Belső égésű motor berendezés

A belső égésű motort egy évszázada használják motorkerékpárokban, személygépkocsikban és teherautókban. Eddig ez a leggazdaságosabb motortípus. De sokak számára továbbra is tisztázatlan a belső égésű motor működési elve és eszköze. Próbáljuk megérteni a motor felépítésének főbb bonyolultságait és sajátosságait.

📌Definíció és általános jellemzők

Bármely belső égésű motor fő jellemzője az éghető keverék gyújtása közvetlenül a munkakamrájában, és nem a külső közegben. Az üzemanyag égésének pillanatában a kapott hőenergia provokálja a motor mechanikai alkatrészeinek működését.

HistoryTörténelem létrehozása

A belső égésű motorok megjelenése előtt az önjáró járműveket külső égésű motorokkal szerelték fel. Az ilyen egységek a víz külön tartályban történő melegítésével keletkező gőznyomásból működtek.

Az ilyen motorok kialakítása túlméretezett és hatástalan volt - a telepítés nagy súlya mellett a nagy távolságok leküzdése érdekében a szállításnak is tisztességes tüzelőanyag-készletet kellett szállítania (szén vagy tűzifa).

Erre a hiányosságra tekintettel a mérnökök és a feltalálók megpróbáltak megoldani egy fontos kérdést: hogyan lehet az üzemanyagot összekapcsolni az erőgép testével. Olyan elemek eltávolításával, mint a kazán, víztartály, kondenzátor, párologtató, szivattyú stb. jelentősen csökkenteni lehetett a motor súlyát.

A belső égésű motor létrehozása a modern autós számára ismert formában fokozatosan történt. Itt vannak a fő mérföldkövek, amelyek a modern belső égésű motor megjelenéséhez vezettek:

• 1791 John Barber feltalál egy gázturbinát, amely olaj, szén és fa desztillálásával működik retortákban. A kapott gázt levegővel együtt kompresszorral pumpálták be az égéstérbe. A képződött nyomás alatt álló forró gázt a járókerék járókerékéhez juttatták és elforgatták.
• 1794 A Robert Street szabadalmaztatja a folyékony üzemanyagú motort.
• 1799 Philippe Le Bon az olaj pirolízise eredményeként lumineszcens gázt kap 1801-ben javasolja benzinmotorok üzemanyagaként történő felhasználását.
• 1807 François Isaac de Rivaz - szabadalmi leírás "robbanóanyagok energiaforrásként történő felhasználásáról a motorokban". A fejlesztés alapján létrehoz egy önjáró személyzetet.
• 1860 Etienne Lenoir úttörő szerepet játszott a korai találmányokban, mivel működőképes motort hozott létre világító gáz és levegő keverékével. A mechanizmust egy külső áramforrás szikrájával indították el. A találmányt hajókon alkalmazták, de nem önjáró járművekre telepítették.
• 1861 Az Alphonse Bo De Rocha feltárja az üzemanyag sűrítésének fontosságát a meggyújtás előtt, amely egy négyütemű belső égésű motor működésének elméletének megalkotását szolgálta (szívó, kompressziós, tágulással és felszabadítással történő égés).
• 1877 Nikolaus Otto létrehozza az első 12 LE négyütemű belső égésű motort.
• 1879 Karl Benz szabadalmaztatja a kétütemű motort.
• 1880-as évek. Ogneslav Kostrovich, Wilhelm Maybach és Gottlieb Daimler egyszerre fejlesztik a porlasztó ICE módosításait, felkészítve őket a sorozatgyártásra.

A benzinüzemű motorok mellett 1899-ben megjelent a Trinkler Motor. Ez a találmány egy másik típusú belső égésű motor (nem kompresszoros nagynyomású olajmotor), amely Rudolf Diesel találmányának elvén működik. Az évek során az erőművek, mind a benzin, mind a dízel, javultak, ami növelte hatékonyságukat.

📌A belső égésű motorok típusai

A belső égésű motor kialakításának és működésének sajátosságai szerint több szempont szerint osztályozzák őket:

• A felhasznált üzemanyag típusa szerint - dízel, benzin, gáz.
• A hűtés elve szerint - folyadék és levegő.
• A hengerek elrendezésétől függően - egyenes és V alakú.
• Az üzemanyag-keverék elkészítésének módja szerint - karburátor, gáz és befecskendezés (keverékek képződnek a belső égésű motor külső részében) és dízel (a belső részben).
• Az üzemanyag-keverék gyújtásának elve szerint - kényszergyújtással és öngyulladással (tipikusan a dízelegységekhez).

A motorokat kivitelük és hatékonyságuk is megkülönbözteti:

• Dugattyú, amelyben a munka kamra a hengerekben található. Érdemes megfontolni, hogy az ilyen belső égésű motorokat több alfajra osztják:
  • karburátor (a karburátor felelős a dúsított munkakeverék létrehozásáért);
  • befecskendezés (a keveréket a fúvókákon keresztül közvetlenül a szívócsatornába juttatják);
  • dízel (a keverék meggyulladása a kamra belsejében nagy nyomás keletkezése miatt következik be).
  • Forgódugattyú, azzal jellemezve, hogy a hőenergia mechanikai energiává alakul át a rotor és a profil együttes forgása miatt. A rotor munkája, amelynek mozgása alakjában egy 8-ku-hoz hasonlít, teljesen helyettesíti a dugattyúk, az időzítés és a főtengely funkcióit.
  • Gázturbina, amelyben a motort a pengére emlékeztető pengékkel ellátott rotor forgatásával nyert hőenergia hajtja. Ő vezeti a turbina tengelyét.

Az elmélet első ránézésre egyértelműnek tűnik. Most nézzük meg a hajtáslánc fő elemeit.

📌 ICE eszköz

A karosszéria kialakítása a következő alkatrészeket tartalmazza:

• hengerblokk;
• forgattyús mechanizmus;
• gázelosztó mechanizmus;
• rendszerek éghető keverék betáplálására és gyújtására, valamint égéstermékek (kipufogógázok) eltávolítására.

Az egyes alkatrészek elhelyezkedésének megértéséhez vegye figyelembe a motor szerkezetét:

A 6-os szám jelzi a henger helyét. Ez a belső égésű motor egyik kulcseleme. A henger belsejében van egy dugattyú, amelyet a 7-es szám jelöl. Ez a hajtórúdhoz és a főtengelyhez van rögzítve (az ábrán a 9., illetve 12. számmal jelölt ábra). A dugattyú felfelé és lefelé mozgatása a henger belsejében provokálja a főtengely forgási mozgásának kialakulását. A kormányrúd végén van egy lendkerék, amelyet a 10. ábrán látható ábra mutat. Ez szükséges a tengely egyenletes forgatásához. A henger felső része sűrű fejjel van ellátva keverék szívó- és kipufogószelepekkel. 5. szám alatt vannak feltüntetve.

A szelepek nyitása a 14-es számmal jelölt vezérműtengely-bütykök, vagy inkább annak hajtóműelemei (15-ös szám) révén válik lehetővé. A vezérműtengely forgását a 13-as számmal jelölt főtengely fogaskerekek biztosítják. Amikor a dugattyú szabadon mozog a hengerben, két szélső helyzetet tud felvenni.

A belső égésű motor normális működését csak az üzemanyag-keverék megfelelő időben történő megfelelő ellátása tudja biztosítani. A motor hőelvezetési működési költségeinek csökkentése és a meghajtó alkatrészek idő előtti kopásának megakadályozása érdekében ezeket olajjal kenjük meg.

📌A belső égésű motor elve

A modern belső égésű motorok a hengerek belsejében gyulladt üzemanyaggal és az abból származó energiával működnek. A benzin és a levegő keverékét a szívószelepen keresztül vezetik be (sok motorban hengerenként kettő van). Ugyanitt meggyullad a keletkező szikra miatt gyújtógyertya... A minirobbanás pillanatában a munkakamrában lévő gázok kitágulnak, nyomást keltve. Meghajtja a KShM-hez rögzített dugattyút.

A dízelmotorok hasonló elven működnek, csak az égési folyamat indul kissé másképp. Kezdetben a hengerben lévő levegő összenyomódik, ami felmelegszik. Mielőtt a dugattyú eléri a TDC-t a kompressziós löketen, az injektor porlasztja az üzemanyagot. A forró levegő miatt az üzemanyag önmagában meggyullad szikra nélkül. Ezenkívül a folyamat megegyezik a belső égésű motor benzin módosításával.

A KShM a dugattyús csoport oda-vissza mozgását forgássá alakítja főtengely... A nyomaték a lendkerékhez, majd a mechanikus vagy automatikus sebességváltó és végül - a hajtókerekeken.

A folyamatot, amíg a dugattyú felfelé vagy lefelé mozog, löketnek nevezzük. Minden intézkedést, amíg megismétlődik, ciklusnak nevezzük.

Az egyik ciklus magában foglalja a szívás, a préselés, a gyújtás folyamatát, a képződött gázok tágulásával, felszabadulásával együtt.

A motoroknak két változata van:

1. Kétütemű ciklusban a főtengely ciklusonként egyszer forog, és a dugattyú lefelé és felfelé mozog.
2. Négyütemű ciklusban a főtengely ciklusonként kétszer forog, és a dugattyú négy teljes mozgást hajt végre - lefelé, emelkedik, leesik, emelkedik.

📌A kétütemű motor működési elve

Amikor a vezető beindítja a motort, az indító mozgásba hozza a lendkereket, a főtengely megfordul, a KShM elmozdítja a dugattyút. Amikor eléri a BDC-t és emelkedni kezd, a munkakamra már éghető keverékkel van megtöltve.

A dugattyú felső holtpontjában meggyullad és lefelé mozgatja. További szellőzés következik be - a kipufogógázokat a működő éghető keverék új része kiszorítja. Az öblítés a motor kialakításától függően változhat. Az egyik módosítás előírja a dugattyú alatti tér feltöltését az üzemanyag-levegő keverékkel, és amikor a dugattyú leereszkedik, a henger munkakamrájába szorítja, kiszorítva az égéstermékeket.

Ilyen motormódosításoknál nincs szelepvezérlő rendszer. Maga a dugattyú nyitja / zárja a beömlőt / kimenetet.

Ilyen motorokat használnak kis teljesítményű berendezésekben, mivel a gázcsere bennük a kipufogógázok levegő-üzemanyag keverék másik részével történő helyettesítése miatt következik be. Mivel a munkaelegyet a kipufogógázzal együtt részben eltávolítják, ezt a módosítást a megnövekedett üzemanyag-fogyasztás és alacsonyabb teljesítmény jellemzi a négyütemű analógokhoz képest.

Az ilyen belső égésű motorok egyik előnye, hogy kevesebb a súrlódás ciklusonként, ugyanakkor jobban felmelegszik.

📌 A négyütemű motor működési elve

A legtöbb autó és egyéb gépjármű négyütemű motorral van felszerelve. A munkakeverék ellátására és a kipufogógázok eltávolítására gázelosztó mechanizmust használnak. A vezérműtengely hajtja, amelyet szíj-, lánc- vagy fogaskerék-hajtás köt össze a főtengely-tárcsával.

Forgó vezérműtengely emeli / süllyeszti a henger fölött elhelyezett szívó / kipufogó szelepeket. Ez a mechanizmus biztosítja a megfelelő szelepek szinkron nyitását az éghető keverék táplálásához és a kipufogógázok eltávolításához.

Ilyen motorokban a ciklus a következőképpen megy végbe (például benzinmotor):

1. A motor beindításának pillanatában az indító elforgatja a lendkereket, amely a főtengelyt hajtja. A beömlő szelep kinyílik. A forgattyús mechanizmus leengedi a dugattyút, vákuumot hozva létre a hengerben. A levegő-üzemanyag keverék szívóütemű.
2. Az alsó holtpontról felfelé haladva a dugattyú összenyomja az üzemanyag-keveréket. Ez a második mérték - a tömörítés.
3. Amikor a dugattyú a felső holtpontban van, a gyújtógyertya szikrát hoz létre, amely meggyújtja a keveréket. A robbanás következtében a gázok kitágulnak. A hengerben lévő túlzott nyomás lefelé mozgatja a dugattyút. Ez a harmadik ciklus - gyújtás és tágulás (vagy működési löket).
4. A forgó főtengely felfelé mozgatja a dugattyút. Ezen a ponton a vezérműtengely kinyitja a kipufogószelepet, amelyen keresztül az emelkedő dugattyú kiszorítja a kipufogógázokat. Ez a negyedik sáv - kiadás.

📌A belső égésű motor kiegészítő rendszerei

Egyetlen modern belső égésű motor sem képes önállóan működni. Az üzemanyagot ugyanis a gáztartályból a motorba kell szállítani, a megfelelő időben meg kell gyulladnia, és hogy a motor ne "fulladjon" meg a kipufogógázoktól, azokat időben el kell távolítani.

A forgó alkatrészeket állandó kenéssel kell ellátni. Az égés során keletkező megnövekedett hőmérséklet miatt a motort le kell hűteni. Ezeket a kísérő folyamatokat nem maga a motor biztosítja, ezért a belső égésű motor a segédrendszerekkel együtt működik.

📌 Gyújtási rendszer

Ezt a segédrendszert úgy tervezték, hogy az éghető keveréket időben meggyújtsa a megfelelő dugattyús helyzetben (TDC a kompressziós löketben). Benzin-belső égésű motoroknál használják, és a következő elemekből áll:

• Az erő forrása. Amikor a motor nyugalmi állapotban van, ezt a funkciót az akkumulátor hajtja végre (olvassa el, hogyan indítson autót, ha az akkumulátor lemerült) külön cikket). A motor beindítása után az energiaforrás generátor.
• Gyújtás zár. Olyan eszköz, amely bezár egy elektromos áramkört, hogy áramforrásból táplálja azt.
• Tárolóeszköz. A legtöbb benzinjármű gyújtótekerccsel rendelkezik. Vannak olyan modellek is, amelyekben több ilyen elem van - mindegyik gyújtógyertyához. Átalakítják az akkumulátor alacsony feszültségét a magas minőségű feszültség létrehozásához szükséges magas feszültségre.
• A gyújtás elosztója-megszakítója. A karburátoros autókban ez egy forgalmazó, a legtöbb esetben ezt a folyamatot ECU vezérli. Ezek az eszközök elektromos impulzusokat osztanak el a megfelelő gyújtógyertyákon.

📌Bevezető rendszer

Az égés három tényező kombinációját igényli: üzemanyag, oxigén és gyújtóforrás. Ha elektromos kisülést alkalmaznak - a gyújtórendszer feladata, akkor a szívó rendszer oxigént szolgáltat a motor számára, hogy az üzemanyag meggyulladhasson.

Ez a rendszer a következőkből áll:

• Légbeszívó - elágazó cső, amelyen keresztül tiszta levegőt vesznek. A felvételi folyamat a motor módosításától függ. A légköri motorokban a levegőt beszívják a hengerben kialakult vákuum létrehozása miatt. A turbófeltöltős modellekben ezt a folyamatot fokozza a kompresszor lapátjainak forgása, ami növeli a motor teljesítményét.
• A légszűrőt úgy tervezték, hogy megtisztítsa az áramlást a portól és a kis részecskéktől.
• A fojtószelep egy olyan szelep, amely szabályozza a motorba belépő levegő mennyiségét. Vagy a gázpedál megnyomásával, vagy a vezérlőegység elektronikájával lehet szabályozni.
• A szívócsonk egy közös csőhöz csatlakoztatott csőrendszer. A befecskendezett belső égésű motoroknál fojtószelep van felszerelve a tetejére, és minden hengerhez üzemanyag-befecskendező szelep. A porlasztó módosításai során egy porlasztó van felszerelve a szívócsatornára, amelyben a levegőt benzinnel keverik.

A levegő mellett üzemanyagot kell szállítani a hengerekbe. Erre a célra kifejlesztettek egy üzemanyag-rendszert, amely a következőkből áll:

• üzemanyag tartály;
• üzemanyagvezeték - tömlők és csövek, amelyeken keresztül a benzin vagy a dízel üzemanyag a tartályból a motorba mozog;
• karburátor vagy befecskendező szelep (üzemanyagot permetező fúvókarendszerek);
• üzemanyagpumpaüzemanyag szivattyúzása egy tartályból egy karburátorba vagy más eszközbe az üzemanyag és a levegő keverésére;
• üzemanyagszűrő, amely megtisztítja a benzint vagy a dízel üzemanyagot a törmeléktől.

Ma már sok olyan módosítást végeznek a motorok, amelyekben a munkaelegyet különböző módszerekkel táplálják be a hengerekbe. Az ilyen rendszerek között vannak:

• egyszeri befecskendezés (karburátor elve, csak fúvókával);
• elosztott befecskendezés (minden hengerhez külön fúvóka van felszerelve, a levegő-üzemanyag keverék a szívócsatorna csatornájában képződik);
• közvetlen befecskendezés (a fúvóka a munkaelegyet közvetlenül a hengerbe permetezi);
• kombinált injekció (egyesíti a közvetlen és elosztott befecskendezés elvét)

📌Kenési rendszer

A fém alkatrészek összes dörzsölő felületét meg kell kenni, hogy lehűljön és csökkentsék a kopást. Ennek a védelemnek a biztosítása érdekében a motor kenőrendszerrel van felszerelve. Ezenkívül megvédi a fémrészeket az oxidációtól és eltávolítja a szénlerakódásokat. A kenőrendszer a következőkből áll:

• olajteknő - tartály, amely motorolajat tartalmaz;
• nyomást létrehozó olajszivattyú, amelynek köszönhetően kenőanyagot juttatnak a motor minden részéhez;
• olajszűrő, amely befogja a motor működéséből eredő részecskéket;
• néhány autó olajhűtővel van felszerelve a motor kenőanyagának további hűtésére.

📌Kipufogórendszer

Kiváló minőségű kipufogórendszer biztosítja a kipufogógázok eltávolítását a hengerek munkakamráiból. A modern autók kipufogórendszerrel vannak felszerelve, amely a következő elemeket tartalmazza:

• kipufogócsonk, amely csillapítja a forró kipufogógázok rezgését;
• egy elülső cső, amelybe a kipufogógázok az elosztóról érkeznek (a kipufogócsonkhoz hasonlóan hőálló fémből készül);
• katalizátor, amely megtisztítja a kipufogógázokat a káros elemektől, amely lehetővé teszi a jármű számára, hogy megfeleljen a környezetvédelmi előírásoknak;
• rezonátor - a fő hangtompítónál kissé kisebb teljesítmény, amelyet a kipufogógáz sebességének csökkentésére terveztek;
• a fő hangtompító, amelynek belsejében vannak olyan válaszfalak, amelyek sebességük és zajuk csökkentése érdekében megváltoztatják a kipufogógázok irányát.

📌Hűtési rendszer

Ez a kiegészítő rendszer lehetővé teszi a motor túlmelegedés nélküli járását. Támogatja a motor üzemi hőmérsékletemíg felszámolják. Annak érdekében, hogy ez a mutató akkor sem haladja meg a kritikus határokat, amikor az autó áll, a rendszer a következő részekből áll:

• hűtő radiátora hűtőfolyadék és a környezeti levegő közötti gyors hőcserére tervezett csövekből és lemezekből;
• nagyobb légáramot biztosító ventilátor, például ha az autó forgalmi dugóban van, és a radiátor nincs eléggé fújva;
• vízszivattyú, amelynek köszönhetően biztosított a hűtőfolyadék keringése, amely eltávolítja a hőt a hengerblokk forró falaiból;
• termosztát - egy szelep, amely akkor nyílik ki, amikor a motor felmelegszik az üzemi hőmérsékletre (mielőtt beindulna, a hűtőfolyadék kis körben kering, és amikor kinyílik, a folyadék a radiátoron mozog).

Az egyes segédrendszerek szinkron működése biztosítja a belső égésű motor zavartalan működését.

📌 Motorciklusok

A ciklus olyan műveleteket jelent, amelyek egyetlen hengerben ismétlődnek. A négyütemű motor olyan mechanizmussal van felszerelve, amely beindítja ezeket a ciklusokat.

A belső égésű motorban a dugattyú kölcsönösen mozgat (fel / le) a henger mentén. A hajtórúd és a hozzá kapcsolt forgattyú ezt az energiát forgássá alakítja. Egy művelet során - amikor a dugattyú a legalacsonyabb ponttól a tetejéig és hátulig ér el - a főtengely egy fordulatot tesz meg a tengelye körül.

Ahhoz, hogy ez a folyamat folyamatosan bekövetkezhessen, levegő-üzemanyag keveréknek kell bejutnia a palackba, azt összenyomni és meg kell gyújtani benne, és az égéstermékeket is el kell távolítani. E folyamatok mindegyike egy főtengely-fordulat alatt zajlik. Ezeket a műveleteket sávoknak nevezzük. Négyen vannak négyüteműek:

1. Szívás vagy szívás. Ennél a löketnél levegő-üzemanyag keveréket szívnak a hengerüregbe. Nyitott szívószelepen keresztül jut be. Az üzemanyag-rendszer típusától függően a benzint összekeverik a levegővel a szívócsőben vagy közvetlenül a hengerben, például dízelmotorokban;
2. Tömörítés. Ekkor mind a szívó-, mind a kipufogószelep zárva van. A dugattyú a főtengely forgatása miatt felfelé mozog, és a szomszédos hengerekben végzett egyéb ütések végrehajtása miatt forog. Benzinmotorban a VTS több atmoszférára (10–11), a dízelmotorban pedig több mint 20 atm-re sűrítve van;
3. Munkaütés. Abban a pillanatban, amikor a dugattyú a legtetején megáll, a sűrített keveréket egy gyújtógyertya szikrája gyújtja meg. A dízelmotorokban ez a folyamat kissé eltér. Ebben a levegő annyira összenyomódik, hogy hőmérséklete olyan értékre ugrik, amelynél a dízel üzemanyag önmagában meggyullad. Amint az üzemanyag és a levegő keverékének robbanása bekövetkezik, a felszabaduló energiának nincs hova mennie, és lefelé mozgatja a dugattyút;
4. Az égéstermékek felszabadulnak. Annak érdekében, hogy a kamra megtölthető legyen az éghető keverék friss részével, el kell távolítani a gyújtás eredményeként keletkező gázokat. Ez a következő ütemben történik, amikor a dugattyú felemelkedik. Ebben a pillanatban a kimeneti szelep kinyílik. Amikor a dugattyú eléri a felső holtpontot, a ciklus (vagy a löketek összessége) egy külön hengerben lezárul, és a folyamat megismétlődik.

📌Az ICE előnyei és hátrányai

Ma a motorok számára a legjobb motorlehetőség az ICE. Az ilyen egységek előnyei a következők:

• könnyű javítás;
• gazdaság hosszú utazásokhoz (attól függ mennyisége);
• nagy munkaerő;
• hozzáférhetőség az átlagjövedelmű autósok számára.

Az ideális motor még nem jött létre, ezért ezeknek az egységeknek is vannak hátrányai:

• minél összetettebb az egység és a kapcsolódó rendszerek, annál drágább a karbantartásuk (például az EcoBoost motorok);
• megköveteli az üzemanyag-ellátó rendszer, a gyújtáselosztó és más rendszerek finomhangolását, amely bizonyos készségeket igényel, különben a motor nem fog hatékonyan működni (vagy egyáltalán nem indul el);
• nagyobb súly (az elektromos motorokhoz képest);
• a forgattyús mechanizmus kopása.

Annak ellenére, hogy sok járművet más típusú motorokkal ("tiszta", elektromos vonóerővel hajtott autók) szereltek fel, az ICE-k elérhetőségük miatt hosszú ideig megőrzik versenyhelyzetüket. Az autók hibrid és elektromos változatai egyre népszerűbbek, azonban az ilyen járművek magas költségei és karbantartásuk költségei miatt még nem állnak rendelkezésre az átlag autósok számára.

Gyakori kérdések:

Mi az a belső égésű motor? Ez egy olyan típusú erőforrás, ahol a tervezés során zárt égéstér van kialakítva, amelyben hőenergia keletkezik (az üzemanyag-levegő keverék meggyulladása miatt) és mechanikai energiává alakul.

Ki találta ki a belső égésű motort? A világ első belső égésű motorjának mintáját Étven Lenoir francia feltaláló fedezte fel 1860-ban. Az első négyütemű belső égésű motort, amelynek sémája szerint abszolút minden erőegység működik, Nikolaus Otto találta ki.

Miből áll a motor? A legegyszerűbb ICE egy hengerblokkból áll, amelyben egy hajtókar-hajtórúd-rendszert, egy henger-dugattyú csoportot telepítenek, a blokkot tetején egy gázelosztó mechanizmussal (vezérműtengely és szelepek) ellátott hengerfej borítja, szívó- és kipufogógáz üzemanyag- és gyújtórendszer.