Sisepõlemismootor
Artiklid,  Sõiduki seade

Sisepõlemismootori seade

Sajandi jooksul on sisepõlemismootorit kasutatud mootorratastes, sõiduautodes ja veoautodes. Siiani on see endiselt kõige ökonoomsem mootoritüüp. Kuid paljude jaoks jääb sisepõlemismootori tööpõhimõte ja seade ebaselgeks. Proovime mõista mootori struktuuri peamisi nõtkusi ja eripära.

📌Definitsioon ja üldised omadused

Iga sisepõlemismootori põhijooneks on põleva segu süütamine otse selle töökambris, mitte välistes keskkondades. Kütuse põlemise hetkel provotseerib saadud soojusenergia mootori mehaaniliste komponentide tööd.

HistoryAjaloo loomine

Enne sisepõlemismootorite tulekut olid iseliikuvad sõidukid varustatud välispõlemismootoritega. Sellised seadmed töötasid eraldi paagis vee kuumutamisel tekkivast aururõhust.

Selliste mootorite konstruktsioon oli suur ja ebaefektiivne - lisaks installatsiooni suurele kaalule pidi pikkade vahemaade ületamiseks transport vedama ka korraliku kütusevaru (kivisüsi või küttepuud).

1 Parovoj Dvigatel (1)

Seda puudust silmas pidades püüdsid insenerid ja leiutajad lahendada olulise küsimuse: kuidas ühendada kütus jõuüksuse kerega. Eemaldades süsteemist sellised elemendid nagu boiler, veepaak, kondensaator, aurusti, pump jne. oli võimalik mootori kaalu oluliselt vähendada.

Sisepõlemismootori loomine kaasaegsele autojuhile tuttaval kujul toimus järk-järgult. Siin on peamised verstapostid, mis viisid kaasaegse sisepõlemismootori tekkimiseni:

  • 1791 John Barber leiutab gaasiturbiini, mis töötab õli, kivisöe ja puidu destilleerimisel retordides. Saadud gaas pumbati koos õhuga põlemiskambrisse kompressori abil. Saadud rõhu all olev kuum gaas juhiti tiiviku tiivikule ja pööras seda.
  • 1794 Robert Street patenteerib vedelkütuse mootori.
  • 1799. Philippe Le Bon saab õli pürolüüsi tulemusena luminestsentsgaasi. Aastal 1801 teeb ta ettepaneku seda kasutada gaasimootorite kütusena.
  • 1807 François Isaac de Rivaz - patent "plahvatusohtlike materjalide kasutamise kohta mootorite energiaallikana". Arenduse põhjal loob "iseliikuva meeskonna".
  • 1860 Etienne Lenoir oli teerajajaks varajases leiutises, luues töökõlbliku mootori, mis töötab valgusgaasi ja õhu seguga. Mehhanism käivitati välise jõuallika sädemega. Leiutist kasutati paatidel, kuid seda ei paigaldatud iseliikuvatele sõidukitele.
  • 1861 Alphonse Bo De Rocha paljastab kütuse kokkusurumise tähtsuse enne selle süütamist, mille abil loodi neljataktilise sisepõlemismootori töö teooria (sisselaskeava, kokkusurumine, paisumise ja vabastamisega põlemine).
  • 1877 Nikolaus Otto loob esimese 12 hj neljataktilise sisepõlemismootori.
  • 1879 Karl Benz patenteeris kahetaktilise mootori.
  • 1880. aastad. Ogneslav Kostrovich, Wilhelm Maybach ja Gottlieb Daimler töötavad samaaegselt välja sisepõlemismootori karburaatori modifikatsioone, valmistades neid ette masstootmiseks.

Lisaks bensiinimootoriga mootoritele ilmus Trinkleri mootor 1899. aastal. Käesolev leiutis on veel üks sisepõlemismootorite tüüp (mittekompressorne kõrgsurveõlimootor), mis töötab Rudolf Dieseli leiutise põhimõttel. Aastate jooksul on nii bensiini kui ka diislikütuse jõuseadmeid täiustatud, mis suurendas nende efektiivsust.

3 diisel (1)

📌Sisepõlemismootorite tüübid

Sisepõlemismootori konstruktsiooni tüübi ja töö eripära järgi on need liigitatud mitme kriteeriumi järgi:

  • Kasutatava kütuseliigi järgi - diisel, bensiin, gaas.
  • Jahutuse põhimõtte kohaselt - vedelik ja õhk.
  • Sõltuvalt silindrite paigutusest - reas ja V-kujulised.
  • Kütusesegu valmistamise meetodi järgi - karburaator, gaas ja sissepritsega (segud moodustuvad sisepõlemismootori välimises osas) ja diisel (sisemises osas).
  • Kütusesegu süttimispõhimõtte kohaselt - sundsüüte ja isesüttimisega (tüüpiline diiselmootorite puhul).
14DVS (1)

Mootoreid eristab ka disain ja tööefektiivsus:

  • Kolb, milles töökamber asub silindrites. Tasub kaaluda, et sellised sisepõlemismootorid on jagatud mitmeks alamliigiks:
    • karburaator (rikastatud töösegu loomise eest vastutab karburaator);
    • süstimine (segu juhitakse düüside kaudu otse sisselaskekollektorisse);
    • diisel (segu süttimine toimub kambri sees kõrge rõhu tekkimise tõttu).
    • Pöördkolb, mida iseloomustab soojusenergia muundamine mehaaniliseks energiaks tänu rootori pöörlemisele koos profiiliga. Rootori töö, mille liikumine meenutab kuju järgi 8-ku, asendab täielikult kolvide, ajamõõtmise ja väntvõlli funktsioone.
    • Gaasiturbiin, milles mootorit ajab soojusenergia, mis saadakse rootorit pöörates teraga sarnanevate labadega. Ta juhib turbiini võlli.

Teooria näib esmapilgul selge. Nüüd vaatame jõuülekande põhikomponente.

📌 ICE seade

Kerekonstruktsioon sisaldab järgmisi komponente:

  • silindriplokk;
  • vända mehhanism;
  • gaasi jaotamise mehhanism;
  • põleva segu tarnimise ja süütamise süsteemid ning põlemissaaduste (heitgaasid) eemaldamine.

Iga komponendi asukoha mõistmiseks kaaluge mootori struktuuri skeemi:

ICE seade

Number 6 tähistab silindri asukohta. See on sisepõlemismootori üks põhikomponente. Silindri sees on kolb, mis on tähistatud numbriga 7. See on kinnitatud ühendusvarda ja väntvõlli külge (diagrammil, mis on tähistatud vastavalt numbritega 9 ja 12). Kolvi liigutamine silindri sees üles ja alla provotseerib väntvõlli pöörlevate liikumiste tekkimist. Rulli otsas on hooratas, mis on näidatud diagrammil numbri 10. See on vajalik võlli ühtlaseks pööramiseks. Silindri ülemine osa on varustatud tiheda peaga segu sisselaske- ja väljalaskeklappidega. Neid näidatakse numbri 5 all.

Ventiilide avamine on võimalik tänu nukkvõlli nukkidele, mis on tähistatud numbriga 14, või pigem selle ülekandeelementide (number 15) tõttu. Nukkvõlli pöörlemist tagavad väntvõlli käigud, mida tähistab number 13. Kui kolb liigub silindris vabalt, on see võimeline võtma kaks äärmist asendit.

Sisepõlemismootori normaalse töö tagab ainult kütusesegu ühtlane tarnimine õigel ajal. Mootori töötamise kulude vähendamiseks soojuse hajutamiseks ja ajamiosade enneaegse kulumise vältimiseks määritakse need õliga.

📌Sisepõlemismootori põhimõte

Kaasaegsed sisepõlemismootorid töötavad silindrite sees süttinud kütusel ja sellest tuleneval energial. Bensiini ja õhu segu juhitakse sisselaskeklapi kaudu (paljudes mootorites on neid kaks silindri kohta). Samas kohas süttib see tekkiva sädeme tõttu Süüteküünal... Miniplahvatuse hetkel paisuvad töökambris olevad gaasid, tekitades survet. See ajab KShM-i külge kinnitatud kolvi.

2Krivoshipnyj mehhanism (1)

Diiselmootorid töötavad sarnasel põhimõttel, ainult põlemisprotsess käivitatakse veidi teistmoodi. Esialgu surutakse silindris olev õhk kokku, mis põhjustab selle kuumenemist. Enne kui kolb jõuab survetaktil TDC-ni, pihustab pihusti kütust. Kuuma õhu tõttu süttib kütus ise ilma sädemeta. Lisaks on protsess identne sisepõlemismootori bensiini modifitseerimisega.

KShM teisendab kolvirühma edasi-tagasi liikumised pöörlemiseks väntvõll... Pöördemoment läheb hoorattale, seejärel mehaaniline või automaatkäigukast ja lõpuks veoratastel.

Protsessi, kui kolb liigub üles või alla, nimetatakse löögiks. Kõiki meetmeid kuni nende kordamise hetkeni nimetatakse tsükliks.

4 tsükliga mootor (1)

Üks tsükkel hõlmab imemise, kokkusurumise, süütamise protsessi koos moodustunud gaaside paisumisega, vabanemist.

Mootoreid on kaks modifikatsiooni:

  1. Kahetaktilises tsüklis pöörleb väntvõll kord tsükli jooksul ja kolb liigub alla ja üles.
  2. Neljataktilises tsüklis pöörleb väntvõll kaks korda tsükli jooksul ja kolb teeb neli täielikku liikumist - see läheb alla, tõuseb, langeb, tõuseb.

Two Kahetaktilise mootori tööpõhimõte

Kui juht käivitab mootori, paneb starter hooratta käima, väntvõll pöörleb, KShM liigutab kolvi. Kui see jõuab BDC-ni ja hakkab tõusma, on töökamber täidetud juba põleva seguga.

5Dvuchtaktnyj Dvigatel (1)

Kolvi ülemises surnud keskpunktis süttib ja liigutab seda alla. Edasine ventilatsioon toimub - heitgaasid tõrjuvad uue osa põlevast töötavast segust. Puhastus võib olla erinev, sõltuvalt mootori konstruktsioonist. Üks modifikatsioonidest näeb ette kolvialuse ruumi täitmise kütuse ja õhu seguga, kui see tõuseb, ja kolbi laskumisel pigistatakse see silindri töökambrisse, tõrjudes põlemisproduktid.

Sellistes mootori modifikatsioonides pole klapi ajastussüsteemi. Kolb ise avab / sulgeb sisselaskeava / väljalaskeava.

6Dvuchtaktnyj Dvigatel (1)

Selliseid mootoreid kasutatakse väikese energiatarbega tehnoloogias, sest neis toimub gaasivahetus heitgaaside asendamise tõttu õhu ja kütuse segu teise osaga. Kuna töösegu eemaldatakse osaliselt koos heitgaasiga, iseloomustab seda modifikatsiooni suurem kütusekulu ja väiksem võimsus võrreldes neljataktiliste analoogidega.

Selliste sisepõlemismootorite üks eelis on see, et tsükli kohta on vähem hõõrdumist, kuid samal ajal kuumenevad need rohkem.

A Neljataktilise mootori tööpõhimõte

Enamik autosid ja muid mootorsõidukeid on varustatud neljataktiliste mootoritega. Töösegu tarnimiseks ja heitgaaside eemaldamiseks kasutatakse gaasijaotusmehhanismi. Seda juhitakse läbi ajastusajami, mis on rihma, keti või hammasratta abil ühendatud väntvõlli rihmarattaga.

7GRM ajam (1)

Pöörlev nukkvõll tõstab / langetab silindri kohal asuvaid sisse- / väljalaskeklappe. See mehhanism tagab vastavate klappide sünkroonse avanemise põleva segu tarnimiseks ja heitgaaside eemaldamiseks.

Sellistes mootorites toimub tsükkel järgmiselt (näiteks bensiinimootor):

  1. Mootori käivitamise hetkel keerab starter hooratast, mis ajab väntvõlli. Sisselaskeklapp avaneb. Vända mehhanism laseb kolvi alla, tekitades silindris vaakumi. On õhu-kütuse segu imemistakt.
  2. Alumisest surnud punktist ülespoole liikudes surub kolb põleva segu kokku. See on teine ​​meede - kokkusurumine.
  3. Kui kolb on ülemise surnud punkti lähedal, tekitab süüteküünal säde, mis segu süttib. Plahvatuse tõttu gaasid paisuvad. Silindri ülerõhk liigutab kolvi allapoole. See on kolmas tsükkel - süüde ja paisumine (või töötakt).
  4. Pöörlev väntvõll liigutab kolvi ülespoole. Sel hetkel avab nukkvõll väljalaskeklapi, mille kaudu tõuseb tõusev kolb heitgaasid välja. See on neljas riba - vabastamine.
8 4-Htaktnyj mootor (1)

📌 Sisepõlemismootori abisüsteemid

Ükski kaasaegne sisepõlemismootor ei ole võimeline iseseisvalt töötama. Seda seetõttu, et kütus tuleb gaasipaagist mootorisse toimetada, see peab õigel ajal süttima ja et mootor heitgaasidest ei "lämbuks", tuleb need õigeaegselt eemaldada.

Pöörlevad osad vajavad pidevat määrimist. Põlemisel tekkivate kõrgendatud temperatuuride tõttu tuleb mootorit jahutada. Neid kaasnevaid protsesse ei paku mootor ise, seetõttu töötab sisepõlemismootor koos abisüsteemidega.

📌Süütesüsteem

9Süsteemid (1)

See abisüsteem on ette nähtud põleva segu õigeaegseks süütamiseks kolvi sobivas asendis (survetaktis TDC). Seda kasutatakse bensiini sisepõlemismootorites ja see koosneb järgmistest elementidest:

  • Jõuallikas. Kui mootor on puhkeseisundis, täidab seda funktsiooni aku (kuidas autot käivitada, kui aku on tühi, lugege sisse eraldi artikkel). Pärast mootori käivitamist on energiaallikas generaator.
  • Süüte lukk. Seade, mis sulgeb elektriskeemi, et toita seda toiteallikast.
  • Salvestusseade. Enamikul bensiinimootoriga sõidukitel on süütepool. On ka mudeleid, milles on mitu sellist elementi - üks iga küünla jaoks. Nad muundavad akust tulev madalpinge kõrgepingeks, mis on vajalik kvaliteetse säde tekitamiseks.
  • Süüte turustaja-katkestaja. Karburaatorautodes on see turustaja, enamikus teistes kontrollib seda protsessi eküü. Need seadmed jaotavad elektriimpulsse vastavatele süüteküünaldele.

📌Sissejuhatav süsteem

Põlemisprotsessi loomiseks on vaja kolme teguri kombinatsiooni: kütus, hapnik ja süüteallikas. Kui rakendatakse elektrilahendust - süütesüsteemi ülesanne, siis sisselaskesüsteem annab mootorile hapnikku, et kütus saaks süttida.

10Vpusknaya süsteem (1)

See süsteem koosneb:

  • Õhu sisselaskeava - harutoru, mille kaudu võetakse puhas õhk. Vastuvõtuprotsess sõltub mootori modifikatsioonist. Atmosfäärimootorites imetakse õhku silindrisse moodustunud vaakumi tekkimise tõttu. Turbolaaduriga mudelitel parandab seda protsessi kompressori labade pöörlemine, mis suurendab mootori võimsust.
  • Õhufilter on mõeldud voolu puhastamiseks tolmust ja väikestest osakestest.
  • Drosselklapp on ventiil, mis reguleerib mootorisse siseneva õhu hulka. Seda reguleeritakse kas gaasipedaali vajutades või juhtseadme elektroonika abil.
  • Sisselaskekollektor on torude süsteem, mis on ühendatud ühe ühise toruga. Sissepritsega sisepõlemismootorites on ülaosale paigaldatud drosselklapp ja iga silindri jaoks kütusepihusti. Karburaatori modifikatsioonides on sisselaskekollektorile paigaldatud karburaator, milles õhk segatakse bensiiniga.
11Kütusesüsteem (1)

Lisaks õhule tuleb silindritesse tarnida kütust. Sel eesmärgil on välja töötatud kütusesüsteem, mis koosneb:

  • kütusepaak;
  • kütusetoru - voolikud ja torud, mille kaudu bensiin või diislikütus liigub paagist mootorisse;
  • karburaator või pihusti (düüsisüsteemid, mis pihustavad kütust);
  • kütusepumpkütuse pumpamine paagist karburaatorisse või muusse seadmesse kütuse ja õhu segamiseks;
  • kütusefilter, mis puhastab bensiini või diislikütust prahist.

Tänapäeval on palju mootorite modifikatsioone, milles töösegu juhitakse silindritesse erinevate meetoditega. Selliste süsteemide hulgas on:

  • ühekordne sissepritse (karburaatori põhimõte, ainult düüsiga);
  • jaotatud sissepritsega (igale silindrile on paigaldatud eraldi otsik, õhu ja kütuse segu moodustub sisselaskekollektori kanalis);
  • otsesissepritsega (düüs pihustab töösegu otse silindrisse);
  • kombineeritud süstimine (ühendab otsese ja jaotatud süstimise põhimõtte)

📌Määrimissüsteem

Kõik metallosade hõõrduvad pinnad tuleb määrida jahtumiseks ja kulumise vähendamiseks. Selle kaitse tagamiseks on mootor varustatud määrimissüsteemiga. Samuti kaitseb see metallosi oksüdeerumise eest ja eemaldab süsiniku sadestused. Määrimissüsteem koosneb:

  • karter - reservuaar, mis sisaldab mootoriõli;
  • õli pump, mis tekitab survet, tänu millele tarnitakse määrdeainet mootori kõikidesse osadesse;
  • õlifilter, mis püüab kinni mootori töötamisel tekkivad osakesed;
  • mõned autod on varustatud õlijahutiga mootori määrdeaine täiendavaks jahutamiseks.

📌Helgisüsteem

12 Vychlopnaja (1)

Kvaliteetne väljalaskesüsteem tagab heitgaaside eemaldamise silindrite töökambritest. Kaasaegsed autod on varustatud väljalaskesüsteemiga, mis sisaldab järgmisi elemente:

  • väljalaskekollektor, mis summutab kuumade heitgaaside vibratsiooni;
  • vastuvõtutoru, kuhu heitgaasid tulevad kollektorist (nagu väljalaskekollektor, on see valmistatud kuumuskindlast metallist);
  • katalüsaator, mis puhastab heitgaase kahjulikest elementidest, mis võimaldab sõidukil järgida keskkonnastandardeid;
  • resonaator - võimsus, mis on veidi väiksem kui peamine summuti, mis on mõeldud heitgaasi kiiruse vähendamiseks;
  • peamine summuti, mille sees on vaheseinad, mis muudavad heitgaaside suunda, et vähendada nende kiirust ja müra.

📌jahutussüsteem

13Jahutus (1)

See täiendav süsteem võimaldab mootoril töötada ilma ülekuumenemiseta. Ta toetab mootori töötemperatuursamal ajal kui see lõpetatakse. Et see indikaator ei ületaks kriitilisi piire isegi siis, kui auto seisab, koosneb süsteem järgmistest osadest:

  • jahutusradiaatorkoosneb torudest ja plaatidest, mis on ette nähtud jahutusvedeliku ja ümbritseva õhu kiireks soojusvahetuseks;
  • ventilaator, mis tagab suurema õhuvoolu, näiteks kui auto on ummikus ja radiaator pole piisavalt puhutud;
  • veepump, tänu millele on tagatud jahutusvedeliku ringlus, mis eemaldab soojuse silindriploki kuumadest seintest;
  • termostaat - klapp, mis avaneb pärast mootori soojenemist töötemperatuurini (enne selle käivitamist ringleb jahutusvedelik väikeses ringis ja avanedes liigub vedelik läbi radiaatori).

Iga abisüsteemi sünkroonne töö tagab sisepõlemismootori tõrgeteta töö.

📌 Mootoritsüklid

Tsükkel viitab toimingutele, mida korratakse ühes silindris. Neljataktiline mootor on varustatud mehhanismiga, mis käivitab kõik need tsüklid.

Sisepõlemismootoris teostab kolb vastassuunalisi liikumisi (üles / alla) piki silindrit. Keps ja selle külge kinnitatud vänt muudavad selle energia pöörlemiseks. Ühe toimingu ajal - kui kolb ulatub madalaimast punktist üles ja tagasi - teeb väntvõll ühe pöörde ümber oma telje.

Sisepõlemismootori seade

Selle protsessi pidevaks toimumiseks peab silindrisse sisenema õhu ja kütuse segu, see tuleb selles kokku suruda ja süüdata ning eemaldada ka põlemissaadused. Kõik need protsessid toimuvad ühe väntvõlli pööretena. Neid toiminguid nimetatakse ribadeks. Neljataktilisi on neid neli:

  1. Sisselaskmine või imemine. Selle käigu korral imetakse õhu ja kütuse segu silindri õõnsusse. See siseneb avatud sisselaskeklapi kaudu. Sõltuvalt kütusesüsteemi tüübist segatakse bensiin õhuga sisselaskekollektoris või otse silindris, näiteks diiselmootorites;
  2. Kokkusurumine. Sel hetkel on nii sisselaske- kui väljalaskeklapid suletud. Kolb liigub väntvõlli väntamise tõttu ülespoole ja see pöörleb kõrvalolevate silindrite muude käikude sooritamise tõttu. Bensiinimootoris surutakse VTS mitmeks atmosfääriks (10–11) ja diiselmootoris - üle 20 atm;
  3. Töötamine. Sel hetkel, kui kolb peatub kõige tipus, süttib kokkusurutud segu süüteküünla säde. Diiselmootoris on see protsess veidi erinev. Selles surutakse õhk nii palju kokku, et selle temperatuur hüppab väärtuseni, mille juures diislikütus ise süttib. Niipea, kui toimub kütuse ja õhu segu plahvatus, pole vabanenud energial enam kuhugi minna ja see liigutab kolvi alla;
  4. Põlemisproduktid eralduvad. Selleks, et kamber täidetaks põleva segu värske osaga, tuleb süütamise tagajärjel tekkinud gaasid eemaldada. See juhtub järgmisel käigul, kui kolb üles tõuseb. Sel hetkel avaneb väljalaskeklapp. Kui kolb jõuab ülemisse surnud punkti, suletakse tsükkel (või löökide komplekt) eraldi silindris ja protsessi korratakse.

📌 ICE eelised ja puudused

bensiin_ili_dvigatel_3

Täna on mootorsõidukite parim mootorivalik ICE. Selliste üksuste eeliste hulka kuuluvad:

  • parandamise lihtsus;
  • majandus pikkade reiside jaoks (sõltub selle maht);
  • suur tööressurss;
  • keskmise sissetulekuga autojuhi juurdepääsetavus.

Ideaalset mootorit pole veel loodud, seetõttu on nendel seadmetel ka mõned puudused:

  • mida keerulisem on seade ja sellega seotud süsteemid, seda kallim on nende hooldus (näiteks EcoBoost mootorid);
  • nõuab kütusevarustussüsteemi, süütejaotuse ja muude süsteemide täpset häälestamist, mis nõuab teatud oskusi, vastasel juhul ei tööta mootor tõhusalt (või ei käivitu üldse);
  • rohkem kaalu (võrreldes elektrimootoritega);
  • väntmehhanismi kulumine.
Mootor

Vaatamata paljude sõidukite varustamisele muud tüüpi mootoritega („puhtad“ elektrilise veojõuga autod), säilitavad ICE-d nende kättesaadavuse tõttu pikka aega konkurentsipositsiooni. Autode hübriid- ja elektriversioonid koguvad populaarsust, kuid selliste sõidukite kõrge hinna ja hoolduskulude tõttu pole need tavalisele autojuhile veel kättesaadavad.

Üldised küsimused:

Mis on sisepõlemismootor? See on jõuallika tüüp, kus konstruktsioonis on suletud põlemiskamber, milles tekib soojusenergia (kütuse-õhu segu süttimise tõttu) ja muundatakse mehaaniliseks energiaks.

Kes leiutas sisepõlemismootori? Maailma esimese sisepõlemismootori näidise avastas Prantsuse leiutaja Étven Lenoir 1860. aastal. Esimese neljataktilise sisepõlemismootori, mille skeemi järgi töötavad absoluutselt kõik jõuallikad, leiutas Nikolaus Otto.

Millest mootor koosneb? Lihtsaim sisepõlemismootor koosneb silindriplokist, millesse on paigaldatud vända-ühendusvarda süsteem, silindri-kolvi rühm, plokk on pealt kaetud gaasijaotussüsteemiga (nukkvõll ja klapid) silindripeaga, sisselaske- ja väljalaskesüsteem, kütuse- ja süütesüsteem.

Lisa kommentaar