Gjeldende forbrenningsmotor: definisjon, klassifisering og operasjonsprinsipp

2024 Forfatter: Erin Ralphs | [email protected]. Sist endret: 2024-02-19 18:16

I mer enn hundre år i verden har hovedkraftenheten i alle kjøretøy med hjul vært en stempelforbrenningsmotor. Forbrenningsmotoren dukket opp på begynnelsen av 1900-tallet og erstattet dampmaskinen, og forbrenningsmotoren i det 21. århundre er fortsatt den mest lønnsomme motortypen når det gjelder økonomi og effektivitet. La oss se nærmere på hvordan denne typen forbrenningsmotor fungerer, hvordan den fungerer, finne ut hva andre stempelmotorer er.

Definisjon, ICE-funksjoner

I prosessen med utvikling av vitenskap og teknologi, har utformingen av forbrenningsmotorer blitt stadig forbedret. Motorene klarte å bevise sin effektivitet. Slik dukket det opp stempelforbrenningsmotorer og, som underart, forgasser og injeksjonsmotorer. Dieselmotorer, roterende stempel- og gassturbinenheter kan skilles fra hverandre.

Bensin ICEs

Tradisjonell stempelmotor er utstyrt med et forbrenningskammer. Dette er sylinderen inne i motorblokken. Når drivstoffet brenner frigjøres energi, som deretter omdannes til mekanisk bevegelse av veivakselen. På grunn av translasjonsbevegelsen til stemplene, som virker på systemet med forbindelsesstenger og veivakselen, roteres svinghjulet. Du kan lære mer om designet i den tilsvarende GOST-stempelforbrenningsmotoren.

Forgasserens forbrenningsmotor er annerledes ved at arbeidsblandingen av drivstoff og luft er forberedt i en spesiell enhet - en forgasser. Blandingen sprøytes inn i sylindrene ved vakuum. Den tennes deretter av tennpluggen.

Injection ICE har et mer moderne design. Her, i stedet for den tradisjonelle mekaniske enheten, har kraftsystemet elektroniske dyser. De er ansvarlige for å sprøyte nøyaktige mengder drivstoff direkte inn i motorens sylindere.

Diesel ICEs

Dieselstempelforbrenningsmotoren har visse strukturelle og grunnleggende forskjeller fra bensinforbrenningsmotorer.

Hvis en gnist fra et stearinlys brukes til tenning i en bensinenhet, fungerer et annet prinsipp i dieselmotorer og det er ingen stearinlys bortsett fra glød. Diesel kommer inn i sylindrene gjennom injektorer, blandes med luft, og deretter komprimeres hele blandingen, som et resultat av at den varmes opp til forbrenningstemperatur.

Rotorstempel

Roterende stempelmotor viktigskiller seg fra tradisjonell ICE. Gasser virker på spesielle deler og elementer. Så, under påvirkning av gasser, beveger den bevegelige rotoren seg i et spesielt kammer i form av en åttefigur. Kammeret utfører funksjonene til stempler, timing og veivaksel. Kameraet er formet som en åttefigur.

Kombinerte enheter

I gassturbinforbrenningsmotorer omdannes termisk energi til mekanisk energi på grunn av rotasjonen av en spesiell rotor med spesielle blader. Denne rotoren driver turbinakselen.

Spesielle stempel- og kombinerte forbrenningsmotorer (og disse er gassturbinmotorer og roterende motorer) kan trygt føres inn i den røde boken. I dag er det bare japanske Mazda som lager en roterende stempelmotor. Crysler produserte en gang en eksperimentell serie med gassturbinforbrenningsmotorer, men dette var på 60-tallet, og ingen av bilprodusentene har vendt tilbake til dette problemet til i dag.

I Sovjetunionen ble forbrenningsmotorer med gassturbin installert på tanker og landingsskip, men selv der ble det senere besluttet å forlate enheter av denne designen.

ICE-enhet

Motoren er en enkelt mekanisme. Den består av en sylinderblokk, veivmekanismedeler, timingmekanisme, injeksjons- og eksossystemer.

Forbrenningskammeret er plassert inne i sylinderblokken, hvor drivstoff-luftblandingen antennes direkte, og forbrenningsproduktene aktiverer stemplene. Ved hjelp av en sveivmekanismen overføres energien til drivstoffforbrenning til veivakselen. Tidsmekanismen er nødvendig for å sikre rettidig åpning og lukking av inntaks- og eksosventilene.

Driftsprinsipp

Når motoren startes sprøytes en blanding av drivstoff og luft inn i sylindrene gjennom inntaksventilen og tennes av en gnist på tennpluggen som genereres av tenningssystemet. Ved forbrenning dannes gasser. Når termisk ekspansjon oppstår, får overtrykket stemplet til å bevege seg, og roterer derved veivakselen.

Operasjonen til stempelmotorer er syklisk. I syklusen til en stempelforbrenningsmotor kan det være fra to til fire sykluser. Sykluser under driften av motoren gjentas flere hundre ganger i løpet av ett minutt. Så veivakselen kan rotere kontinuerlig.

Totakts ICE

Når motoren starter, drives stempelet av rotasjonen av veivakselen. Når stempelet når nedre dødpunkt og begynner å bevege seg oppover, vil sylinderen bli forsynt med en drivstoff-luftblanding.

Når du beveger deg oppover, vil stempelet begynne å komprimere blandingen. Når stempelet når sin øverste posisjon, vil det genereres en gnist. Drivstoff-luftblandingen vil antennes. Ved å utvide seg, vil gassene presse stempelet ned.

I dette øyeblikket vil eksosventilen åpne, som forbrenningsproduktene kan gå ut av kammeret gjennom. Da igjen når det nederste dødpunktet, vil stempelet begynne sin reise til TDC. Alle disse prosessene foregår i én omdreining av veivakselen.

Nårstempelet vil begynne en ny bevegelse, inntaksventilen vil åpne og en ny del av drivstoff-luftblandingen vil erstatte eksosgassene. Hele prosessen vil starte på nytt. En totakts stempel forbrenningsmotor gjør færre bevegelser enn en firetakts. Redusert friksjonstap, men genererer mer varme.

Gassfordelingsmekanismen er erstattet av et stempel. Når stempelet beveger seg, åpnes og lukkes inntaks- og eksosåpningene i sylinderblokken. Sammenlignet med en firetakts kraftenhet er gassutveksling i en totaktsmotor en stor ulempe. Effektivitet og kraft går tapt når eksosgasser slippes ut.

Til tross for denne ulempen med totaktsstempelforbrenningsmotorer, brukes de i mopeder, scootere, som påhengsmotorer, i motorsager.

Fire-takts forbrenningsmotor

Fire-takts ICE har ingen ulemper med en totaktsmotor. Slike motorer er installert på de fleste biler og annet utstyr. Inntak og eksos av eksosgasser er en egen prosess, og den er ikke kombinert med kompresjon, selv om stempelforbrenningsmotoren fungerer fra tenning av blandingen. Driften av motoren er synkronisert av gassfordelingsmekanismen - ventilene åpnes og lukkes synkront med veivakselhastigheten. Inntaket av drivstoffblandingen utføres først etter at eksosgassene er fullstendig trukket ut.

Fordeler med forbrenningsmotorer

Det er verdt å starte med de mest populære motorene – in-linefiresylindrede enheter. Blant fordelene er kompakthet, lav vekt, ett sylinderhode, høy vedlikeholdsevne.

Blant alle typer forbrenningsmotorer kan man også skille boksermotorer. De er ikke veldig populære på grunn av den mer komplekse designen. De brukes hovedsakelig i racerbiler. Blant fordelene - utmerket primær og sekundær balansering, og derav det myke arbeidet. Det er mindre stress på veivakselen. Som et resultat er det lite strømtap. Motoren har lavt tyngdepunkt og bilen håndterer bedre.

Inline sekssylindrede motorer er perfekt balansert, og selve enheten går veldig jevnt. Til tross for det store antallet sylindre, er ikke produksjonskostnadene veldig høye. Du kan også fremheve vedlikeholdsvennlighet.

Ulemper med forbrenningsmotorer

Den største ulempen med frem- og tilbakegående forbrenningsmotorer er fortsatt ikke toksisitet og støy, men dårlig effektivitet. I en forbrenningsmotor brukes kun 20 % av energien på selve det mekaniske arbeidet. Alt annet går til oppvarming og andre prosesser. Motorer slipper også ut skadelige stoffer i atmosfæren, som nitrogenoksider, karbonmonoksid og ulike aldehyder.