מכשיר כללי ועיקרון הפעולה של מנוע הבעירה הפנימית. עקרון הפעולה של מנוע בעירה פנימית. עקרונות מנוע בעירה פנימית

מנוע בעירה פנימית- זהו הסוג העיקרי של יחידות הכוח לרכב כיום. עקרון הפעולה של מנוע בעירה פנימית מבוסס על ההשפעה של התפשטות תרמית של גזים המתרחשת במהלך בעירה בצילינדר.

סוגי המנועים הנפוצים ביותר

ישנם שלושה סוגים של מנועי בעירה פנימית: בוכנה, יחידת כוח בוכנה סיבובית של מערכת וואנקל וטורבינת גז. למעט חריגים נדירים, מכוניות מודרניות מצוידות במנועי בוכנה ארבע פעימות. הסיבה נעוצה במחיר הנמוך, הקומפקטיות, המשקל הנמוך, קיבולת ריבוי הדלקים ואפשרות ההתקנה כמעט על כל רכב.

מנוע הרכב עצמו הוא מנגנון שהופך אנרגיית תרמיתשריפת דלק למכני, שעבודתו מסופקת על ידי מערכות, רכיבים ומכלולים רבים. מנועי בעירה פנימית הדדית הם דו- וארבע פעימות. הדרך הקלה ביותר להבין את עקרון הפעולה של מנוע מכונית היא להשתמש בדוגמה של יחידת כוח בעלת צילינדר חד פעמי.

מנוע ארבע פעימות נקרא מכיוון שמחזור עבודה אחד מורכב מארבע תנועות בוכנה (פעימות) או שתי סיבובים של גל הארכובה:

• מִפרָצוֹן;
• דְחִיסָה;
• שבץ עבודה;
• לְשַׁחְרֵר.

מכשיר ICE כללי

כדי להבין כיצד פועל מנוע, יש צורך לשרטט את עיצובו באופן כללי. החלקים העיקריים הם:

1. בלוק צילינדר (במקרה שלנו, יש רק צילינדר אחד);
2. מנגנון ארכובה, המורכב מגל ארכובה, מוטות חיבור ובוכנות;
3. לחסום ראש עם (תזמון).

מנגנון הארכובה ממיר את התנועה ההדדית של הבוכנות לסיבוב של גל הארכובה. הבוכנות מופעלות הודות לאנרגיית הדלק הנשרף בצילינדרים.

פעולתו של מנגנון זה בלתי אפשרית ללא פעולת מנגנון חלוקת הגז, המבטיח פתיחה בזמן של שסתומי היניקה והפליטה לכניסת תערובת העבודה ושחרור גזי פליטה. רצועת התזמון מורכבת ממצלם אחד או יותר, שסתומים דוחפים (לפחות שניים לכל צילינדר), שסתומים וקפיצי החזרה.

מנוע הבעירה הפנימית מסוגל לעבוד רק עם עבודה מתואמת של מערכות עזר, הכוללות:

• מערכת ההצתה, שאחראית על הצתת התערובת הדליקה בצילינדרים;
• מערכת הכנסה המספקת אוויר ליצירת תערובת עובדת;
• מערכת דלקמתן אספקה ​​רציפה של דלק והשגת תערובת של דלק עם אוויר;
• מערכת סיכה המיועדת לשימון חלקי שפשוף ולהסרת מוצרי בלאי;
• , המבטיח סילוק גזי פליטה מ צילינדרים של מנוע בעירה פנימיתוהפחתת הרעילות שלהם;
• מערכת הקירור הדרושה לתחזוקה טמפרטורה אופטימליתלתפעול יחידת הכוח.

מחזור עבודה מנוע

כפי שהוזכר לעיל, המחזור מורכב מארבעה מדדים. במהלך המהלך הראשון, הפקה של גל הזיזים דוחפת את שסתום היניקה, פותחת אותו, הבוכנה מתחילה לנוע מהמיקום העליון למטה. במקרה זה, נוצר ואקום בצילינדר, שבגללו תערובת עבודה מוכנה, או אוויר, אם מנוע הבעירה הפנימית מצויד במערכת הזרקת דלק ישירה, נכנס לצילינדר (במקרה זה, הדלק הוא מעורבב באוויר ישירות בתא הבעירה).

הבוכנה, דרך המוט המחבר, מעניקה תנועה לגל הארכובה, מסובבת אותו 180 מעלות עד שהיא מגיעה למצב הנמוך ביותר.

במהלך המהלך השני - דחיסה - שסתום היניקה (או השסתומים) נסגר, הבוכנה הופכת את כיוון התנועה, דוחסת ומחממת את תערובת העבודה או האוויר. בסיום המחזור מופעלת על המצת פריקה חשמלית על ידי מערכת ההצתה, ונוצר ניצוץ המצית את תערובת הדלק-אוויר הדחוס.

העיקרון של הצתת דלק במנוע בעירה פנימית דיזל שונה: בסוף מהלך הדחיסה, סולר אטום דק מוזרק לתוך תא הבעירה דרך זרבובית, שם הוא מתערבב עם אוויר מחומם, והתערובת המתקבלת מתלקחת באופן ספונטני. יש לציין כי מסיבה זו יחס הדחיסה של הסולר גבוה בהרבה.

בינתיים גל הארכובה הסתובב עוד 180 מעלות, ועשה מהפכה אחת שלמה.

המחזור השלישי נקרא שבץ עבודה. הגזים הנוצרים במהלך שריפת הדלק, מתרחבים, דוחפים את הבוכנה למצב הנמוך ביותר. הבוכנה מעבירה אנרגיה לגל הארכובה דרך המוט המחבר ומסובבת אותו עוד חצי סיבוב.

בהגעה למרכז המתים התחתון, הסרגל האחרון מתחיל - השחרור. בתחילת מהלך זה, פקת גל הזיזים דוחפת ופותחת את שסתום הפליטה, הבוכנה נעה למעלה ומוציאה את גזי הפליטה מהצילינדר.

ICE מותקן על מכוניות מודרניות, אין להם צילינדר אחד, אלא כמה. לפעולה אחידה של המנוע באותו רגע בזמן, נעשות מהלומות שונות בצילינדרים שונים, ובכל חצי סיבוב של גל הארכובה, מתרחשת מהלך עבודה בצילינדר אחד לפחות (למעט 2 ו-3 צילינדרים מנועים). הודות לכך, ניתן להיפטר מרעידות מיותרות, איזון הכוחות הפועלים על גל הארכובה והבטחת פעולה חלקה של מנוע הבעירה הפנימית. דוכני המוט המחבר ממוקמים על הפיר בזוויות שוות זו לזו.

מטעמי קומפקטיות, מנועים מרובי צילינדרים עשויים לא בשורה, אלא בצורת V או מנוגדים ( כרטיס עסקיםשל סובארו). זה חוסך הרבה מקום מתחת למכסה המנוע.

מנועי שתי פעימות

בנוסף למנועי בעירה פנימית של בוכנות ארבע פעימות, ישנם שני פעימות. עקרון הפעולה שלהם שונה במקצת מזה שתואר לעיל. המכשיר של מנוע כזה הוא פשוט יותר. הגליל יש עבור החלון - כניסה ויציאה, הממוקם מעל. הבוכנה, בהיותה ב-BDC, סוגרת את חלון הכניסה, ואז, נעה כלפי מעלה, סוגרת את היציאה ודוחסת את תערובת העבודה. בהגיעו ל-TDC, נוצר ניצוץ על הנר ומצית את התערובת. בשלב זה, מסתבר שחלון הכניסה פתוח, ודרכו נכנסת מנה נוספת של תערובת הדלק-אוויר לתא הארכובה.

במהלך המהלך השני, הנעה כלפי מטה תחת השפעת גזים, הבוכנה פותחת את פתח הפליטה, שדרכו מוציאים את גזי הפליטה מהגליל עם חלק חדש של תערובת העבודה, שנכנס לצילינדר דרך תעלת הטיהור. במקביל, בחלקה התערובת העובדת נכנסת גם לחלון הפליטה, מה שמסביר את הגרגרנות של מנוע הבעירה הפנימית שתי פעימות.

עקרון הפעולה הזה מאפשר לך להשיג יותר כוח מנוע עם נפח קטן יותר, אבל אתה צריך לשלם על זה עם צריכת דלק גבוהה. היתרונות של מנועים כאלה כוללים פעולה אחידה יותר, עיצוב פשוט יותר, משקל נמוך וצפיפות הספק גבוהה. בין החסרונות יש להזכיר את הפליטה המלוכלכת יותר, היעדר מערכות שימון וקירור, המאיים על התחממות יתר וכשל של היחידה.

היום מנוע בעירה פנימית (ICE)או כפי שהוא מכונה גם "אספירטיבי" - סוג המנוע העיקרי שנמצא בשימוש נרחב בתעשיית הרכב. מה זה ICE? זוהי יחידה תרמית רב תכליתית, אשר באמצעות תגובות כימיות וחוקי הפיזיקה, ממירה את האנרגיה הכימית של תערובת הדלק לכוח מכני (עבודה).

מנועי בעירה פנימית מחולקים ל:

1. מנוע בעירה פנימית בוכנה.
2. מנוע בעירה פנימית בוכנה סיבובית.
3. מנוע בעירה פנימית של טורבינת גז.

מנוע הבעירה הפנימית הבוכנה הוא הפופולרי ביותר מבין המנועים הנ"ל, הוא זכה להכרה עולמית והיה מוביל בתעשיית הרכב מזה שנים רבות. אני מציע להסתכל מקרוב על המכשיר קרח, כמו גם עקרון עבודתו.

היתרונות של מנוע בעירה פנימית בוכנה כוללים:

1. רבגוניות (יישום על רכבים שונים).
2. רמה גבוהה של חיי סוללה.
3. מידות קומפקטיות.
4. מחיר מקובל.
5. יכולת התנעה מהירה.
6. משקל נמוך.
7. יכולת עבודה עם סוגים שוניםלתדלק.

בנוסף ל"פלוסים", למנוע הבעירה הפנימית יש גם מספר חסרונות רציניים, ביניהם:

1. מהירות גל ארכובה גבוהה.
2. רמת רעש גבוהה.
3. רמה גבוהה מדי של רעילות בגזי הפליטה.
4. יעילות קטנה (יעילות).
5. משאב שירות קטן.

מנועי בעירה פנימיתשונים בסוג הדלק, הם:

1. בֶּנזִין.
2. דִיזֶל.
3. וגם גז ואלכוהול.

ניתן לכנות את שני האחרונים חלופיים, מכיוון שהם אינם נמצאים בשימוש נרחב כיום.

מנוע בעירה פנימית מבוסס אלכוהול הפועל על מימן הוא המבטיח והידידותי ביותר לסביבה, אינו פולט לאטמוספירה מזיק לבריאות "CO2", הכלול בגזי הפליטה מנועי בוכנהבעירה פנימית.

מנוע הבעירה הפנימית של הבוכנה מורכב מתתי המערכות הבאות:

1. מנגנון ארכובה (KShM).
2. מערכת הכנסה.
3. מערכת דלק.
4. מערכת שימון.
5. מערכת הצתה (במנועי בנזין).
6. מערכת פליטה.
7. מערכת קירור.
8. מערכת בקרה.

גוף המנוע מורכב ממספר חלקים, הכוללים: בלוק הצילינדר וראש הצילינדר (ראש צילינדר). המשימה של KShM היא להמיר את התנועות ההדדיות של הבוכנה לתנועות סיבוביות של גל הארכובה. מנגנון חלוקת הגז נחוץ למנוע הבעירה הפנימית כדי להבטיח כניסה בזמן של תערובת הדלק והאוויר לתוך הצילינדרים ואותו שחרור בזמן של גזי הפליטה.

מערכת היניקה משמשת לאספקה ​​בזמן של אוויר למנוע, הכרחי להיווצרות תערובת דלק-אוויר. מערכת הדלק מספקת דלק למנוע, במקביל פועלות שתי המערכות ליצירת תערובת דלק-אוויר, ולאחר מכן היא מסופקת דרך מערכת ההזרקה לתא הבעירה.

הצתה של תערובת הדלק-אוויר מתרחשת הודות למערכת ההצתה (במנועי בעירה פנימית בנזין); במנועי דיזל, הצתה מתרחשת עקב דחיסה של התערובת ואטמי זוהרים.

מערכת הסיכה, כשמה כן היא, משמשת לשימון חלקי השפשוף, ובכך מפחיתה את שחיקתם, מגדילה את חיי השירות שלהם ובכך מסירה את הטמפרטורה מהמשטחים שלהם. קירור משטחי חימום וחלקים מסופק על ידי מערכת הקירור, היא מסירה את הטמפרטורה בעזרת נוזל קירור דרך ערוציו, אשר עובר דרך הרדיאטור, מקרר וחוזר על המחזור. מערכת הפליטה מבטיחה סילוק גזי פליטה מצילינדרים של מנוע הבעירה הפנימית שבאמצעותה מהווה חלק ממערכת זו, מפחיתה את הרעש, המלווה בפליטת גזים וברעילותם.

מערכת ניהול המנוע (בדגמים מודרניים, זה אחראי היחידה האלקטרוניתבקרה (ECU) או מחשב על הסיפון) נחוצה לשליטה אלקטרונית של כל המערכות הנ"ל ולהבטחת סנכרון שלהן.

כיצד פועל מנוע בעירה פנימית?

עקרון הפעולה של מנוע הבעירה הפנימיתמבוסס על ההשפעה של התפשטות תרמית של גזים, המתרחשת במהלך הבעירה של תערובת הדלק-אוויר, שבגללה הבוכנה נעה בצילינדר. מחזור העבודה של מנוע בעירה פנימית מתרחש בשתי סיבובי גל ארכובה ומורכב מארבע פעימות, ומכאן השם - מנוע ארבע פעימות.

1. השבץ הראשון הוא צריכה.
2. השני הוא דחיסה.
3. השלישי הוא שבץ עבודה.
4. הרביעי הוא השחרור.

בשתי המהלומות הראשונות - היניקה ומהלך העבודה, היא נעה למטה, לשתי הפעולות האחרות דחיסה ושחרור - הבוכנה עולה. מחזור העבודה של כל אחד מהצילינדרים מותאם כדי לא לחפוף בשלבים, זה הכרחי על מנת להבטיח את הפעולה האחידה של מנוע הבעירה הפנימית. ישנם מנועים נוספים בעולם, שמחזור העבודה שלהם מתרחש בשתי פעימות בלבד – דחיסה ומהלך עבודה, מנוע זה נקרא שתי פעימות.

במהלך היניקה, מערכת הדלק ומערכת היניקה יוצרות תערובת דלק-אוויר, שנוצרת במהלך סעפת יניקהאו ישירות בתא הבעירה (הכל תלוי בסוג הבנייה). בסעפת היניקה במקרה של הזרקה מרכזית ומפוזרת של מנועי בעירה פנימית בנזין. בתא הבעירה במקרה של הזרקה ישירה במנועי בנזין ודיזל. תערובת הדלק-אוויר או האוויר במהלך פתיחת שסתומי היניקה של רצועת התזמון מוזנים לתא הבעירה עקב הוואקום המתרחש במהלך תנועת הבוכנה כלפי מטה.

שסתומי היניקה נסגרים במהלכת הדחיסה, ולאחר מכן נדחסת תערובת הדלק-אוויר בצילינדרי המנוע. במהלך מחזור "מכת העבודה", התערובת מתלקחת בכוח או באופן ספונטני. לאחר ההצתה נוצר לחץ גדול בתא הנוצר מגזים, לחץ זה פועל על הבוכנה שאין ברירה אלא להתחיל לנוע למטה. תנועה זו של הבוכנה נמצאת במגע הדוק עם מנגנון ארכובהלהניע את גל הארכובה, אשר בתורו מייצר מומנט המניע את גלגלי המכונית.

מהלך ה"פליטה", שלאחריו גזי הפליטה משחררים את תא הבעירה, ולאחר מכן את מערכת הפליטה, ומשאירים מקוררים ומטוהרים חלקית לאטמוספירה.

סיכום קצר

אחרי ששקלנו עקרון העבודה של מנוע בעירה פנימיתאפשר להבין מדוע למנוע הבעירה הפנימית יש יעילות נמוכה, שהיא כ-40%. בעוד בצילינדר אחד יש פעולה מועילה, שאר הצילינדרים, באופן גס, אינם פעילים, מספקים את העבודה של המהלך הראשון: יניקה, דחיסה, פליטה.

זה הכל בשבילי, אני מקווה שהבנתם הכל, לאחר קריאת המאמר הזה תוכלו לענות בקלות על השאלה מה זה מנוע בעירה פנימית ואיך פועל מנוע בעירה פנימית. תודה על תשומת הלב!