Toestel vir binnebrandenjins

Die binnebrandenjin word al eeue lank in motorfietse, motors en vragmotors gebruik. Tot nou toe bly dit die mees ekonomiese tipe motor. Maar vir baie bly die werking van die binnebrandenjin onduidelik. Kom ons probeer die belangrikste ingewikkeldhede en besonderhede van die struktuur van die motor verstaan.

Definisie en algemene kenmerke

'N Belangrike kenmerk van enige verbrandingsmotor is die ontbranding van 'n brandbare mengsel direk in sy werkkamer, en nie in eksterne media nie. Op die oomblik van die verbranding van brandstof veroorsaak die ontvangste termiese energie die werking van die meganiese komponente van die enjin.

HistorySkep geskiedenis

Voor die aanbreek van binnebrandenjins was selfaangedrewe voertuie toegerus met verbrandingsmotors. Sulke eenhede word vanuit die stoomdruk gegenereer deur die water in 'n aparte tenk te verhit.

Die ontwerp van sulke enjins was groot en ondoeltreffend - benewens die groot gewig van die installasie, om lang afstande te oorkom, moes die vervoer ook 'n ordentlike voorraad brandstof (steenkool of brandhout) trek.

In die lig van hierdie tekortkoming het ingenieurs en uitvinders 'n belangrike vraag probeer oplos: hoe om die brandstof met die bak van die krageenheid te kombineer. Deur elemente soos 'n ketel, watertenk, kondensor, verdamper, pomp, ens. Uit die stelsel te verwyder. dit was moontlik om die gewig van die motor aansienlik te verminder.

Die skepping van 'n binnebrandenjin in die vorm wat 'n moderne motoris ken, het geleidelik plaasgevind. Hier is die belangrikste mylpale wat gelei het tot die opkoms van die moderne binnebrandenjin:

• 1791 John Barber vind 'n gasturbine uit wat funksioneer deur olie, steenkool en hout in retorts te distilleer. Die gevolglike gas, tesame met lug, is deur 'n kompressor in die verbrandingskamer gepomp. Die gevormde warm gas onder druk is aan die waaier van die waaier voorsien en geroteer.
• 1794 Robert Street patenteer 'n enjin vir vloeibare brandstof.
• 1799 Philippe Le Bon ontvang as gevolg van die pirolise van olie 'n luminescerende gas. In 1801 stel hy voor dat dit gebruik word as brandstof vir gasenjins.
• 1807 François Isaac de Rivaz - patent op "die gebruik van plofbare materiale as energiebron in enjins." Skep op grond van die ontwikkeling 'n "selfaangedrewe bemanning"
• 1860 Etienne Lenoir was baanbreker op die vroeë uitvindings deur 'n werkbare motor te skep wat aangedryf word deur 'n mengsel van beligtingsgas en lug. Die meganisme is aan die gang gesit met 'n vonk van 'n eksterne kragbron. Die uitvinding is op bote gebruik, maar is nie op selfaangedrewe voertuie geïnstalleer nie.
• 1861 Alphonse Bo De Rocha onthul die belangrikheid daarvan om die brandstof saam te pers voordat dit ontbrand word, wat die teorie geskep het oor die werking van 'n vierslag-binnebrandenjin (inlaat, kompressie, verbranding met uitsetting en loslating).
• 1877 Nikolaus Otto skep die eerste 12-pk vierslag binnebrandenjin.
• 1879 Karl Benz patenteer die tweeslagmotor.
• 1880's. Ogneslav Kostrovich, Wilhelm Maybach en Gottlieb Daimler is terselfdertyd besig om vergassingsaanpassings van die binnebrandenjin te ontwikkel om hulle voor te berei op massaproduksie.

Benewens petrolenjins, het die Trinkler Motor in 1899 verskyn. Hierdie uitvinding is 'n ander soort binnebrandenjin (nie-kompressor hoëdruk olie-enjin) wat werk volgens die beginsel van die uitvinding van Rudolf Diesel. Deur die jare het krageenhede, beide petrol en diesel, verbeter, wat hul doeltreffendheid verhoog het.

Tipes binnebrandenjins

Volgens die tipe ontwerp en die besonderhede van die werking van die binnebrandenjin, word dit volgens verskillende kriteria geklassifiseer:

• Volgens die tipe brandstof wat gebruik word - diesel, petrol, gas.
• Volgens die beginsel van verkoeling - vloeistof en lug.
• Afhangend van die rangskikking van die silinders - in lyn en V-vormig.
• Volgens die bereidingsmetode van die brandstofmengsel - vergasser, gas en inspuiting (mengsels word gevorm in die buitenste deel van die binnebrandenjin) en diesel (in die binneste deel).
• Volgens die beginsel van ontbranding van die brandstofmengsel - met gedwonge ontsteking en met selfontsteking (tipies van diesel-eenhede).

Motors word ook onderskei deur ontwerp en werksdoeltreffendheid:

• Zuiger waarin die werkkamer in die silinders geleë is. Dit is die moeite werd om te oorweeg dat sulke binnebrandenjins in verskillende subspesies verdeel is:
  • vergasser (die vergasser is verantwoordelik vir die skep van 'n verrykte werkmengsel);
  • inspuiting (die mengsel word direk aan die inlaatspruitstuk toegedien deur die spuitpunte);
  • diesel (die mengsel ontbrand as gevolg van die skep van hoë druk in die kamer).
  • Roterende suier, gekenmerk deur die omskakeling van termiese energie in meganiese energie as gevolg van die rotasie van die rotor saam met die profiel. Die werk van die rotor, waarvan die beweging 8-ku in vorm lyk, vervang die funksies van die suiers, die tydsberekening en die krukas heeltemal.
  • Gasturbine, waarin die motor aangedryf word deur termiese energie wat verkry word deur 'n rotor te draai met lemme wat soos 'n lem lyk. Dit dryf die turbineas.

Die teorie lyk op die oog af duidelik. Kom ons kyk nou na die hoofkomponente van die aandrywingstelsel.

📌 ICE-toestel

Die ontwerp van die bak bevat die volgende komponente:

• silinderblok;
• krukmeganisme;
• gasverspreidingsmeganisme;
• voorsiening en ontstekingstelsels van 'n brandbare mengsel en verwydering van verbrandingsprodukte (uitlaatgasse).

Oorweeg die motorstruktuurdiagram om die ligging van elke komponent te verstaan:

Die nommer 6 dui aan waar die silinder geleë is. Dit is een van die belangrikste komponente van die binnebrandenjin. Binne die silinder is 'n suier, aangedui deur nommer 7. Dit is aan die verbindingsstang en krukas vasgemaak (in die diagram onderskeidelik met die nommer 9 en 12). Die beweging van die suier binne en in die silinder veroorsaak die vorming van draai-bewegings van die krukas. Aan die einde van die stuurstang is daar 'n vliegwiel, getoon in die diagram onder nommer 10. Dit is nodig om die as eenvormig te draai. Die boonste deel van die silinder is toegerus met 'n digte kop met mengselinlaat- en uitlaatkleppe. Hulle word onder nommer 5 getoon.

Die opening van die kleppe word moontlik as gevolg van die nokasnokke, aangedui nommer 14, of eerder, sy transmissie-elemente (nommer 15). Die rotasie van die nokas word verskaf deur die krukasratte, aangedui deur die nommer 13. Wanneer die suier vrylik in die silinder beweeg, is dit in staat om twee uiterste posisies in te neem.

Die normale werking van die binnebrandenjin kan slegs verseker word deur 'n eenvormige toevoer van die brandstofmengsel op die regte tyd. Om die bedryfskoste van die motor vir hitte-afvoer te verlaag en om voortydige slytasie van die aandrywingskomponente te voorkom, word dit met olie gesmeer.

📌 Die beginsel van die binnebrandenjin

Moderne binnebrandenjins loop op die brandstof wat binne die silinders aangesteek word en die energie wat daaruit kom. 'N Mengsel van petrol en lug word deur die inlaatklep voorsien (in baie enjins is daar twee per silinder). Op dieselfde plek vlam dit aan as gevolg van die vonk wat vorm vonkprop... Op die oomblik van 'n mini-ontploffing brei die gasse in die werkkamer uit, wat druk veroorsaak. Dit dryf die suier wat aan die KShM geheg is.

Dieselenjins werk op 'n soortgelyke beginsel, net die verbrandingsproses word op 'n effens ander manier begin. Aanvanklik word die lug in die silinder saamgepers, wat veroorsaak dat dit verhit. Voordat die suier TDC bereik tydens die drukslag, atomiseer die inspuitstof brandstof. As gevolg van die warm lug, brand die brandstof vanself sonder 'n vonk. Verder is die proses identies aan die petrolverandering van die binnebrandenjin.

KShM skakel die bewegende bewegings van die suier om in rotasie krukas... Wringkrag gaan na die vliegwiel, dan na meganiese of outomatiese ratkas en uiteindelik - op die dryfwiele.

Die proses terwyl die suier op of af beweeg, word 'n slag genoem. Alle maatreëls totdat dit herhaal word, word 'n siklus genoem.

Een siklus omvat die proses van suig, kompressie, ontsteking tesame met die uitbreiding van die gevormde gasse, vrylating.

Daar is twee modifikasies van motors:

1. In 'n tweeslag-siklus draai die krukas een keer per siklus, en die suier beweeg af en op.
2. In 'n vierslag-siklus sal die krukas twee keer per siklus draai, en die suier sal vier volledige bewegings maak - dit gaan af, styg, val, styg.

Werksbeginsel van tweeslag-enjin

Wanneer die bestuurder die enjin aanskakel, sit die aansitter die vliegwiel in beweging, die krukas draai, die KShM beweeg die suier. Wanneer dit BDC bereik en begin styg, is die werkkamer reeds gevul met 'n brandbare mengsel.

Aan die boonste dooie punt van die suier ontbrand dit en beweeg dit af. Verdere ventilasie vind plaas - die uitlaatgasse word verplaas deur 'n nuwe deel van die werkbare brandbare mengsel. Die suiwering kan verskil, afhangende van die ontwerp van die motor. Een van die wysigings maak voorsiening vir die vul van die suierruimte met die brandstof-lugmengsel wanneer dit styg, en wanneer die suier afkom, word dit in die werkkamer van die silinder gedruk en die verbrandingsprodukte verplaas.

In sulke modifikasies van motors is daar geen kleptydstelsel nie. Die suier self maak die inlaat / uitlaat oop / toe.

Sulke motors word gebruik in lae-krag-tegnologie, omdat gaswisseling daarin plaasvind as gevolg van die vervanging van uitlaatgasse met die volgende gedeelte van die lug-brandstofmengsel. Aangesien die werkmengsel gedeeltelik saam met die uitlaat verwyder word, word hierdie verandering gekenmerk deur verhoogde brandstofverbruik en laer krag in vergelyking met vierslag-analoë.

Een van die voordele van sulke binnebrandenjins is minder wrywing per siklus, maar terselfdertyd word dit sterker.

Werkingsbeginsel van 'n vierslag-enjin

Die meeste motors en ander motorvoertuie is toegerus met vierslag-enjins. 'N Gasverspreidingsmeganisme word gebruik om die werkmengsel te voorsien en die uitlaatgasse te verwyder. Dit word aangedryf deur 'n tydsaandrywing wat deur 'n band, ketting of tandwielaandrywing aan die krukaspoelie gekoppel is.

Roteer nokas verhoog / laat sak die inlaat- / uitlaatkleppe bo die silinder. Hierdie meganisme verseker dat die opening van die ooreenstemmende kleppe gesinkroniseer word om die brandbare mengsel te voorsien en die uitlaatgasse te verwyder.

In sulke enjins vind die siklus soos volg plaas (byvoorbeeld 'n petrolenjin):

1. Op die oomblik dat die enjin aangeskakel word, draai die aansitter die vliegwiel wat die krukas aandryf. Die inlaatklep gaan oop. Die krukmeganisme laat die suier sak, wat 'n vakuum in die silinder skep. Die lug-brandstofmengsel suig.
2. As die suier opwaarts beweeg vanaf die onderste sentrum, druk die suier die brandstofmengsel saam. Dit is die tweede maatstaf - kompressie.
3. Wanneer die suier bo-aan die doodsentrum is, skep die vonkprop 'n vonk wat die mengsel aansteek. As gevolg van die ontploffing brei die gasse uit. Oordruk in die silinder beweeg die suier na onder. Dit is die derde siklus - ontsteking en uitbreiding (of werkslag).
4. Die draaiende krukas beweeg die suier opwaarts. Op hierdie stadium maak die nokas die uitlaatklep oop waardeur die stygende suier die uitlaatgasse verdryf. Dit is die vierde maat - vrystelling.

📌 Hulpstelsels van die binnebrandenjin

Geen moderne binnebrandenjin kan onafhanklik werk nie. Dit is omdat die brandstof vanaf die gastenk aan die enjin gelewer moet word, dit op die regte tyd moet ontbrand, en sodat die enjin nie van die uitlaatgasse "versmoor" nie, moet dit betyds verwyder word.

Roterende dele moet konstant gesmeer word. As gevolg van die hoë temperature wat tydens die verbranding gegenereer word, moet die enjin afgekoel word. Die gepaardgaande prosesse word nie deur die motor self voorsien nie, daarom werk die binnebrandenjin saam met hulpsisteme.

Ontstekingstelsel

Hierdie hulpstelsel is ontwerp om die ontbrandbare mengsel betyds aan te steek op die regte suierposisie (TDC in die drukslag). Dit word gebruik in petrol verbrandingsenjins en bestaan ​​uit die volgende elemente:

• Bron van krag. As die enjin rus, word die funksie deur die battery uitgevoer (lees 'n motor om te begin as die battery leeg is afsonderlike artikel). Nadat die enjin aangeskakel is, is die energiebron kragopwekker.
• Egnisie-slot. 'N Toestel wat 'n elektriese stroombaan sluit om dit vanaf 'n kragbron aan te dryf.
• Stoor toestel. Die meeste petrolvoertuie het 'n ontstekingspoel. Daar is ook modelle waarin daar sulke elemente is - een vir elke vonkprop. Hulle skakel die lae spanning van die battery om na die hoë spanning wat nodig is om 'n hoë kwaliteit vonk te skep.
• Verspreider-onderbreker van die ontsteking. In vergassermotors is dit 'n verspreider, in die meeste ander word hierdie proses beheer deur 'n ECU. Hierdie toestelle versprei elektriese impulse na die toepaslike vonkproppe.

Inleidingstelsel

Verbranding vereis 'n kombinasie van drie faktore: brandstof, suurstof en 'n ontstekingsbron. As 'n elektriese ontlading toegepas word - die taak van die ontstekingstelsel, dan voorsien die inlaatstelsel suurstof aan die enjin sodat die brandstof kan ontvlam.

Hierdie stelsel bestaan ​​uit:

• Luginlaat - 'n takpyp waardeur skoon lug gevoer word. Die toelatingsproses hang af van die enjinverandering. In atmosferiese enjins word lug ingesuig weens die skep van 'n vakuum wat in die silinder gevorm word. In turbo-aangejaagde modelle word hierdie proses versterk deur die rotasie van die laaier se aanjaer, wat die enjinkrag verhoog.
• Die lugfilter is ontwerp om die vloei van stof en klein deeltjies skoon te maak.
• Die gasklep is 'n klep wat die hoeveelheid lug wat die motor binnedring reguleer. Dit word gereguleer deur die versnellerpedaal te druk, of deur die elektronika van die beheereenheid.
• Die inlaatspruitstuk is 'n stelsel van pype wat aan een gewone pyp gekoppel is. In inspuitings binnebrandenjins is 'n gasklep bo-op geïnstalleer en 'n brandstofinspuiting vir elke silinder. By vergassingsaanpassings word 'n vergasser op die inlaatspruitstuk geïnstalleer waarin lug met petrol gemeng word.

Benewens lug moet daar ook brandstof aan die silinders voorsien word. Vir hierdie doel is 'n brandstofstelsel ontwikkel wat bestaan ​​uit:

• brandstoftenk;
• brandstofleiding - slange en pype waardeur petrol of diesel van die tenk na die enjin beweeg;
• vergasser of inspuiter (spuitstelsel wat brandstof spuit);
• brandstof pomppomp van brandstof uit 'n tenk na 'n vergasser of ander toestel om brandstof en lug te meng;
• 'n brandstoffilter wat petrol of diesel skoonmaak van puin.

Daar is tans baie veranderings aan enjins waarin die werkmengsel op verskillende maniere in die silinders gevoer word. Sulke stelsels sluit in:

• enkele inspuiting (vergasserbeginsel, slegs met 'n mondstuk);
• verspreide inspuiting ('n aparte spuitkop word vir elke silinder geïnstalleer, die lug-brandstofmengsel word in die inlaatspruitstuk gevorm);
• direkte inspuiting (die spuitstuk spuit die werkmengsel direk in die silinder);
• gekombineerde inspuiting (kombineer die beginsel van direkte en verspreide inspuiting)

📌 Smeerstelsel

Alle vryfoppervlaktes van metaalonderdele moet gesmeer word om af te koel en slytasie te verminder. Om hierdie beskerming te bied, is die motor toegerus met 'n smeerstelsel. Dit beskerm ook metaalonderdele teen oksidasie en verwyder koolstofneerslae. Die smeerstelsel bestaan ​​uit:

• oliebak - 'n reservoir wat enjinolie bevat;
• 'n oliepomp wat druk skep, waardeur smeermiddel aan alle dele van die motor voorsien word;
• 'n oliefilter wat deeltjies vasvang wat voortspruit uit die werking van die motor;
• sommige motors is toegerus met 'n olieverkoeler vir die afkoeling van die enjinsmeermiddel.

Uitlaatstelsel

'N Uitstekingstelsel van hoë gehalte verseker dat die uitlaatgasse uit die werkkamers van die silinders verwyder word. Moderne motors is toegerus met 'n uitlaatstelsel wat die volgende elemente bevat:

• 'n uitlaatspruitstuk wat vibrasies van warm uitlaatgasse demp;
• 'n ontvangpyp waarin die uitlaatgasse uit die spruitstuk kom (soos die uitlaatspruitstuk is dit van hittebestande metaal);
• 'n katalisator wat uitlaatgasse van skadelike elemente skoonmaak, wat die voertuig in staat stel om aan omgewingstandaarde te voldoen;
• resonator - 'n kapasiteit wat effens kleiner is as die hoofdemper, wat ontwerp is om die uitlaatspoed te verlaag;
• die hoofdemper waarbinne partisies is wat die rigting van die uitlaatgasse verander om hul spoed en geraas te verminder.

📌Koelstelsel

Hierdie addisionele stelsel laat die motor werk sonder om te oorverhit te word. Sy ondersteun enjin se werkstemperatuurterwyl dit gelikwideer word. Sodat hierdie aanwyser nie die kritieke perke oorskry nie, selfs as die motor stilstaan, bestaan ​​die stelsel uit die volgende dele:

• verkoeling verkoelerbestaande uit buise en plate wat ontwerp is vir vinnige hitte-uitruiling tussen die koelmiddel en die lug;
• 'n waaier wat 'n hoër lugvloei lewer, byvoorbeeld as die masjien in 'n verkeersopeenhoping is en die verkoeler nie voldoende waai nie;
• 'n waterpomp, waardeur die sirkulasie van die koelmiddel verseker word, wat hitte van die warm mure van die silinderblok verwyder;
• termostaat - 'n klep wat oopmaak nadat die enjin opgewarm is tot die werkstemperatuur (voordat dit geaktiveer word, sirkuleer die koelmiddel in 'n klein sirkel, en wanneer dit oopgaan, beweeg die vloeistof deur die verkoeler).

Synchrone werking van elke hulpstelsel verseker die gladde werking van die binnebrandenjin.

📌 Motorsiklusse

'N Siklus verwys na handelinge wat in 'n enkele silinder herhaal word. Die vierslagmotor is toegerus met 'n meganisme wat elkeen van hierdie siklusse aktiveer.

In die binnebrandenjin voer die suier heen en weer bewegings (op / af) langs die silinder uit. Die verbindingsstang en die kruk wat daaraan geheg word, omskep hierdie energie in rotasie. Tydens een aksie - wanneer die suier van die laagste punt tot bo en agter reik - maak die krukas 'n draai om sy as.

Om hierdie proses voortdurend te laat plaasvind, moet 'n lugbrandstofmengsel die silinder binnedring, dit moet saamgepers en daarin aangesteek word, en verbrandingsprodukte moet ook verwyder word. Elk van hierdie prosesse vind plaas in een krukasrevolusie. Hierdie aksies word stawe genoem. Daar is vier van hulle in 'n vierslag:

1. Inname of suiging. By hierdie slag word 'n lugbrandstofmengsel in die silinderholte gesuig. Dit kom deur 'n oop inlaatklep in. Afhangend van die tipe brandstofstelsel, word petrol in die inlaatspruitstuk of direk in die silinder met lug gemeng, soos in dieselenjins;
2. Kompressie. Op hierdie stadium is die inlaat- en uitlaatkleppe gesluit. Die suier beweeg op as gevolg van die krukas van die krukas, en dit draai as gevolg van ander beroertes in aangrensende silinders. In 'n petrolenjin word VTS tot 'n aantal atmosfeer saamgepers (10-11) en in 'n dieselenjin - meer as 20 atm;
3. Werk beroerte. Op die oomblik dat die suier heel bo stop, word die saamgeperste mengsel aan die brand gesteek met behulp van 'n vonk uit 'n vonkprop. In 'n dieselenjin is hierdie proses effens anders. Daarin word die lug so saamgepers dat die temperatuur spring tot 'n waarde waarteen die diesel vanself ontbrand. Sodra 'n ontploffing van 'n mengsel van brandstof en lug plaasvind, kan die vrygestelde energie nêrens heen gaan nie, en dit beweeg die suier af;
4. Verbrandingsprodukte word vrygestel. Om die kamer met 'n vars gedeelte van die brandbare mengsel te vul, moet die gasse wat as gevolg van ontsteking gevorm word, verwyder word. Dit gebeur in die volgende slag wanneer die suier opgaan. Op hierdie oomblik gaan die uitlaatklep oop. Wanneer die suier die boonste dooie punt bereik, word die siklus (of 'n stel beroertes) in 'n aparte silinder gesluit en die proses word herhaal.

Voor- en nadele van ICE

ICE is die beste enjinopsie vir motorvoertuie. Van die voordele van sulke eenhede is:

• gemak van herstel;
• ekonomie vir lang reise (hang af van sy volume);
• groot werkende hulpbron;
• toeganklikheid vir 'n motoris met 'n gemiddelde inkomste.

Die ideale motor is nog nie geskep nie, en hierdie eenhede het ook 'n paar nadele:

• hoe kompleks die eenheid en verwante stelsels is, hoe duurder word die instandhouding daarvan (byvoorbeeld EcoBoost-motors);
• vereis fyn instelling van die brandstoftoevoerstelsel, ontstekingsverspreiding en ander stelsels, wat sekere vaardighede benodig, anders werk die enjin nie doeltreffend nie (of sal glad nie begin nie);
• meer gewig (in vergelyking met elektriese motors);
• dra van die krukmeganisme.

Ten spyte daarvan dat baie voertuie met ander soorte motors toegerus word ('skoon' motors wat deur elektriese trekkrag aangedryf word), sal binnebrandenjins 'n lang mededingende posisie behou vanweë hul beskikbaarheid. Hybride en elektriese weergawes van motors word al hoe gewilder, maar weens die hoë koste van sulke voertuie en die koste van die instandhouding daarvan, is dit nog nie beskikbaar vir die gemiddelde motoris nie.

Algemene vrae:

Wat is 'n binnebrandenjin? Dit is 'n tipe krageenheid waarin 'n geslote verbrandingskamer in die ontwerp voorsien is, waarin termiese energie opgewek word (as gevolg van die ontsteking van die brandstof-lugmengsel) en omgeskakel word in meganiese energie.

Wie het die verbrandingsmotor uitgevind? Die Franse uitvinder Étven Lenoir ontdek 'n monster van die wêreld se eerste verbrandingsmotor in 1860. Die eerste vierslag-binnebrandenjin, volgens die skema waarop absoluut alle krageenhede werk, is uitgevind deur Nikolaus Otto.

Waarvan is die enjin gemaak? Die eenvoudigste ICE bestaan ​​uit 'n silinderblok waarin 'n krukverbindingsstelsel, 'n silinder-suiergroep geïnstalleer is, die blok bo-op bedek is met 'n silinderkop met 'n gasverspreidingsmeganisme (nokas en kleppe), 'n inlaat en uitlaat stelsel, 'n brandstof en 'n ontstekingstelsel.