo výfukovými otvormi. V tomto prípade bola komunikácia dutiny valca s rozdeľovačmi zabezpečená radiálnymi a rotačnými pohybmi objímky cievky, pričom okná otvárali požadovaný kanál. Vzhľadom na zvláštnosti dynamiky plynov - zotrvačnosť plynov, doba výskytu plynového vetra, sacie, zdvihové a výfukové zdvihy v skutočnom štvortaktnom cykle sa prekrývajú, to sa nazýva prekrývajúce sa časovanie ventilov... Čím vyššie sú prevádzkové otáčky motora, tým väčšie je prekrytie fázy a čím je väčšie, tým nižší je krútiaci moment spaľovacieho motora pri nízkych otáčkach. Preto sa v moderných spaľovacích motoroch čoraz viac používajú zariadenia, ktoré umožňujú meniť časovanie ventilov počas prevádzky. Na tento účel sú vhodné najmä motory s ovládaním elektromagnetického ventilu (BMW, Mazda). K dispozícii sú tiež motory s variabilným kompresným pomerom (SAAB) s väčšou flexibilitou výkonu.

Dvojtaktné motory majú širokú škálu usporiadaní a širokú škálu dizajnových systémov. Základným princípom každého dvojtaktného motora je, že piest vykonáva funkcie prvku na distribúciu plynu. Pracovný cyklus pozostáva, striktne povedané, z troch krokov: pracovný zdvih trvajúci od hornej úvrati ( TDC) až o 20 - 30 stupňov do dolného mŕtveho bodu ( NMT), čistiaci prostriedok, ktorý efektívne kombinuje príjem a výfuk a kompresiu trvajúcu od 20 do 30 stupňov od BDC do TDC. Čistenie je z hľadiska dynamiky plynov slabým článkom dvojtaktného cyklu. Na jednej strane nie je možné zabezpečiť úplné oddelenie čerstvej náplne od výfukových plynov, preto je nevyhnutná buď strata čerstvej zmesi doslova vytekajúca do výfukového potrubia (ak je spaľovacím motorom nafta, hovoríme o strate vzduchu), na druhej strane pracovný zdvih netrvá polovicu obrat, ale menší, čo samo o sebe znižuje efektivitu. Zároveň nemožno predĺžiť trvanie mimoriadne dôležitého procesu výmeny plynu, ktorý vo štvortaktnom motore zaberá polovicu prevádzkového cyklu. Dvojtaktné motory nemusia mať systém rozvodu plynu vôbec. Ak však nehovoríme o zjednodušených lacných motoroch, dvojtaktný motor je komplikovanejší a nákladnejší kvôli povinnému použitiu dúchadla alebo systému natlakovania, zvýšená tepelná hustota CPG vyžaduje drahšie materiály pre piesty, krúžky, vložky valcov. Vykonávanie funkcií prvku na distribúciu plynu piestom si vyžaduje, aby jeho výška nebola menšia ako zdvih piestu + výška preplachovacích otvorov, čo je v prípade mopedu nekritické, ale vďaka čomu je piest ťažší aj pri relatívne nízkych výkonoch. Keď sa výkon meria v stovkách koní, nárast hmotnosti piestu sa stáva veľmi vážnym faktorom. Zavedenie zvislých rozdeľovacích objímok zdvihu v motoroch Ricardo bolo pokusom o zníženie veľkosti a hmotnosti piestu. Ukázalo sa, že systém bol zložitý a jeho prevádzka bola nákladná, okrem letectva sa také motory nikde inde nepoužívali. Výfukové ventily (s vyfukovaním jednoprúdového ventilu) majú dvojnásobnú intenzitu tepla v porovnaní s výfukovými ventilmi štvortaktných motorov a horšie podmienky na odvod tepla a ich sedadlá majú dlhší priamy kontakt s výfukovými plynmi.

Najjednoduchší z hľadiska poradia práce a najkomplikovanejší z hľadiska dizajnu je systém Fairbanks - Morse, predstavený v ZSSR a v Rusku, hlavne dieselovými lokomotívami radu D100. Tento motor je symetrický dvojhriadeľový systém s rozchádzajúcimi sa piestami, z ktorých každý je spojený s vlastným kľukovým hriadeľom. Tento motor má teda dva kľukové hriadele, mechanicky synchronizované; ten, ktorý je spojený s výfukovými piestami, je o 20 - 30 stupňov pred nasávaním. Vďaka tomuto predstihu sa zlepšuje kvalita odluhu, ktorý je v tomto prípade priamym prúdom, a zlepšuje sa plnenie valca, pretože na konci odluhu sú výfukové kanály už uzavreté. V 30. - 40. rokoch dvadsiateho storočia boli navrhnuté schémy s pármi rozchádzajúcich sa piestov - kosoštvorcové, trojuholníkové; existovali letecké nafty s tromi radiálne sa rozchádzajúcimi piestami, z ktorých dva boli sacie a jeden výfukové. V 20. rokoch minulého storočia navrhla spoločnosť Junkers jednohriadeľový systém s dlhými ojnicami spojenými s hornými piestnymi čapmi špeciálnymi vahadlami; horný piest prenášal sily na kľukový hriadeľ dvojicou dlhých ojníc a na valec boli tri lakte. Na vahadlách boli tiež štvorcové piesty čistiacich dutín. Dvojtaktné motory s odlišnými piestami ľubovoľného systému majú v zásade dve nevýhody: po prvé sú veľmi zložité a rozmerové a po druhé sú piesty a vložky výfukov v oblasti výfukového skla vystavené značnému teplotnému namáhaniu a majú tendenciu sa prehrievať. Výfukové piestne krúžky sú tiež tepelne namáhané, náchylné na koksovanie a stratu pružnosti. Vďaka týmto vlastnostiam nie je konštrukcia takýchto motorov nijakou maličkosťou.

Motor s priamym prietokom je vybavený vačkovým hriadeľom a výfukovými ventilmi. To významne znižuje požiadavky na materiály a dizajn CPG. Nasávanie je cez okná vo vložke valca, ktoré otvára piest. Takto sa zostavuje väčšina moderných dvojtaktných naftových motorov. Okno a spodná vrstva sú v mnohých prípadoch chladené plniacim vzduchom.

V prípadoch, keď jednou z hlavných požiadaviek na motor je jeho zníženie nákladov, sa používajú rôzne typy fúkania obrysov kľukovej komory do okien - okien - slučka, spätná slučka (deflektor) v rôznych modifikáciách. Na zlepšenie parametrov motora sa používajú rôzne konštrukčné techniky - variabilná dĺžka sacích a výfukových kanálov, počet a umiestnenie obtokových kanálov sa môže meniť, používajú sa cievky, rotujúce plynové uzávery, vložky a uzávery, ktoré menia výšku okien (a podľa toho aj momenty začiatku nasávania a výfuku). Väčšina z týchto motorov je pasívne chladená vzduchom. Ich nevýhodou je relatívne nízka kvalita výmeny plynov a strata horľavej zmesi pri fúkaní; za prítomnosti viacerých valcov musia byť časti kľukových komôr oddelené a utesnené, konštrukcia kľukového hriadeľa sa stáva komplikovanejšou a nákladnejšou.

Pre spaľovací motor sú potrebné ďalšie jednotky

Nevýhodou spaľovacieho motora je, že svoj najvyšší výkon vyvíja iba v úzkych otáčkach. Prevodovka je preto integrálnym atribútom spaľovacieho motora. Iba v niektorých prípadoch (napríklad v lietadlách) je možné zaobísť sa bez zložitého prevodu. Myšlienka hybridného automobilu postupne dobýva svet, v ktorom motor pracuje vždy na optimálnej úrovni.

Spaľovací motor navyše potrebuje energetický systém (na prívod paliva a vzduchu - príprava zmesi paliva a vzduchu), výfukový systém (na odvádzanie výfukových plynov), nezaobíde sa ani bez mazacieho systému (určeného na zníženie trecích síl v mechanizmoch motora, na ochranu častí). motor z korózie, ako aj spolu s chladiacim systémom udržiavať optimálne tepelné podmienky), chladiace systémy (udržiavať optimálne tepelné podmienky motora), štartovací systém (používajú sa metódy štartovania: elektrický štartér, s použitím pomocného štartovacieho motora, pneumatický, s využitím ľudskej svalovej sily ), systém zapaľovania (na zapaľovanie zmesi palivo - vzduch používaný v motoroch s núteným zapaľovaním).

pozri tiež

Philippe Le Bon je francúzsky inžinier, ktorý v roku 1801 získal patent na spaľovací motor s kompresiou zmesi plynu a vzduchu.
Rotačný motor: návrhy a klasifikácia
Rotačný piestový motor (Wankelov motor)

Poznámky

Odkazy

Ben Knight „Zvyšovanie počtu kilometrov“ // Článok o technológiách, ktoré znižujú spotrebu paliva vnútorných motorov automobilov

Motor s vnútorným spaľovaním - motor, v ktorom palivo spaľuje priamo v pracovnej komore ( vo vnútri ) motor. ICE prevádza tlak zo spaľovania paliva na mechanickú prácu.

nemá ďalšie prvky na prenos tepla - palivo, spaľovanie, sám tvorí pracovnú tekutinu.
kompaktnejšia, pretože nemá množstvo ďalších jednotiek
jednoduchšie
ekonomickejšie
spotrebúva plynné alebo kvapalné palivo, ktoré má veľmi prísne stanovené parametre (prchavosť, bod vzplanutia pár, hustota, spaľovacie teplo, oktánové alebo cetánové číslo), pretože od týchto vlastností závisí samotný výkon spaľovacieho motora.

Encyklopedický YouTube

1 / 4

Princíp činnosti spaľovacieho motora

Všeobecné zariadenie spaľovacieho motora

Lekcia 179. Spaľovací motor - 1

10 najpodivnejších mini automobilov s vnútornými spaľovacími motormi

Titulky

Dejiny stvorenia

V roku 1807 francúzsko-švajčiarsky vynálezca Francois Isaac de Rivas * (François Isaac de Rivaz) zostrojil prvý piestový motor, často nazývaný motor de Rivas... Motor jazdil na plynný vodík a mal konštrukčné prvky, ktoré boli odvtedy zahrnuté v nasledujúcich prototypoch ICE: skupina ojnica-piest a zážihové zapaľovanie. Prvý prakticky použiteľný dvojtaktný plynový spaľovací motor skonštruoval francúzsky mechanik Etienne Lenoir (1822-1900) v roku 1860. Výkon bol 8,8 kW (11,97 k). Motor bol jednovalcový, vodorovný, dvojčinný stroj poháňaný zmesou vzduchu a osvetľovacieho plynu s elektrickým zapaľovaním iskrou z externého zdroja. Účinnosť motora nepresiahla 4,65%. Napriek nedostatkom si motor Lenoir získal určitú obľubu. Používa sa ako lodný motor.

Po zoznámení sa s motorom Lenoir vytvoril vynikajúci nemecký konštruktér Nikolaus August Otto (1832-1891) v roku 1863 dvojtaktný atmosférický spaľovací motor. Motor mal vertikálne usporiadanie valcov, zapaľovanie otvoreným plameňom a účinnosť až 15%. Posunul motor Lenoir.

V roku 1876 postavil Nikolaus August Otto pokročilejší štvortaktný plynový spaľovací motor.

V roku 1885 vyvinuli nemeckí inžinieri Gottlieb Daimler a Wilhelm Maybach ľahký benzínový karburátorový motor. Daimler a Maybach ho použili na výrobu prvého motocykla v roku 1885 a v roku 1886 na prvom automobile.

Prvým praktickým traktorom so spaľovacím motorom bol trojkolesový americký traktor Ivel z roku 1902 Dana Alborna. Bolo vyrobených asi 500 týchto ľahkých a výkonných strojov.

Takmer súčasne, v Nemecku, na príkaz ZSSR a podľa projektu profesora Yu. V. Lomonosova, na základe osobných pokynov VI Lenina v roku 1924, bola v nemeckom závode Esslingen (predtým Kessler) neďaleko Stuttgartu postavená dieselová lokomotíva Eel2 (pôvodne Yue001).

Typy spaľovacích motorov

Ak je palivo horľavé, záblesk nastane skôr, ako piest dosiahne TDC. To zase spôsobí, že piest zalomí kľukový hriadeľ v opačnom smere - jav, ktorý sa nazýva spätný chod.

Oktánové číslo je mierou percenta izooktánu v zmesi heptán-oktán a odráža schopnosť paliva odolávať samovznieteniu teplotou. Palivá s vyšším oktánovým číslom umožňujú, aby motor s vysokým kompresným pomerom pracoval bez tendencie k samovznieteniu a detonácii, a preto majú vyšší kompresný pomer a vyššiu účinnosť.

Na rozdiel od všeobecného presvedčenia, moderné motory, tradične nazývané nafta, nepracujú podľa naftového cyklu, ale podľa cyklu Trinkler-Sabate so zmiešaným zásobovaním teplom.

Nevýhody naftových motorov spočívajú v zvláštnostiach prevádzkového cyklu - vyššom mechanickom namáhaní, ktoré si vyžaduje zvýšenú pevnosť konštrukcie a v dôsledku toho zväčšenie jeho rozmerov, hmotnosti a zvýšenie nákladov v dôsledku komplikovanej konštrukcie a použitia nákladnejších materiálov. Tiež naftové motory vďaka heterogénnemu spaľovaniu sa vyznačujú nevyhnutnými emisiami sadzí a zvýšeným obsahom oxidov dusíka vo výfukových plynoch.

Plynové motory

Motor, ktorý za normálnych podmienok spaľuje uhľovodíky ako palivo v plynnom stave:

zmesi skvapalnených plynov - skladované vo valci pod tlakom nasýtených pár (do 16 atm). Kvapalná fáza alebo parná fáza zmesi odparenej vo výparníku postupne stráca tlak v reduktore plynu na takmer atmosférickú hodnotu a je nasávaná motorom do sacieho potrubia cez miešač vzduch-plyn alebo je vstrekovaná do sacieho potrubia pomocou elektrických dýz. Zapaľovanie sa vykonáva pomocou prekĺzavania iskry medzi elektródy zapaľovacej sviečky.
stlačené prírodné plyny - uložené vo valci pod tlakom 150-200 atm. Štruktúra systémov napájania je podobná ako v prípade systémov napájania skvapalneným plynom, rozdielom je absencia výparníka.
generátorový plyn - plyn získaný konverziou tuhého paliva na plynné palivo. Ako tuhé palivá sa používajú:

Plyn-nafta

Hlavná časť paliva je pripravená, ako v jednom z typov plynových motorov, ale nie je zapaľovaná elektrickou zástrčkou, ale pilotnou časťou nafty vstrekovanej do valca podobne ako naftový motor.

Rotačný piest

Navrhnutý vynálezcom Wankelom na začiatku 20. storočia. Základom motora je trojuholníkový rotor (piest) otáčajúci sa v špeciálnej komore v tvare 8, ktorý slúži ako piest, kľukový hriadeľ a rozdeľovač plynu. Táto konštrukcia umožňuje uskutočnenie ľubovoľného štvortaktného cyklu nafty, Stirlinga alebo Ota bez použitia špeciálneho mechanizmu časovania ventilov. Za jednu otáčku motor vykoná tri úplné pracovné cykly, čo je ekvivalentné fungovaniu šesťvalcového piestového motora. Sériovo vyrobené spoločnosťou NSU v Nemecku (RO-80), VAZ v ZSSR (VAZ-21018 Zhiguli, VAZ-416, VAZ-426, VAZ-526), \u200b\u200bMazda v Japonsku (Mazda RX-7, Mazda RX-8) ). Napriek svojej základnej jednoduchosti má niekoľko významných štrukturálnych ťažkostí, ktoré veľmi sťažujú jeho rozsiahlu implementáciu. Hlavné ťažkosti súvisia s vytvorením trvanlivých účinných tesnení medzi rotorom a komorou a s konštrukciou mazacieho systému.

V Nemecku na konci 70. rokov dvadsiateho storočia bola anekdota: „Predám NSU, dám navyše dve kolesá, svetlomet a 18 náhradných motorov v dobrom stave.“

RCV je spaľovací motor, ktorého systém distribúcie plynu je realizovaný pohybom piestu, ktorý sa pohybuje vratne a striedavo prechádza cez vstupné a výstupné potrubie.

Kombinovaný spaľovací motor

- spaľovací motor, ktorý je kombináciou piestových a lopatkových strojov (turbína, kompresor), na ktorých sa oba stroje podieľajú v relatívnej miere na vykonávaní pracovného procesu. Príkladom kombinovaného spaľovacieho motora je piestový motor s nabíjaním plynovou turbínou (preplňovaním). Veľkým prínosom k teórii kombinovaných motorov bol sovietsky inžinier, profesor A. N. Shelest.

Preplňovanie

Najbežnejším typom kombinovaného motora je piestový motor s preplňovaním. Turbodúchadlo alebo turbodúchadlo (TK, TH) je kompresor, ktorý je poháňaný výfukovými plynmi. Názov dostal podľa slova „turbína“ (fr. Turbine z latinského turbo - vír, rotácia). Toto zariadenie sa skladá z dvoch častí: koleso rotora turbíny poháňané výfukovými plynmi a odstredivý kompresor pripevnený na opačných koncoch spoločného hriadeľa. Prúd pracovnej tekutiny (v tomto prípade výfukové plyny) pôsobí na lopatky pripevnené po obvode rotora a uvádza ich do pohybu spolu s hriadeľom, ktorý je vyrobený v jednom kuse s rotorom turbíny vyrobeným zo zliatiny blízkej legovanej oceli. Na hriadeli sa okrem rotora turbíny nachádza rotor kompresora vyrobený zo zliatin hliníka, ktorý pri otáčaní hriadeľa umožňuje „pumpovanie“ vzduchu pod tlakom do valcov spaľovacieho motora. V dôsledku pôsobenia výfukových plynov na lopatky turbíny sa teda súčasne otáča rotor, hriadeľ turbíny a rotor kompresora. Použitie turbodúchadla v spojení s medzichladičom (medzichladičom) umožňuje prívod hustejšieho vzduchu do valcov spaľovacieho motora (v prípade moderných turbodúchadiel sa jedná o schému). Ak sa v motore používa turbodúchadlo, často sa hovorí o turbíne bez uvedenia kompresora. Turbodúchadlo je z jedného kusu. Energiu výfukových plynov nemôžete použiť na dodanie zmesi vzduchu pod tlakom do valcov spaľovacieho motora iba pomocou turbíny. Vstrekovanie zabezpečuje tá časť turbodúchadla, ktorá sa nazýva kompresor.

Pri voľnobežných otáčkach, pri nízkych otáčkach, turbodúchadlo produkuje malý výkon a je poháňané malým množstvom výfukových plynov. V takom prípade je turbodúchadlo neúčinné a motor pracuje takmer rovnako ako bez preplňovania. Ak je od motora vyžadovaný oveľa vyšší výkon, zvýšia sa jeho otáčky aj vôľa škrtiacej klapky. Pokiaľ je dostatok výfukového plynu na otáčanie turbíny, sacie potrubie nasáva oveľa viac vzduchu.

Preplňovanie turbodúchadlom umožňuje motoru bežať efektívnejšie, pretože turbodúchadlo využíva energiu z výfukových plynov, ktorá by inak (väčšina) bola zbytočne plytvaná.

Existuje však technologické obmedzenie známe ako „turbo lag“ („turbo delay“) (s výnimkou motorov s dvoma turbodúchadlami - malým a veľkým, keď malý TK pracuje pri nízkych otáčkach, a veľkým pri vysokých rýchlostiach, ktoré spoločne poskytujú potrebné množstvo zmesi vzduchu do valcov. alebo pri použití turbíny s premenlivou geometriou využíva motoršport aj nútené zrýchlenie turbíny pomocou systému rekuperácie energie). Výkon motora sa nezvyšuje okamžite vďaka tomu, že zmena času, ktorá má určitú zotrvačnosť, bude trvať určitý čas, a tiež vďaka tomu, že čím väčšia je hmotnosť turbíny, tým viac času bude trvať odvíjanie a vytváranie tlaku. dostatočné na zvýšenie výkonu motora. Zvýšený tlak výfukových plynov navyše vedie k tomu, že výfukové plyny odovzdávajú časť svojho tepla do mechanických častí motora (tento problém čiastočne riešia výrobcovia japonských a kórejských spaľovacích motorov inštaláciou prídavného chladiaceho systému turbodúchadla s nemrznúcou zmesou).

Cykly činnosti piestových spaľovacích motorov

Piestové motory spaľovanie sa klasifikuje podľa počtu zdvihov v pracovnom cykle na dvojtaktné a štvortaktné.

Pracovný cyklus štvortaktných spaľovacích motorov trvá dve plné otáčky kľuky alebo 720 stupňov rotácie kľukového hriadeľa (PCV), pozostávajúce zo štyroch samostatných zdvihov:

príjem,
kompresia náboja,
pracovný zdvih a
uvoľnenie (výfuk).

Dvojtaktné motory majú širokú škálu usporiadaní a širokú škálu dizajnových systémov. Základným princípom každého dvojtaktného motora je, že piest vykonáva funkcie prvku na distribúciu plynu. Pracovný cyklus pozostáva, striktne povedané, z troch krokov: pracovný zdvih trvajúci od hornej úvrati ( TDC) až o 20 - 30 stupňov do dolného mŕtveho bodu ( NMT), čistenie, ktoré v skutočnosti kombinuje príjem a výfuk a kompresiu trvajúcu od 20 do 30 stupňov od BDC do TDC. Čistenie je z hľadiska dynamiky plynov slabým článkom dvojtaktného cyklu. Na jednej strane nie je možné zabezpečiť úplné oddelenie čerstvej náplne od výfukových plynov, preto je nevyhnutná buď strata čerstvej zmesi doslova vytekajúca do výfukového potrubia (ak je spaľovacím motorom nafta, hovoríme o strate vzduchu), na druhej strane pracovný zdvih netrvá polovicu obrat, ale menší, čo samo o sebe znižuje efektivitu. Zároveň nemožno predĺžiť trvanie mimoriadne dôležitého procesu výmeny plynu, ktorý vo štvortaktnom motore zaberá polovicu prevádzkového cyklu. Dvojtaktné motory nemusia mať vôbec systém na rozvod plynu. Ak však nehovoríme o zjednodušených lacných motoroch, dvojtaktný motor je komplikovanejší a nákladnejší kvôli povinnému použitiu dúchadla alebo systému natlakovania, zvýšená tepelná hustota CPG vyžaduje drahšie materiály pre piesty, krúžky a vložky valcov. Výkon funkcií prvku na distribúciu plynu piestom si vyžaduje, aby jeho výška nebola menšia ako zdvih piestu + výška vyfukovacích otvorov, ktorá je u mopedu nekritická, ale výrazne robí piest ťažším aj pri relatívne nízkych výkonoch. Keď sa výkon meria v stovkách koní, nárast hmotnosti piestu sa stáva veľmi vážnym faktorom. Zavedenie zvislých rozdeľovacích objímok zdvihu v motoroch Ricardo bolo pokusom o zníženie veľkosti a hmotnosti piestu. Ukázalo sa, že systém bol zložitý a jeho prevádzka bola nákladná, okrem letectva sa také motory nikde inde nepoužívali. Výfukové ventily (s vyfukovaním jednoprúdového ventilu) majú dvojnásobnú tepelnú intenzitu v porovnaní s výfukovými ventilmi štvortaktných motorov a horšie podmienky na odvod tepla a ich sedadlá majú dlhší priamy kontakt s výfukovými plynmi.

Najjednoduchším z hľadiska poradia práce a najkomplexnejším z hľadiska dizajnu je systém Koreyvo, predstavený v ZSSR a v Rusku, hlavne naftovými lokomotívami so vznetovými motormi série D100 a cisternovými naftovými motormi KhZTM. Tento motor je symetrický dvojhriadeľový systém s rozchádzajúcimi sa piestami, z ktorých každý je spojený s vlastným kľukovým hriadeľom. Tento motor má teda dva kľukové hriadele, mechanicky synchronizované; ten, ktorý je spojený s výfukovými piestami, je o 20 - 30 stupňov pred nasávaním. Vďaka tomuto predstihu sa zlepšuje kvalita odluhu, ktorý je v tomto prípade priamym prúdením, a zlepšuje sa plnenie valca, pretože na konci odluhu sú výfukové otvory už uzavreté. V 30. - 40. rokoch dvadsiateho storočia boli navrhnuté schémy s pármi rozchádzajúcich sa piestov - kosoštvorcové, trojuholníkové; existovali letecké nafty s tromi radiálne sa rozchádzajúcimi piestami, z ktorých dva boli sacie a jeden výfukové. V 20. rokoch minulého storočia navrhla spoločnosť Junkers jednohriadeľový systém s dlhými ojnicami spojenými s hornými piestnymi čapmi špeciálnymi vahadlami; horný piest prenášal sily na kľukový hriadeľ dvojicou dlhých ojníc a na valec boli tri lakte. Na vahadlách boli tiež štvorcové piesty čistiacich dutín. Dvojtaktné motory s odlišnými piestami ľubovoľného systému majú v zásade dve nevýhody: po prvé sú veľmi zložité a rozmerové a po druhé majú piesty a vložky výfukov v oblasti výfukových okien výrazné tepelné namáhanie a sklon k prehriatiu. Výfukové piestne krúžky sú tiež tepelne namáhané, náchylné na koksovanie a stratu pružnosti. Vďaka týmto vlastnostiam nie je konštrukcia takýchto motorov nijakou maličkosťou.

Pre spaľovací motor sú potrebné ďalšie jednotky

Výrobné technologické vlastnosti

Vysoké požiadavky sú kladené na opracovanie otvorov v rôznych častiach, vrátane častí motora (otvory hlavy valcov), vložiek valcov, otvorov kľukových a piestnych hláv, otvorov pre ozubené kolesá) atď. Používajú sa vysoko presné technológie brúsenia a honovania.

pozri tiež

Systém chladenia spaľovacieho motora
Philippe Le Bon je francúzsky inžinier, ktorý v roku 1801 získal patent na spaľovací motor s kompresiou zmesi plynu a vzduchu.
Rotačný piestový motor (Wankelov motor)

ICE je motor, ktorý spaľuje rôzne palivá priamo vo vnútri samotnej jednotky. Na rozdiel od motorov iného typu sú ICE zbavené: akýchkoľvek prvkov, ktoré prenášajú teplo na ďalšiu premenu na mechanickú energiu, ku premene dochádza priamo zo spaľovania paliva; oveľa kompaktnejšie; majú nízku hmotnosť v porovnaní s inými typmi jednotiek s porovnateľným výkonom; vyžadovať použitie určitého paliva s prísnymi charakteristikami teploty spaľovania, rýchlosti odparovania, oktánového čísla atď.

Štvortaktné motory sa používajú v automobilovom priemysle:

1. Prívod;

2. Kompresia;

3. Pracovný zdvih;

4. Uvoľnenie.
Existujú ale aj dvojtaktné verzie spaľovacích motorov, ktoré sú však v modernom svete obmedzené.

V tomto článku sa budú brať do úvahy iba motory nainštalované na automobiloch.

Typy motorov na použité palivo

Benzínové motory, ako už z názvu vyplýva, sa používajú ako palivo do práce - benzín s iným oktánovým číslom a sú vybavené systémom núteného zapaľovania palivovej zmesi pomocou elektrickej iskry.

Dajú sa rozdeliť podľa typu nasávania na karburátor a vstrekovanie. Karburátorové motory už z výroby miznú kvôli ťažkostiam s jemným ladením, vysokej spotrebe benzínu, neefektívnosti miešania palivovej zmesi a nedostatočnosti moderných prísnych environmentálnych požiadaviek. V takýchto motoroch sa miešanie horľavej zmesi začína v komorách karburátora a končí pozdĺž cesty v sacom potrubí.

Vstrekovacie jednotky sa vyvíjajú rýchlym tempom a systém vstrekovania paliva sa zlepšuje s každou generáciou. Prvé vstrekovače mali „mono vstrekovanie“ s jedinou tryskou. V skutočnosti to bola modernizácia motorov karburátora. Postupom času sa na väčšine jednotiek začali používať systémy so samostatnými tryskami pre každý valec. Použitie vstrekovačov v nasávacom systéme umožnilo presnejšie riadiť proporcie paliva a vzduchu v rôznych prevádzkových režimoch jednotky, znížiť spotrebu paliva, zvýšiť kvalitu palivovej zmesi, zvýšiť výkon a ekologickosť pohonných jednotiek.

Moderné vstrekovače inštalované na pohonných jednotkách so systémom priameho vstrekovania paliva do valcov sú schopné produkovať niekoľko samostatných vstrekovaní paliva na jeden zdvih. To ďalej zlepšuje kvalitu palivovej zmesi a maximalizuje návrat energie z množstva použitého benzínu. To znamená, že ekonomika a výkon motorov sa ešte zvýšili.

Naftové jednotky - používajú princíp vznietenia zmesi motorovej nafty a vzduchu pri zahrievaní silným stlačením. V dieselových jednotkách sa súčasne nepoužívajú systémy núteného zapaľovania. Tieto motory majú oproti benzínovým motorom množstvo výhod, predovšetkým šetria palivo (až 20%) a majú porovnateľný výkon. Menej paliva sa spotrebuje kvôli vyššiemu kompresnému pomeru vo valcoch, čo zlepšuje vlastnosti spaľovania a uvoľňovanie energie z palivovej zmesi, a preto je na dosiahnutie rovnakých výsledkov potrebných menej paliva. Naftové jednotky navyše nepoužívajú škrtiace ventily, čo zlepšuje prúdenie vzduchu k pohonnej jednotke, čo ďalej znižuje spotrebu paliva. Naftové motory vyvíjajú vyšší krútiaci moment a pri nižších otáčkach motora.

Nie bez chýb. Kvôli zvýšenému zaťaženiu stien valcov museli konštruktéri použiť spoľahlivejšie materiály a zväčšiť veľkosť konštrukcie (zvýšenie hmotnosti a výrobných nákladov). Okrem toho je prevádzka dieselovej pohonnej jednotky hlasná kvôli zvláštnostiam zapaľovania paliva. A zvýšená hmotnosť častí neumožňuje motoru vyvinúť vysoké otáčky pri rovnakej rýchlosti ako pri benzínových a maximálna hodnota otáčok kľukového hriadeľa je nižšia ako u benzínových jednotiek.

Dizajnový druh spaľovacieho motora

Hybridné pohonné ústrojenstvo

Tento typ automobilu si začal v posledných rokoch získavať obľubu. Vďaka svojej účinnosti v úspore paliva a zvýšeniu celkového výkonu vozidla kombináciou dvoch typov jednotiek. V skutočnosti sa táto konštrukcia skladá z dvoch samostatných jednotiek - malého spaľovacieho motora (najčastejšie naftového) a elektromotora (alebo niekoľkých elektromotorov) s veľkokapacitnou batériou.

Výhody kombinácie sa vyjadrujú v schopnosti kombinovať energiu dvoch jednotiek počas akcelerácie alebo podľa potreby použiť každý typ motora osobitne. Napríklad pri jazde v mestskej zápche môže pracovať iba elektromotor, čo šetrí motorovú naftu. Pri jazde po poľných cestách funguje ICE ako odolnejšia, výkonnejšia a s veľkou rezervou výkonu.

Špeciálnu batériu pre elektromotory je možné súčasne nabíjať z generátora alebo pomocou rekuperačného brzdového systému, ktorý šetrí nielen palivo, ale aj elektrinu potrebnú na nabitie akumulátora.

Motor s rotačným piestom

Motor s rotačnými piestami je vyrobený podľa jedinečnej schémy pohybu piestu a rotora, ktorý sa pohybuje vo vnútri valca nie pozdĺž vratnej dráhy, ale okolo jeho osi. Môže za to špeciálna trojuholníková piestová konštrukcia a špeciálne usporiadanie sacích a výfukových otvorov vo valci.

Vďaka tejto konštrukcii motor rýchlo naberá rýchlosť, čo zvyšuje dynamické vlastnosti automobilu. Ale s vývojom klasického dizajnu ICE začal motor Wankel strácať na dôležitosti kvôli konštrukčným obmedzeniam. Princíp pohybu piestu neumožňuje dosiahnuť vysoký kompresný pomer palivovej zmesi, čo vylučuje použitie motorovej nafty. Malý zdroj, zložitosť údržby a opráv, ako aj slabé environmentálne ukazovatele neumožňujú výrobcom automobilov vyvinúť tento smer.

Odrody pohonných jednotiek podľa usporiadania

Z dôvodu potreby zníženia hmotnosti a rozmerov, ako aj umiestnenia väčšieho počtu piestov do jedného celku to viedlo k vzhľadu typov motorov z hľadiska usporiadania.

Radové motory

Radový motor je najklasickejšou verziou pohonnej jednotky. V ktorom sú všetky piesty a valce umiestnené v jednom rade. Súčasné moderné motory s radovým usporiadaním neobsahujú viac ako šesť valcov. Ale sú to šesťvalcové radové motory, ktoré majú najlepší výkon pri vyrovnávaní vibrácií počas prevádzky. Jedinou nevýhodou je významná dĺžka motora v porovnaní s inými usporiadaniami.

Motory v tvare V

Tieto motory sa objavili ako výsledok túžby konštruktérov zmenšiť veľkosť motorov a potreby umiestniť viac ako šesť piestov do jedného bloku. V týchto motoroch sú valce v rôznych rovinách. Vizuálne usporiadanie valcov tvorí písmeno „V“, odtiaľ pochádza aj názov. Uhol medzi dvoma radmi sa nazýva uhol odklonu a pohybuje sa v širokom rozmedzí, pričom tento typ motora sa delí na podskupiny.

Boxerové motory

Motory Boxer dostali maximálny uhol odklonu 180 stupňov. To umožnilo návrhárom znížiť výšku jednotky na minimálnu veľkosť a rozložiť zaťaženie kľukového hriadeľa, čím sa zvýšil jeho zdroj.

VR motory

Ide o kombináciu vlastností radových jednotiek a jednotiek v tvare písmena V. Uhol odklonu v takýchto motoroch dosahuje 15 stupňov, čo umožňuje použitie jednej hlavy valca s jedným mechanizmom časovania ventilov.

Motory v tvare W.

Jeden z najsilnejších a „najextrémnejších“ návrhov ICE. Môžu mať tri rady valcov s veľkým uhlom odklonu alebo dva kombinované bloky VR. Dnes sa rozšírili motory pre osem a dvanásť valcov, ale konštrukcia umožňuje použitie viacerých valcov.

Vlastnosti spaľovacieho motora

Po preštudovaní mnohých informácií o rôznych automobiloch uvidí každý záujemca určité základné parametre motora:

Výkon pohonnej jednotky, meraný v hp. (alebo kWh);

Maximálny krútiaci moment vyvinutý pohonnou jednotkou, meraný v N / m;

Väčšina automobilových nadšencov zdieľa pohonné jednotky iba silou. Ale toto rozdelenie nie je úplne správne. Jednotka s 200 „koňmi“ je určite výhodnejšia ako motor so 100 „koňmi“ na ťažkom crossoveri. A na ľahký mestský hatchback stačí motor s výkonom 100 koní. Ale existujú určité nuansy.

Maximálny výkon uvedený v technickej dokumentácii sa dosahuje pri určitých rýchlostiach kľukového hriadeľa. Ale pri použití automobilu v mestskom prostredí vodič zriedka vytáča motor nad 2 500 otáčok za minútu. Preto čím dlhšia je prevádzková doba stroja, je zapojená iba časť potenciálneho výkonu.

Často sa však vyskytujú prípady na cestách. Keď je potrebné prudko zvýšiť rýchlosť predbiehania alebo vyhnúť sa núdzovej situácii. Je to maximálny krútiaci moment, ktorý ovplyvňuje schopnosť jednotky rýchlo získať požadovanú rýchlosť a výkon. Jednoducho povedané, krútiaci moment ovplyvňuje dynamiku vozidla.

Za zmienku stojí mierny rozdiel medzi benzínovými a naftovými motormi. Benzínový motor - poskytuje maximálny krútiaci moment pri otáčkach kľukového hriadeľa od 3 500 do 6 000 otáčok za minútu a naftové motory môžu dosiahnuť maximálne parametre pri nižších otáčkach. Preto sa mnohým zdá. Že naftové jednotky sú výkonnejšie a lepšie „ťahajú“. Väčšina z najsilnejších jednotiek však používa benzínové palivo, pretože je schopné vyvinúť väčší počet otáčok za minútu.

A aby ste sa podrobnejšie oboznámili s pojmom krútiaci moment, mali by ste sa pozrieť na jednotky jeho merania: Newtony vynásobené metrami. Inými slovami, krútiaci moment určuje silu, ktorou piest tlačí proti kľukovému hriadeľu, ktorý následne prenáša energiu na prevodovku a nakoniec na kolesá.

Ďalej môžeme spomenúť výkonnú techniku, pri ktorej je možné dosiahnuť maximálny krútiaci moment pri rýchlosti 1 500 za minútu. V zásade ide o traktory, výkonné sklápače a niektoré naftové terénne vozidlá. Takéto stroje prirodzene nepotrebujú točiť motor až do maximálnych otáčok.

Na základe poskytnutých informácií môžeme dospieť k záveru, že krútiaci moment závisí od objemu pohonnej jednotky, jej rozmerov, rozmerov dielov a ich hmotnosti. Čím sú tieto prvky ťažšie, tým väčší krútiaci moment prevláda v nízkych otáčkach. Naftové agregáty majú vyšší krútiaci moment a nižšie otáčky kľukového hriadeľa (väčšia zotrvačnosť ťažkého kľukového hriadeľa a ďalších prvkov neumožňuje vývoj vysokých otáčok).

Výkon motora automobilu

Stojí za to si uvedomiť, že výkon a krútiaci moment sú vzájomne súvisiace parametre, ktoré závisia jeden od druhého. Výkon je určité množstvo práce vykonanej motorom za určitý čas. Prácou motora je zase krútiaci moment. Preto sa výkon charakterizuje ako množstvo krútiaceho momentu za jednotku času.

Existuje známy vzorec, ktorý charakterizuje pomer výkonu a krútiaceho momentu:

Výkon \u003d krútiaci moment * ot / min / 9549

Vo výsledku dostaneme hodnotu výkonu v kilowattoch. Ale samozrejme, pri pohľade na vlastnosti automobilov sme zvyknutí vidieť čísla v „hp“ Prevod kilowattov na hp výslednú hodnotu musíte vynásobiť 1,36.

Výkon

Ako bolo zrejmé z tohto článku, automobilové spaľovacie motory sa môžu navzájom líšiť. A pri výbere automobilu na trvalé použitie je potrebné študovať všetky nuansy dizajnu, charakteristík, ekonomiky, šetrnosti k životnému prostrediu, výkonu a spoľahlivosti pohonnej jednotky. Bude tiež užitočné preštudovať si informácie o údržbe motora. Pretože veľa moderných jednotiek používa zložité rozvody plynu, vstrekovanie a výfukové systémy, čo môže komplikovať ich opravu.

	na Wikimedia Commons
	Motor s vnútorným spaľovaním na Wikinews