Vad består den enklaste förbränningsmotorn av? Design och teori för förbränningsmotorer

En bilmotor kan se ut som en stor trasslig röra av metalldelar, rör och ledningar för den oinvigde. Samtidigt är motorn "hjärtat" i nästan alla bilar - 95% av alla bilar drivs av en motor inre förbränning.

I den här artikeln kommer vi att diskutera driften av en förbränningsmotor: dess allmänna princip, vi kommer att studera de specifika elementen och faserna av motordrift, vi kommer att ta reda på exakt hur potentialen för bränsle omvandlas till rotationskraft, och vi kommer att försöka för att svara på följande frågor: hur fungerar en förbränningsmotor, vilka typer av motorer finns det och deras typer och vad betyder dessa eller dessa motorparametrar och egenskaper? Och som alltid är allt detta enkelt och tillgängligt, typ två gånger två.

Huvudsyftet med en bensinbilsmotor är att omvandla bensin till rörelse så att din bil kan röra sig. För närvarande är det enklaste sättet att skapa rörelse från bensin att helt enkelt bränna den inuti motorn. Således är en bil "motor" en förbränningsmotor - d.v.s. förbränning av bensin sker inuti den.

Det finns olika typer förbränningsmotorer. Dieselmotorer är en form, medan gasturbinmotorer är en annan. Var och en av dem har sina egna fördelar och nackdelar.

Tja, som du kommer att märka, eftersom det finns en förbränningsmotor, så måste det finnas en extern förbränningsmotor. Ångmaskinen i gammaldags tåg och ångfartyg är just det. bästa exemplet extern förbränningsmotor. Bränsle (kol, ved, olja, något annat) i en ångmaskin brinner utanför motorn för att skapa ånga, och ångan skapar rörelse inuti motorn. Naturligtvis är en förbränningsmotor mycket effektivare (åtminstone förbrukar den mycket mindre bränsle per kilometer av fordonet) än en extern förbränningsmotor, och dessutom är en förbränningsmotor mycket mindre i storlek än en motsvarande extern förbränningsmotor. förbränningsmotor. Detta förklarar varför vi inte ser en enda bil som ser ut som ett ånglok.

Låt oss nu titta närmare på hur en förbränningsmotor fungerar.

Låt oss titta på principen bakom varje fram- och återgående rörelse hos en förbränningsmotor: om du placerar stort antal högenergibränsle (som bensin) in i ett litet slutet utrymme och antända det (det bränslet), kommer det att frigöra en otrolig mängd energi i form av en expanderande gas. Den här energin kan du till exempel använda för att driva en potatis. I detta fall omvandlas energin till rörelse av denna potatis. Till exempel, om du häller lite bensin i ett rör, vars ena ände är tätt stängd och den andra är öppen, och sedan sätter in en potatis och sätter eld på bensinen, så kommer dess explosion att provocera fram rörelsen av denna potatis p.g.a. klämmer ut den med den exploderande bensinen, så kommer potatisen att flyga högt mot himlen om du pekar röret uppåt. Vi beskrev kort funktionsprincipen gammal kanon. Men du kan också använda denna bensinenergi för mer intressanta ändamål. Till exempel, om du kan skapa en cykel av bensinexplosioner hundratals gånger per minut, och om du kan använda denna energi för användbara ändamål, vet då att du redan har kärnan för en bilmotor!

Nästan alla bilar numera använder det som kallas fyrtakts förbränningscykel att omvandla bensin till rörelse. Fyrtaktscykeln är också känd som Otto-cykeln, efter Nicholas Otto, som uppfann den 1867. Så här är de, dessa 4-taktsmotorer:

  1. Bränsleintagsslag
  2. Bränslekompressionstakt
  3. Förbränningsslag
  4. Avgasslag

Det verkar som att allt redan är klart från detta, eller hur? Du kan se i figuren nedan att ett element som kallas en kolv ersätter en potatis i "potatiskanonen" som vi beskrev tidigare. Kolven är kopplad till vevaxel med hjälp av en vevstake. Var bara inte rädd för nya termer - det finns faktiskt inte många av dem i principen om motordrift!

Följande motorelement indikeras med bokstäver i figuren:

A - Kamaxel
B - Ventilkåpa
C - Avgasventil
D - Avgasport
E - Cylinderhuvud
F - Kylvätskehålighet
G - Motorblock
H - Oljetråg
I - Motorsump
J - Tändstift
K - Inloppsventil
L - Inlopp
M - Kolv
N - Vevstång
O - Vevstångslager
P - Vevaxel

Det här är vad som händer när en motor går igenom hela sin fyrtaktscykel:

  1. Kolvens initiala läge är högst upp, i detta ögonblick öppnas insugningsventilen och kolven rör sig nedåt, vilket suger in den förberedda blandningen av bensin och luft i cylindern. Detta är intagsslaget. Bara en liten droppe bensin behöver blandas med luften för att det hela ska fungera.
  2. När kolven når sin lägsta punkt stängs insugningsventilen och kolven börjar röra sig uppåt igen (bensin är instängd), vilket komprimerar denna blandning av bränsle och luft. Kompression kommer därefter att göra explosionen mer kraftfull.
  3. När kolven når toppen av sitt slag, avger tändstiftet en gnista som genereras av över tio tusen volt för att antända bensinen. Detonation inträffar och bensinen i cylindern exploderar och trycker ner kolven med otrolig kraft.
  4. Efter att kolven når botten av sitt slag igen är det avgasventilens tur att öppna. Sedan rör sig kolven uppåt (detta sker genom tröghet) och den förbrukade blandningen av bensin och luft lämnar cylindern genom avgashålet för att påbörja sin resa till avgasröret och vidare in i den övre atmosfären.

Nu när ventilen är tillbaka på toppen är motorn redo för nästa cykel, så den suger in nästa del av blandningen av luft och bensin för att ytterligare snurra vevaxeln, som faktiskt överför sitt vridmoment vidare genom transmissionen till hjulen. Titta nu nedan hur motorn fungerar i alla fyra takterna.

Du kan se hur en förbränningsmotor fungerar tydligare i två animationer nedan:

Hur motorn fungerar - animation

Observera att rörelsen som skapas av driften av en förbränningsmotor är roterande, medan rörelsen som skapas av en potatispistol är linjär (rak). I en motor omvandlas kolvarnas linjära rörelse till rotationsrörelse vevaxel. Vi behöver rotationsrörelse eftersom vi planerar att vända våra bilhjul.

Låt oss nu titta på alla delar som arbetar tillsammans som ett team för att få detta att hända, med början med cylindrarna!

Kärnan i en motor är en cylinder med en kolv som rör sig upp och ner inuti cylindern. Motorn som beskrivs ovan har en cylinder. Det verkar, vad mer behövs för en bil?! Men nej, för att en bil ska kunna köra bekvämt behöver den minst 3 till av dessa cylindrar med kolvar och alla attribut som behövs för detta par (ventiler, vevstakar etc.), men en cylinder är bara lämplig för de flesta gräsklippare. Titta - nedan i animationen ser du driften av en 4-cylindrig motor:

Motortyper

Bilar har oftast fyra, sex, åtta och till och med tio, tolv och sexton cylindrar (de tre sista alternativen installeras främst på sportbilar och racerbilar). I en flercylindrig motor är alla cylindrar vanligtvis arrangerade på ett av tre sätt:

  • Rad
  • V-formad
  • Motsatt

Här är de - alla tre typerna av cylinderarrangemang i motorn:

In-line arrangemang av 4 cylindrar

Motsatt 4-cylindrigt arrangemang

V-format arrangemang med 6 cylindrar

Olika konfigurationer har olika fördelar och nackdelar vad gäller vibration, tillverkningskostnad och formegenskaper. Dessa fördelar och nackdelar gör dem mer lämpade för användning av vissa specifika fordon. Således är det sällan meningsfullt att göra 4-cylindriga motorer V-twin, så de är vanligtvis in-line; och 8-cylindriga motorer är ofta gjorda med ett V-format cylinderarrangemang.

Låt oss nu tydligt se hur bränsleinsprutningssystemet, oljan och andra komponenter i motorn fungerar:

Låt oss titta på några viktiga motordelar mer detaljerat:

Nu uppmärksamhet! Baserat på allt vi har läst, låt oss titta på hela motorcykeln med alla dess element:

Full motorcykel

Varför fungerar inte motorn?

Låt oss säga att du går ut till din bil på morgonen och börjar starta den, men den startar inte. Vad kan vara fel? Nu när du vet hur en motor fungerar kan du förstå de grundläggande sakerna som kan hindra motorn från att starta. Tre grundläggande saker kan hända:

  • Dålig bränsleblandning
  • Ingen kompression
  • Ingen gnista

Ja, det finns tusentals andra mindre saker som kan skapa problem, men de tre stora är oftast resultatet eller orsaken till en av dem. Från en enkel förståelse av motorns prestanda kan vi komma med en kort lista över hur dessa problem påverkar motorn.

En dålig bränsleblandning kan bero på något av följande skäl:

  • Du har helt enkelt slut på bensin i tanken och motorn försöker starta från luft.
  • Luftintaget kan vara igensatt, så motorn får bränsle men inte tillräckligt med luft för att detonera.
  • Bränslesystemet kan leverera för mycket eller för lite bränsle till blandningen, vilket innebär att förbränningen inte sker korrekt.
  • Det kan finnas föroreningar i bränslet (och detta gäller särskilt för rysk kvalitetsbensin) som hindrar bränslet från att brinna helt.

Brist på kompression - Om luft- och bränsleladdningen inte kan komprimeras ordentligt kommer förbränningsprocessen inte att fungera som den ska. Brist på kompression kan uppstå av följande skäl:

  • Kolvringar är slitna (så att luft och bränsle kan flöda förbi kolven under kompression)
  • Inlopps- eller avgasventiler tätar inte ordentligt, vilket öppnar läckor igen under kompressionen
  • Ett hål uppstod i cylindern.

Bristen på gnista kan bero på ett antal anledningar:

  • Om tändstiften eller vajern som går till dem är utslitna blir gnistan svag.
  • Om tråden är skadad eller helt enkelt saknas, eller om systemet som skickar gnistan genom tråden inte fungerar korrekt.
  • Om gnistan uppstår antingen för tidigt eller för sent i cykeln kommer bränslet inte att antändas rätt tidpunkt, och detta kan orsaka alla möjliga problem.

Och här är ett antal andra anledningar till varför motorn kanske inte fungerar, och här kommer vi att beröra några delar utanför motorn:

  • Om batteriet är urladdat kommer du inte att kunna dra igång motorn för att starta den.
  • Om lagren som gör att vevaxeln kan rotera fritt är utslitna kommer inte vevaxeln att kunna svänga, så motorn kommer inte att kunna gå.
  • Om ventilerna inte öppnar och stänger vid rätt tidpunkt, eller inte fungerar alls, kommer luft inte att kunna komma in och avgaser kommer inte att kunna komma ut, så igen kommer inte motorn att vara kunna springa.
  • Om någon, av huliganmotiv, stoppade in en potatis i avgasröret, kommer avgaserna inte att kunna lämna cylindern, och motorn kommer inte att fungera igen.
  • Om det inte finns tillräckligt med olja i motorn kommer kolven inte att kunna röra sig fritt upp och ner i cylindern, vilket gör det svårt eller omöjligt för motorn att fungera korrekt.

I en motor som går rätt är alla dessa faktorer inom toleransen. Som du kan se har motorn ett antal system som hjälper den att göra sitt jobb med att omvandla bränsle till framdrivning felfritt. Vi kommer att titta på de olika delsystemen som används i motorer i följande avsnitt.

De flesta motordelsystem kan implementeras med en mängd olika tekniker, och de bästa teknikerna kan förbättra motorns prestanda avsevärt. Det är därför utvecklingen av bilindustrin fortsätter i högsta takt, eftersom konkurrensen mellan biltillverkare är tillräckligt stor för att investera mycket pengar i varje ytterligare hästkraft som pressas ut ur en motor med samma volym. Låt oss titta på de olika delsystemen som används i moderna motorer, med början med driften av ventilerna i motorn.

Hur fungerar ventiler?

Ett ventilsystem består av ventiler och en mekanism som öppnar och stänger dem. Systemet för att öppna och stänga dem kallas kamaxel. Kamaxeln har speciella delar på sin axel som flyttar ventilerna upp och ner, som visas i figuren nedan.

Majoritet moderna motorer har vad de kallar överliggande käkar. Det betyder att axeln är placerad ovanför ventilerna, som du ser på bilden. Äldre motorer använder en kamaxel placerad i vevhuset nära vevaxeln. Kamaxeln, roterande, flyttar kammen med dess utsprång nedåt så att den trycker ned ventilen, vilket skapar ett gap för passage av bränsle eller avgaser. Kamremmen eller kedjedriften drivs av vevaxeln och överför vridmoment från den till kamaxeln så att ventilerna är synkroniserade med kolvarna. Kamaxeln roterar alltid en till två gånger långsammare än vevaxeln. Många högpresterande motorer har fyra ventiler per cylinder (två för att ta in bränsle och två för att tömma ut avgasblandningen).

Hur fungerar tändsystemet?

Tändsystemet producerar en högspänningsladdning och överför den till tändstiften med hjälp av tändkablar. Laddningen går först till tändspolen (en fördelare som fördelar gnistan till cylindrarna vid en viss tidpunkt), som du lätt hittar under huven på de flesta bilar. Tändspolen har en tråd som går i mitten och fyra, sex, åtta trådar eller fler beroende på antalet cylindrar som kommer ut ur den. Dessa tändkablar skickar en laddning till varje tändstift. Motorn får en gnista som är tidsinställd på ett sådant sätt att endast en cylinder får en gnista från fördelaren åt gången. Detta tillvägagångssätt säkerställer maximal motorjämnhet.

Hur fungerar kylning?

Kylsystemet i de flesta bilar består av en kylare och en vattenpump. Vatten cirkulerar genom passager (kanaler) runt cylindrarna och passerar sedan genom kylaren för att kyla den så mycket som möjligt. Det finns dock vissa bilmodeller (främst Volkswagen Beetle), liksom de flesta motorcyklar och gräsklippare, som har en luftkyld motor. Du har förmodligen sett de där luftkylda motorerna som har fenor på sidan - en räfflade yta som kantar utsidan av varje cylinder för att hjälpa till att avleda värme.

Luftkylning gör motorn lättare men varmare och minskar generellt motorns livslängd och totala prestanda. Så nu vet du hur och varför din motor förblir cool.

Hur fungerar startsystemet?

Att förbättra prestandan hos din motor är stor sak, men vad som är viktigare är exakt vad som händer när du vrider på nyckeln för att starta den! Startsystemet består av en startmotor med elmotor. När du vrider på tändningsnyckeln vrider startmotorn motorn flera varv så att förbränningsprocessen börjar sitt arbete, och den kan bara stoppas genom att vrida nyckeln i motsatt riktning när gnistan slutar strömma till cylindrarna, och motorn alltså parkett.

Startmotorn har en kraftfull elmotor som roterar en kall förbränningsmotor. Startmotorn är alltid ganska kraftfull och därför en batterikrävande motor, eftersom den måste övervinna:

  • All inre friktion orsakad av kolvringarna och förvärras av kall, ouppvärmd olja.
  • Kompressionstrycket för valfri cylinder(r) som uppstår under kompressionsslaget.
  • Motståndet som utövas av kamaxeln för att öppna och stänga ventilerna.
  • Alla andra processer som är direkt relaterade till motorn, inklusive motståndet hos vattenpumpen, oljepumpen, generatorn, etc.

Vi ser att startmotorn behöver mycket energi. Bilen använder oftast ett 12-volts elsystem, och hundratals ampere elektricitet måste flöda till startmotorn.

Hur fungerar insprutnings- och smörjsystemet?

När det kommer till dagligt bilunderhåll är ditt första problem förmodligen att kontrollera mängden gas i din bil. Hur kommer bensinen ut? bränsletank i cylindrar? Motorns bränslesystem suger bensin från tanken med hjälp av en bränslepump placerad i tanken och blandar den med luft så att rätt blandning av luft och bränsle kan flöda in i cylindrarna. Bränsle levereras på ett av tre vanliga sätt: förgasare, bränsleinsprutning eller direkt bränsleinsprutning.

Förgasare är nu mycket föråldrade och ingår inte i nya bilmodeller. I en bränsleinsprutningsmotor sprutas rätt mängd bränsle in individuellt i varje cylinder, antingen direkt i insugningsventilen (bränsleinsprutning) eller direkt i cylindern (direkt bränsleinsprutning).

Olja spelar också viktig roll. Ett perfekt och korrekt smord system ser till att varje rörlig del i motorn får olja så att den lätt kan röra sig. De två huvuddelarna som behöver olja är kolven (eller mer specifikt dess ringar) och eventuella lager som tillåter saker som vevaxeln och andra axlar att rotera fritt. I de flesta bilar sugs olja från oljetråget. oljepump, passerar genom oljefiltret för att ta bort smutspartiklar och sprutas sedan under högt tryck på lagren och cylinderväggarna. Oljan rinner sedan in i en sump där den samlas upp igen och cykeln upprepas.

Avgassystem

Nu när vi vet om ett antal saker som vi lägger (häller) i vår bil, låt oss ta en titt på de andra sakerna som kommer ut ur den. Avgassystemet inkluderar ett avgasrör och en ljuddämpare. Utan en ljuddämpare skulle du höra ljudet av tusentals små explosioner från ditt avgasrör. Ljuddämparen dämpar ljudet. Avgassystemet inkluderar också en katalysator, som använder katalysator och syre för att bränna bort eventuellt oanvänt bränsle och vissa andra kemikalier i avgaserna. Din bil uppfyller alltså vissa europeiska standarder för luftföroreningsnivåer.

Vad mer finns det förutom allt ovanstående i bilen? Elsystem består av ett batteri och en generator. Generatorn är kopplad till motorn med en rem och producerar elektricitet för att ladda batteriet. Batteriet ger en 12-volts laddning av elektrisk energi som är tillgänglig för allt i bilen som behöver ström (tändningssystem, radio, strålkastare, vindrutetorkare, elfönsterhissar, elmanövrerade stolar, färddator och många fler enheter) bilens ledningar.


TILL kategori:

Bilar och traktorer

Generell struktur och funktion av en bilmotor


Beroende på arbetsprocessens karaktär är kolvförbränningsmotorer installerade på de flesta bilar indelade i motorer med extern blandningsbildning och tändning av bränsle-luftblandningen från en elektrisk gnista (förgasare och gas) och motorer med intern blandningsbildning och tändning av blandningen från kompression (dieslar).

I förgasarmotorer förbereds den brännbara blandningen, bestående av bensinånga och luft, utanför cylindrarna, i förgasaren; I motorer som körs på flytande eller komprimerad gas, bereds blandningen av gas och luft även utanför cylindrarna, i en mixer. I dieselmotorer bildas den brännbara blandningen inuti cylindrarna genom att bränsle sprutas in i dem, vilket spontant antänds under påverkan av hög temperatur luft komprimerad i cylindrarna.

Lättare och snabbare förgasarmotorer, används oftast på personbilar och lastbilar låg lastkapacitet; dieselmotorer - på tunga lastbilar (till exempel MAZ-500, KamAZ, KrAZg256, BelAZ-540).

De gaser som bildas vid förbränning av en blandning av bränsle och luft i cylindern har hög temperatur och högt tryck. Expanderande, gaserna flyttar kolven och vrider vevaxeln genom vevstaken. Sedan avlägsnas avgaserna från cylindern, och den fylls igen med färsk brännbar blandning (för dieselmotorer, luft).

Cylindern fylls med en brännbar blandning (luft) och rensas från avgaser genom två hål stängda av ventiler.

Kolvar som är anslutna med vevstakar till vevaxeln, rör sig i cylindrarna, rör sig antingen bort från vevaxeln eller närmar sig den (fig. 1).

Position a för det maximala avlägsnandet av kolven från vevaxeln kallas övre dödpunkt (TDC), och position b för minsta borttagning kallas nedre dödpunkt (BDC). Avståndet som kolven tillryggalägger mellan dödpunkterna kallas kolvslaget. Kolvens slaglängd är lika med två radier på veven. För varje kolvslag roterar vevaxeln ett halvt varv (180°). Processen som sker i cylindern under ett slag av kolven kallas ett slag.

Ris. 1. Kolvpositioner:
a - vid övre dödpunkten (TDC); b - nedre dödpunkten (BDC); Vh - arbetsvolym; Vc är volymen av förbränningskammaren; s - kolvslag

Volymen ovanför kolven vid TDC kallas för förbränningskammarens volym Vc.

Utrymmet som frigörs av kolven som rör sig från TDC till BDC kallas arbetsvolymen Vh. Summan av förbränningskammarens volym och arbetsvolymen är den totala cylindervolymen Fc+ VA.

I flercylindriga motorer kallas summan av deplacementen för alla cylindrar för motorns slagvolym.

Personbilar delas in efter slagvolym i minivolym (upp till 1,0 l), liten deplacement (över 1,0 till 1,7 l), medelstor slagvolym (över 1,7 till 3 l) och stor deplacement (över 3,0 l).

En av viktiga indikatorer motor är dess kompressionsförhållande e, vilket bestäms av förhållandet mellan cylinderns totala volym och volymen av dess förbränningskammare e = Vc Vft. Kompressionsförhållandet för moderna förgasarmotorer ligger i intervallet 6...10.

När kompressionsförhållandet ökar ökar motoreffekten och effektiviteten. Möjligheten att öka kompressionsförhållandet begränsas emellertid av bränslets fysikalisk-kemiska egenskaper, i synnerhet dess oktantal.

Arbetscykeln för en fyrtaktsförgasarmotor består av följande slag: insug, kompression, kraftslag (förbränning - expansion), avgas.

Inlopp. Kolven rör sig från TDC till BDC, insugningsventilen är öppen, ett vakuum bildas i cylindern, som ett resultat av vilket en brännbar blandning kommer in i den, som blandas med de avgaser som finns kvar i liten mängd i cylindern från föregående cykel och bildar en arbetsblandning. Blandningens temperatur vid slutet av inloppet är 100...130 °C, och trycket är ungefär 70...80 kPa (0,7...0,8 kgf/cm2). På indikatordiagrammet visas intagsprocessen av linjen r.

Kompression. Kolven rör sig från BDC till TDC. Båda ventilerna är stängda, arbetsblandningen komprimeras, vilket resulterar i att dess temperatur stiger och förångningen av bensin förbättras.

Vid slutet av kompressionsslaget stiger trycket i cylindern till 800...1200 kPa (8...12 kgf/cm2), blandningstemperaturen når 280...480 °C. I indikatordiagrammet visas kompressionsprocessen med linje ac.

Kraftslag (förbränning - expansion). Arbetsblandningen i cylindern antänds av en elektrisk gnista och brinner på 0,001...0,002 s, vilket frigör en stor mängd värme. Båda ventilerna är stängda. Förbränningstemperaturen är över 2000 °C, och trycket är 3,5...4,0 MPa (35...40 kgf/cm2). På indikatordiagrammet är förbränningsprocessen avbildad med linjen cz.

Under påverkan av gastrycket rör sig kolven till BDC och roterar vevaxeln genom vevstaken. Under expansionsprocessen utförs mekaniskt arbete på grund av bränslets inre energi. I slutet av expansionen sjunker trycket i cylindern till 300...400 kPa (3...4 kgf/cm2), och temperaturen sjunker till 800...1100 °C. På indikatordiagrammet kännetecknas gasexpansionsprocessen av linjen zb.

Utfärda. Avgasventilen öppnar. Kolven rör sig till TDC och rensar cylindern från avgaser och trycker ut dem i atmosfären. Trycket i cylindern vid slutet av avgasslaget minskar till 105...115 kPa (1,05...1,15 kgf/cm2), och temperaturen till 300...400°C. På indikatordiagrammet visas avgasutsläppsprocessen med linje br.

Arbetsprocessen för en fyrtaktsmotor sker i fyra kolvslag, det vill säga i två varv av vevaxeln. Av de fyra slagen är kraftslaget det huvudsakliga, de återstående tre är extra. Det är därför encylindrig motor fungerar ojämnt. För att säkerställa enhetlig rotation av vevaxeln tillverkas bilmotorer med flera cylindrar.

Arbetscykel för en fyrtakts dieselmotor. Samma cykler förekommer i cylindrarna i en fyrtakts dieselmotor som i cylindrarna i en fyrtakts förgasarmotor: insug, kompression, kraftslag, avgas.

Inlopp. Kolven rör sig till BDC och cylindern fylls med luft genom den öppna insugningsventilen.

Kompression. Kolven rör sig från BDC till TDC och, med ventilerna stängda, komprimerar luften i cylindern.

En dieselmotor har ett högre kompressionsförhållande (e = 15...20) än en förgasarmotor och som ett resultat högre tryck (3,0...3,5 MPa, eller 30...35 kgf/cm2) och temperatur ( 600...700 °C) slutet av kompressionen.

Arbetsförlopp. Vid slutet av kompressionsslaget sprutas fint finfördelat tungt bränsle in i cylindern genom ett munstycke under högt tryck (10...20 MPa, eller 100...200 kgf/cm2), vilket bildar en blandning med luft som själv- antänds under påverkan av tryckluftens höga temperatur och brinner snabbt och släpper ut mycket värme . Som ett resultat stiger temperaturen i cylindern till 1800...2000°C och trycket - till 5...6 MPa (50...60 kgf/cm2). Under påverkan av gastrycket rör sig kolven till BDC och vrider vevaxeln.

Utfärda. Kolven rör sig till TDC och trycker in avgaser i atmosfären genom den öppna avgasventilen.

För kolvförbränningsmotorer är riM i genomsnitt 0,85.

Vridmomentet beror på fyllningen av cylindrarna med den brännbara blandningen, vilket förbättras med en ökning av vevaxelns rotationshastighet till vissa gränser med en ytterligare ökning av rotationshastigheten, fyllningen av cylindrarna med den brännbara blandningen förvärras och vridmomentet; droppar.

När man analyserar och jämför olika motorer använd deras hastighetsegenskaper (Fig. 2) - grafer över beroendet av den effektiva effekten Ne, vridmoment Me och specifik bränsleförbrukning ge på motorns vevaxelhastighet.

Av egenskaperna är det tydligt att när gasreglaget är helt öppet ( strypventil) den högsta effekten Ne för denna motor, lika med cirka 110 kW (150 hk), uppnås vid 3200 min-1. Motorns maximala vridmoment Me är 400 N-m (40 kgf-m), och den lägsta specifika bränsleförbrukningen ge, det vill säga mängden bränsle som förbrukas för varje effektenhet på 1 timme, är 326 g/e. kWh (240 g/e. hk h).

Grundläggande mekanismer och system för motorn. En förbränningsmotor består av två huvudmekanismer - vev- och gasdistribution - och system - kylning, smörjning, kraft. Förgasarmotorer har också ett tändsystem.

Vevmekanismen uppfattar kraften från gastrycket och omvandlar kolvens rätlinjiga, fram- och återgående rörelse till rotationsrörelse av vevaxeln.

Gasdistributionsmekanismen är utformad för att i tid släppa in en ny brännbar blandning (förgasarmotorer) eller luft (dieslar) i cylindern och släppa ut avgaser från den.

Kylsystemet tar bort värme från värmande motordelar. Det kan vara flytande (för de flesta hushållsmotorer) eller luft (MeMZ-968).

Ris. 2. Hastighetsegenskaper för ZIL-130-motorn.

Smörjsystemet tjänar till att minska friktionen mellan motordelar, kyla dem och ta bort slitageprodukter.

Strömförsörjningssystemet säkerställer beredningen av en brännbar blandning och dess tillförsel till motorcylindrarna (förgasare och gasmotorer), samt avlägsnande av förbränningsprodukter från cylindrarna.

Tändningssystemet tjänar till att antända arbetsblandningen i motorcylindrarna med hjälp av en elektrisk gnista.

Enligt metoden för blandningsbildning och antändning av bränsle är kolvförbränningsmotorer indelade i två grupper:
— med extern blandningsbildning och tvångsantändning från en elektrisk gnista (förgasare och gas);
- med inre blandningsbildning och antändning från kontakt med luft, starkt uppvärmd i cylindern av hög kompression (dieslar).

TILL Kategori: - Bilar och traktorer

Det viktigaste elementet i varje bil är motorn, som sätter fordonet i rörelse (från ordet motor, som betyder - att sätta i rörelse). Detta komplex enhet, omvandla en viss typ av energi till mekanisk energi. Det finns många typer av "motorer", de mest populära är förbränningsmotorer (förkortade ICE) och elmotorer. En förbränningsmotor är en anordning i vilken kemisk bränsleenergi (vanligtvis används kolvätegasformigt eller flytande bränsle) förbränns i arbetsområde, omvandlas till mekanisk energi.

Även om förbränningsmotorer är en långt ifrån komplett typ av värmemotorer (eftersom de är ganska skrymmande, bullriga i drift, producerar giftiga skadliga utsläpp, kräver ett extra avgassystem, har en relativt kort livslängd, kräver konstant smörjning och kylning, och är allvarligt svåra att designa, dyra att tillverka och kräver konstant underhåll, har ett komplext tändsystem i sin design, ett stort antal snabbt slitande delar installeras, förbrukar stora mängder bränsle, etc.), men på grund av deras fullständiga autonomi (den bränslet i sig frigör mycket mer energi, till skillnad från de bästa elektriska batterierna), har förbränningsmotorer fått sin välförtjänta utbredda användning inom transportindustrin. Huvudtyperna av förbränningsmotorer inkluderar: kolvmotorer, rotationsmotorer, gasturbinförbränningsmotorer.

Många utbildningsinstitutioner när utbildning sökande de använder excellent visuella hjälpmedel. Det är bättre att se vad som händer en gång tvärsnitt av motordriftän att föreställa sig sådana komplexa operationer i ditt sinne. Du kan köpa dem för din organisation från NAUKA Plus LLC, som är huvudleverantören av utbildningsutrustning totalt utbildningsinstitutioner. På den officiella webbplatsen för organisationen "www.naukaplus.com" kan du välja de enheter du är intresserad av från katalogen i synnerhet, ZMZ-406/405-motorn med en tvärsnittsväxellåda på ett stativ är mycket efterfrågad; . Eleverna kommer att se på egen hand hur kolvmotorer är. Rör vid förbränningskammaren. placerad i cylindern och kommer att förstå hur termisk energi omedelbart omvandlas till mekanisk energi, och hur translationell kolvrörelse omvandlas till rotationsrörelse med hjälp av vevmekanismer.

ICEs har också en unik klassificering. Enligt deras syfte är de uppdelade i special, stationär och transport. De skiljer sig åt i vilken typ av bränsle som används: de förbrukar lätt vätska (gas, bensin), tung vätska (marin eldningsolja, diesel). Det finns en skillnad i metoden för bildning av den arbetande brännbara blandningen - intern (i förbränningsmotorcylindrar) och extern (injektor, förgasare). Det finns olika principer för antändning - tvångständning eller kompressionständning, såväl som värmevärde.

Cylindrarna är ordnade olika i motorer, så det är bättre att köpa flera olika utställningar från det föreslagna företaget för att tydligt se skillnaderna. Det finns in-line, vertikala, motsatta med två eller en vevaxel, V-formad med en nedre och övre vevaxel, W-formad och VR-formad, dubbelradig stjärnformad och enkelrad, dubbelrad med parallella vevaxlar , "dubbel fläkt", H-formad, trebalk , diamantformad och många andra. Därför är det bättre att se hur motorn fungerar i ett tvärsnitt.

Följande huvudtyper av förbränningsmotorer särskiljs: kolv, roterande kolv och gasturbin. Av de presenterade typerna av motorer är den vanligaste kolvförbränningsmotorn, så vi kommer att överväga enheten och driftprincipen med hjälp av dess exempel.

Förbränningsmotorer för fordon särskiljs :

    enligt metoden för att bereda en brännbar blandning - med extern blandningsbildning (förgasare, injektion, gasmotorer) och med intern blandningsbildning (dieslar);

    efter typ av bränsle som används - bensin (drivs på bensin), gas (drivs på brännbar gas) och dieselmotorer (drivs på dieselbränsle);

    genom kylningsmetod - med vätske- och luftkylning;

    cylinderarrangemang - in-line och V-formad;

    enligt metoden för antändning av den brännbara (arbets)blandningen - med tvångsantändning från en elektrisk gnista (förgasare och insprutningsmotorer) eller med självantändning från kompression (dieslar).

Fördelar kolvmotor intern förbränning, som säkerställde dess utbredda användning, är: autonomi, mångsidighet (kombination med olika konsumenter), låg kostnad, kompakthet, låg vikt, förmågan att snabbt starta och en mängd olika bränslen.

Förbränningsmotorstruktur

Numera används fortfarande enkolvsmotorer, till exempel startmotorer till traktorer som fungerar som startmotor. De vanligaste är dock 2-, 3-, 4-, 6- och 8-cylindriga motorer, även om motorer med 16 cylindrar eller fler finns tillgängliga.

Kolvar och cylindrar är placerade i cylinderblocket. Beroende på hur cylindrarna är placerade i förhållande till varandra och till andra motorelement, särskiljs flera typer av förbränningsmotorer:

    in-line - cylindrarna är anordnade i en rad;

    V-formad - cylindrarna är placerade mittemot varandra i en vinkel, i tvärsnitt liknar de bokstaven "V";

    U-formad - två in-line motorer sammankopplade;

    X-formad - förbränningsmotorer med dubbla V-formade block;

    motsatt - vinkeln mellan cylinderblocken är 180 grader;

    W-formad 12-cylindrig - tre eller fyra rader av cylindrar installerade i form av bokstaven "W".

Begrepp och termer under motordrift

Top Dead Center (TDC)- detta är kolvens översta position.

Bottom Dead Center (BDC)- detta är kolvens lägsta läge.

Kolvslagär avståndet tillryggalagt från ett dödläge till ett annat. I ett slag av kolven kommer vevaxeln att rotera ett halvt varv.

Förbränningskammare (kompression)- detta är utrymmet mellan cylinderhuvudet och kolven som finns vid TDC.

Cylinderförskjutning- detta är utrymmet som frigörs av kolven när den flyttar från TDC till BDC.

Motorvolymär summan av arbetsvolymerna för alla motorcylindrar. För små volymer (upp till 1 liter) uttrycks det i kubikcentimeter, och för stora volymer - i liter.

Total cylindervolym- summan av brännkammarens volym och arbetsvolymen.

Kompressionsförhållande- detta är en siffra som visar hur många gånger cylinderns totala volym är större än förbränningskammarens volym. I bensinmotorer sträcker sig kompressionsförhållandet från 8 till 12, och i dieselmotorer - från 14 till 18. Kompressionsförhållandet bör inte förväxlas med kompression, eftersom det är två olika begrepp.

Takt- en process (del av en cykel) som sker i en cylinder under ett slag av kolven. En motor vars arbetscykel sker i fyra kolvslag kallas en fyrtaktsmotor.

Drift av en förbränningsmotor

Funktionsprincipen för förbränningsmotorn är baserad på effekten av termisk expansion av gaser som uppstår under förbränningen av bränsle-luftblandningen och säkerställer kolvens rörelse i cylindern.

Ett viktigt element i motorn är vevaxeln, till vilken kolvens fram- och återgående rörelse överförs till rotation.

Driften av en kolvförbränningsmotor utförs cykliskt. Varje arbetscykel sker i två varv av vevaxeln och inkluderar fyra slag ( fyrtaktsmotor): insug, kompression, slaglängd och avgas.

Under insugnings- och kraftslagen rör sig kolven nedåt, och under kompressions- och avgasslagen rör sig kolven uppåt. Arbetscyklerna i var och en av motorcylindrarna är inte i fas, vilket säkerställer enhetlig drift av förbränningsmotorn. I vissa konstruktioner av förbränningsmotorer implementeras driftcykeln i tvåtakt - kompression och kraftslag (tvåtaktsmotor).

På insugningsslagetInlopps- och bränslesystemen säkerställer bildandet av en bränsle-luftblandning. Beroende på designen bildas blandningen i insugningsgrenrör(central och distribuerad insprutning av bensinmotorer) eller direkt i förbränningskammaren (direktinsprutning av bensinmotorer, insprutning av dieselmotorer). När gasfördelningsmekanismens inloppsventiler öppnas tillförs luft eller en bränsle-luftblandning till förbränningskammaren på grund av det vakuum som genereras när kolven rör sig nedåt.

På kompressionsslagetInsugningsventilerna stängs och luft/bränsleblandningen komprimeras i motorcylindrarna.

Taktslag åtföljs av antändning av bränsle-luftblandningen (tvingad eller självantändning). Som ett resultat av förbränning bildas en stor mängd gaser, som sätter tryck på kolven och tvingar den att röra sig nedåt. Kolvrörelse genom vevmekanism omvandlas till rotationsrörelse av vevaxeln, som sedan används för att driva fordonet.

Vid taktfrigivning Gasdistributionsmekanismens avgasventiler öppnas och avgaserna avlägsnas från cylindrarna till avgassystemet, där de rengörs, kyls och buller reduceras. Gaserna kommer sedan in i atmosfären.

Den övervägda principen för drift av en förbränningsmotor tillåter oss att förstå varför förbränningsmotorn har en liten koefficient användbar åtgärd- cirka 40 %. Vid ett visst ögonblick utför som regel bara en cylinder användbart arbete, medan de andra utför stödslagen: insug, kompression, avgas.

Förbränningsmotorn som drivs på flytande bränsle, som utvecklades och började användas under andra hälften av 1800-talet, var det andra exemplet i historien, efter ångmaskinen, på att skapa en enhet som omvandlar energi till nyttigt arbete. Utan denna uppfinning är det omöjligt att föreställa sig modern civilisation, eftersom fordon med förbränningsmotorer olika typerär brett involverade i alla branscher som säkerställer mänsklig existens.

Transporter som drivs av en förbränningsmotor spelar en avgörande roll i det globala logistiksystemet, som blir allt viktigare mot bakgrund av globaliseringsprocesser.

Alla moderna fordon kan delas in i tre stora grupper, beroende på vilken typ av motor som används. Den första gruppen av fordon använder elmotorer. Detta inkluderar den vanliga kollektivtrafiken i städerna - trolleybussar och spårvagnar, och elektriska tåg med elbilar, och enorma fartyg och fartyg som använder kärnenergi - trots allt använder moderna isbrytare, atomubåtar och hangarfartyg från Nato-länderna elektriska motorer. Den andra gruppen är utrustning utrustad med jetmotorer.

Naturligtvis används den här typen av motorer främst inom flyget. Den mest talrika, välbekanta och betydelsefulla är den tredje gruppen av fordon som använder förbränningsmotorer. Detta är den största gruppen i termer av kvantitet, mångfald och inflytande på det mänskliga ekonomiska livet. Funktionsprincipen för en förbränningsmotor är densamma för alla fordon som är utrustade med en sådan motor. vad är det?

Som ni vet kommer energi inte från någonstans och går ingenstans. Funktionsprincipen för en bilmotor är helt baserad på detta postulat om lagen om energibevarande.

Så allmänt som möjligt kan vi säga att energin hos molekylbindningarna i flytande bränsle som förbränns under motordrift används för att utföra användbart arbete.

Spridningen av förbränningsmotorer med flytande bränslen underlättades av flera unika egenskaper själva bränslet. Detta:

  • hög potentiell energi av molekylära bindningar som används som bränsle för en blandning av lätta kolväten "till exempel bensin"
  • ganska enkel och säker, i jämförelse med till exempel atomenergi, metoden för dess frisättning
  • relativa överflöd av lätta kolväten på vår planet
  • det naturliga tillståndet för aggregation av sådant bränsle, vilket gör att det kan lagras och transporteras bekvämt.

En annan viktig faktor är att det oxidationsmedel som behövs för processen för energifrisättning är syre, varav atmosfären består av mer än 20 procent. Detta eliminerar behovet av att bära inte bara en förråd av bränsle, utan också en försörjning av katalysator.

Helst ska alla molekyler av en viss volym bränsle och alla molekyler av en viss volym syre reagera. För bensin korrelerar dessa siffror som 1 till 14,7, det vill säga nästan 15 kg syre behövs för att bränna ett kilo bränsle. En sådan process, kallad stökiometrisk, är emellertid inte genomförbar i praktiken. I verkligheten finns det alltid någon del av bränslet som inte kombineras med syre under reaktionen.

Dessutom är stökiometri till och med skadligt för vissa driftsätt för förbränningsmotorer.

Nu det kemisk processär tydliga i allmänna termer är det värt att överväga mekaniken i processen att omvandla bränsleenergi till användbart arbete, med exemplet på en fyrtakts förbränningsmotor som fungerar enligt den så kallade Otto-cykeln.


Den mest kända och, som man säger, klassiska arbetscykeln är motordriftsprocessen, patenterad redan 1876 av Nikolaus Otto, bestående av fyra delar. "cykler, därav fyrtaktsförbränningsmotorerna." Det första slaget är skapandet av ett vakuum i cylindern av kolven genom sin egen rörelse under påverkan av vikt. Som ett resultat är cylindern fylld med en blandning av syre och bensinångor "naturen avskyr ett vakuum." Kolven, som fortsätter att röra sig, komprimerar blandningen - vi får det andra slaget. Vid det tredje slaget tänds blandningen "Otto använde en konventionell brännare, nu är tändstiftet ansvarigt för detta."

Tändning av blandningen skapar utsläpp av en stor mängd gas, vilket sätter tryck på kolven och tvingar den att stiga - för att göra användbart arbete. Det fjärde slaget är öppningen av avgasventilen och förskjutningen av förbränningsprodukter av returkolven.

Således kräver endast start av motorn extern påverkan - vevning av vevaxeln ansluten till kolven. Nu görs detta med hjälp av elektricitet, men i de första bilarna var vevaxeln tvungen att vridas manuellt "samma princip används i bilar som har en påtvingad manuell start av motorn."

Sedan lanseringen av de första bilarna har många ingenjörer försökt uppfinna en ny cykel av förbränningsmotorer. Till en början berodde det på effekten av patentet, som många ville kringgå.

Som ett resultat, redan i början av förra seklet, skapades Atkinson-cykeln, som ändrade motordesignen på ett sådant sätt att alla kolvrörelser utfördes i ett varv av vevaxeln. Detta ökade motorns effektivitet, men minskade dess effekt. Dessutom kräver en motor som arbetar på denna cykel inte en separat kamaxel och växellåda. Denna motor blev dock inte utbredd på grund av en minskning av enhetens kraft och en ganska komplex design.

Istället använder moderna fordon ofta Miller-cykeln.

Om Atkinson minskade kompressionstakten, ökade effektiviteten, men avsevärt komplicerade motorns drift, föreslog Miller att minska insugningstakten. Detta gjorde det möjligt att minska den faktiska kompressionstiden för blandningen utan att minska dess geometriska kompression. Således ökar effektiviteten för varje driftscykel för förbränningsmotorn, vilket minskar förbrukningen av bränsle som bränts "förgäves".

Men de flesta motorer fungerar på Otto-cykeln, så det är nödvändigt att överväga det mer detaljerat.


Även den enklaste versionen av förbränningsmotorn innehåller fjorton väsentliga element nödvändig för dess funktion. Varje element har specifika funktioner.

Så cylindern har en dubbel roll - luftblandningen aktiveras i den och kolven rör sig. I en del som kallas förbränningskammaren finns ett tändstift och två ventiler, varav den ena blockerar bränsleflödet, den andra - utsläppet av avgaser.

Ett ljus är en anordning som ger antändning av blandningen med den nödvändiga cykliciteten. I huvudsak är det en anordning för att producera en ganska kraftfull ljusbåge under en kort tidsperiod.

Kolven rör sig i cylindern under påverkan av expanderande gaser eller från påverkan av vevaxeln som överförs genom vevmekanismen. I det första fallet omvandlar kolven energin från bränsleförbränning till mekaniskt arbete i den andra komprimerar den blandningen för bättre förbränning eller skapar tryck för att avlägsna förbrukade blandningsrester från cylindern.

Vevmekanismen överför vridmoment från kolven till axeln och vice versa. Vevaxeln, på grund av sin design, omvandlar kolvens translationella "upp och ner" rörelse till rotationsrörelse.

Inloppsporten, som inrymmer insugningsventilen, tillåter blandningen att komma in i cylindern. Ventilen säkerställer det cykliska flödet av blandningen.

Avgasventilen tar följaktligen bort de ackumulerade förbränningsprodukterna från blandningen. För att säkerställa normal drift av motorn stängs den i ögonblicket för trycksättning och antändning av blandningen.

Drift av en bensinmotor. Detaljerad analys

Under sugslaget rör sig kolven nedåt. Samtidigt öppnas insugningsventilen och bränsle tillförs cylindern. Därmed hamnar luft-bränsleblandningen i cylindern. I vissa typer av bensinmotorer framställs denna blandning i en speciell anordning - en förgasare i andra sker blandning direkt i cylindern.

Då börjar kolven stiga. Samtidigt stängs insugningsventilen, vilket skapar ett tillräckligt högt tryck inuti cylindern. När kolven når den högsta punkten komprimeras hela bränsle-luftblandningen i en del av cylindern som kallas förbränningskammaren. I detta ögonblick avger tändstiftet en elektrisk gnista och blandningen antänds.

Som ett resultat av förbränningen av blandningen släpps en stor mängd gaser, som försöker fylla hela den tillhandahållna volymen, sätter tryck på kolven och tvingar den att sänkas. Detta kolvarbete överförs genom en vevmekanism till axeln, som börjar rotera och rotera drivningen av bilens hjul.

Så snart kolven slutfört sin nedåtgående rörelse, öppnar avgasgrenrörets ventil.

De återstående gaserna rusar dit, eftersom de pressas av kolven, som går uppåt under påverkan av axeln. Cykeln är klar, sedan rör sig kolven nedåt igen och startar en ny cykel.

Som du kan se utför endast en fas av cykeln användbart arbete. De återstående faserna är att motorn arbetar "på sig själv". Även detta tillstånd gör förbränningsmotorn till ett av de mest effektiva systemen som introduceras i produktionen. Samtidigt leder möjligheten att minska "tomgångscykler" vad gäller effektivitet till uppkomsten av nya, mer ekonomiska system. Dessutom utvecklas och implementeras i begränsad omfattning motorer som inte har något kolvsystem alls. Till exempel några japanska bilar utrustade roterande motorer, med högre effektivitet.

Samtidigt har sådana motorer ett antal nackdelar, främst förknippade med de höga produktionskostnaderna och svårigheten att serva sådana motorer.

Kraftsystem

För att den brännbara blandningen som kommer in i förbränningskammaren ska förbrännas ordentligt och säkerställa oavbruten drift av motorn, måste den införas i tydligt uppmätta portioner och förberedas därefter. Fungerar för detta ändamål bränslesystem, vars viktigaste delar är en bensintank, en bränsleledning, bränslepumpar, en anordning för att blanda bränsle och luft, ett grenrör, olika filter och sensorer.

Det är tydligt att syftet med bensintanken är att lagra den nödvändiga mängden bränsle. Bränsle och vatten används som ledningar för pumpning med hjälp av en bensinpump och luftfilter behövs för att förhindra igensättning av tunna grenrör, ventiler och bränsleledningar.

Det är värt att uppehålla sig mer i detalj om förgasarens funktion. Trots att bilar med sådana enheter inte längre tillverkas, används fortfarande många bilar med förgasarmotorer i många länder runt om i världen. Förgasaren blandar bränsle med luft på följande sätt.

Flottörkammaren håller en konstant nivå av bränsle och tryck tack vare ett balanseringshål som släpper ut överskottsluft och en flottör som öppnar bränsleinloppsventilen så fort bränslenivån i förgasarkammaren minskar. Förgasaren är ansluten till cylindern genom en stråle och diffusor. När trycket i cylindern minskar strömmar en exakt uppmätt mängd bränsle tack vare strålen in i luftkammarens diffusor.

Här, på grund av hålets mycket lilla diameter, passerar det in i cylindern under högt tryck, bensin blandas med atmosfärisk luft som har passerat genom filtret, och den resulterande blandningen kommer in i förbränningskammaren.

Problemet med förgasarsystem är oförmågan att mäta så exakt som möjligt mängden bränsle och mängden luft som kommer in i cylindern. Därför allt moderna bilar utrustad med ett injektionssystem, även kallat injektion.

I insprutningsmotor Istället för en förgasare utförs injektionen med ett munstycke eller munstycken - en speciell mekanisk spruta, vars viktigaste del är magnetventil. Dessa enheter, särskilt när de paras ihop med speciella datormikrochips, gör det möjligt att injicera en exakt uppmätt mängd bränsle i rätt ögonblick. Som ett resultat går motorn mjukare, startar lättare och förbrukar mindre bränsle.

Gasdistributionsmekanism

Det är tydligt hur förgasaren förbereder en brännbar blandning av bensin och luft. Men hur fungerar ventilerna för att säkerställa att denna blandning tillförs cylindern i tid? Gasdistributionsmekanismen är ansvarig för detta. Det är han som utför snabb öppning och stängning av ventilerna och säkerställer också den nödvändiga varaktigheten och höjden av deras lyft.

Det är dessa tre parametrar som tillsammans utgör ventiltimingen.

Moderna motorer har en speciell anordning för att ändra dessa faser, kallad en fasskiftare för förbränningsmotorn, vars funktionsprincip bygger på att vrida kamaxeln vid behov. Med en ökning av mängden insprutat bränsle vrider denna koppling kamaxeln i en viss vinkel längs rotationsriktningen. Denna förändring av dess läge leder till att insugningsventilerna öppnar tidigare och förbränningskamrarna fylls bättre med en blandning, vilket kompenserar för det ständigt ökande behovet av kraft. De mest tekniskt avancerade modellerna har flera av dessa kopplingar de styrs av ganska komplex elektronik och kan reglera inte bara frekvensen av ventilöppning, utan även dess slaglängd, vilket har stor effekt på motordriften vid maximal hastighet.

Funktionsprincip för motorns kylsystem

Naturligtvis omvandlas inte all frigjord energi från bränslemolekylernas bindningar till användbart arbete. Huvuddelen av det går förlorat och förvandlas till värme och friktion förbränningsmotordelar skapar också termisk energi. Överskottsvärme måste avlägsnas. Kylsystemet tjänar just detta syfte.

Det finns luft, vätska och kombinerade system. Vanligast vätskesystem kylning, även om det också finns bilar med luftkylning - det användes för att förenkla designen och minska kostnaderna för budgetbilar, eller för att minska vikten när det gäller sportbilar.

Huvudelementen i systemet representeras av en värmeväxlare, radiator, centrifugalpump, expansionskärl och termostat. Dessutom inkluderar kylsystemet en oljekylare, en kylarfläkt och en kylvätsketemperatursensor.

Vätskan cirkulerar genom värmeväxlaren under påverkan av pumpen, vilket tar bort temperaturen från motorn. Tills motorn värms upp stänger en speciell ventil kylaren - detta kallas en "liten cirkel" av rörelse. Denna funktion av systemet gör att du snabbt kan värma upp motorn.

Så snart temperaturen stiger till driftstemperaturen ger temperatursensorn kommandot att öppna ventilen och kylvätskan börjar röra sig genom kylaren. De tunna rören i den här enheten blåses av en stilig mötande vind, vilket kyler vätskan, som återigen kommer in i grenröret och startar kylcykeln på nytt.

Om påverkan från inkommande luft inte räcker för normal kylning, kör fordonet under en betydande belastning, rör sig i låg hastighet eller står mycket stilla. varmt väder, slås kylfläkten på. Det blåser på kylaren, tvångskylning av arbetsvätskan.

Maskiner utrustade med turboladdning har två kylkretsar. Den ena är för att kyla själva förbränningsmotorn, den andra är för att ta bort överskottsvärme från turbinen.

El

De första bilarna klarade sig med ett minimum av el. Moderna bilar har fler och fler elektriska kretsar. El förbrukas av bränsleförsörjningssystemet, tändning, kyl- och värmesystem samt belysning. Om det finns, förbrukas mycket energi av luftkonditioneringssystemet, motorstyrningen, elektroniska system säkerställa säkerhet. Enheter som startsystem och glödstift drar energi under en kort tid, men i stora mängder.

För att förse alla dessa element med den nödvändiga elektriska energin används strömkällor, elektriska ledningar, kontroller och säkringsblock.

Strömkällor för fordon – batteri, arbetar tillsammans med en generator. När motorn är igång roterar axeldrivningen generatorn, vilket producerar den nödvändiga energin

Generatorn fungerar genom att omvandla rotationsenergin hos en axel till elektrisk energi med hjälp av principerna för elektromagnetisk induktion. För att starta förbränningsmotorn används batterienergi.

Under start är den huvudsakliga energiförbrukaren startmotorn. Denna enhet är en motor DC, utformad för att rotera vevaxeln, vilket säkerställer starten av förbränningsmotorns driftcykel. Funktionsprincipen för en DC-motor är baserad på den interaktion som uppstår mellan det magnetiska fältet som genereras i statorn och strömmen som flyter i rotorn. Denna kraft påverkar rotorn, som börjar rotera, och dess rotation sammanfaller med rotationen av det magnetiska fältet som är karakteristiskt för statorn. Således omvandlas elektrisk energi till mekanisk energi, och startmotorn börjar snurra motoraxeln. Så fort motorn startar och generatorn börjar fungera slutar batteriet att släppa energi och börjar ackumuleras. Om generatorn inte fungerar eller av någon anledning inte har tillräckligt med ström fortsätter batteriet att producera energi och laddas ur.


Denna typ av motor är också en förbränningsmotor, men har särdrag, som gör det möjligt att skarpt separera motorer som arbetar enligt den princip som Rudolf Diesel uppfann från andra förbränningsmotorer som drivs på "lätt" bränsle som bensin "i bilismen" eller fotogen "inom flyget".

Skillnader i bränsle som används avgör skillnader i design. Faktum är att diesel är relativt svårt att tända och uppnå omedelbar förbränning i normala förhållanden Därför är tändstiftsmetoden inte lämplig för detta bränsle. En dieselmotor antänds på grund av sin kontakt med luft som värms upp till en mycket hög temperatur. För detta ändamål används gasernas egenskap att värmas upp när de komprimeras. Därför komprimerar en kolv som kör på en dieselförbränningsmotor luft, inte bränsle. När kompressionsförhållandet når maximalt, och själva kolven når den högsta punkten, insprutar en "elektromagnetisk pump"-injektor installerad istället för ett tändstift dispergerat bränsle. Det reagerar med varmt syre och antänds. Därefter sker arbete som också är typiskt för en bensinförbränningsmotor.

I det här fallet förändras inte förbränningsmotorns kraft med andelen av blandningen av luft och bränsle, som i bensinmotorer, utan enbart med mängden insprutad diesel, medan mängden luft är konstant och inte ändras . Samtidigt är driftsprincipen för en modern bensinenhet utrustad med ett munstycke absolut inte lik driftsprincipen för en dieselförbränningsmotor.

Elektromekaniska spraypumpar som arbetar med bensin är främst konstruerade för att mer exakt mäta det insprutade bränslet och interagera med tändstiften. Där dessa två typer av förbränningsmotorer liknar varandra är i deras ökade krav på bränslekvalitet.

Eftersom lufttrycket som skapas av driften av kolven i en dieselmotor är mycket högre än trycket som utövas av den komprimerade luft-bensinblandningen, är en sådan motor mer krävande på spelrummet mellan kolven och cylinderväggarna. Dessutom, dieselmotor Det är svårare att starta på vintern, eftersom dieselbränsle tjocknar under påverkan av låga temperaturer och munstycket inte kan spraya det tillräckligt bra.

Både den moderna bensinmotorn och dess diesel "släkting" är extremt ovilliga att köra på "DT" bensin av otillräcklig kvalitet, och även dess kortvariga användning är fylld med allvarliga problem med bränslesystemet.


Moderna förbränningsmotorer är de mest effektiva enheterna för att omvandla termisk energi till mekanisk energi. Även om mest energi spenderas inte på direkt användbart arbete, utan på att underhålla själva motorcykeln mänskligheten har ännu inte lärt sig att massproducera enheter som skulle vara mer praktiska, kraftfullare, mer ekonomiska och bekvämare än förbränningsmotorer. Samtidigt stiger priset på kolväten energiresurser och oro för miljö tvingas leta efter nya motoralternativ för personbilar Och kollektivtrafik. Den mest lovande just nu ser ut som användningen av autonoma elmotorer utrustade med batterier med hög kapacitet, vars effektivitet är mycket högre, och hybrider av sådana motorer med bensinalternativ. När allt kommer omkring kommer tiden definitivt att komma när det kommer att bli absolut olönsamt att använda kolväten för att driva personfordon, och förbränningsmotorer kommer att ta sin plats på museets hyllor, som ångloksmotorer gjorde för ett halvt sekel sedan.