1799. aastal sai ta patendi valgustusgaasi kasutamiseks ja meetodiks puidu või kivisöe kuivdestilleerimisel, kuid valgustav gaas ei sobinud ainult valgustamiseks.
Au luua äriliselt edukas mootor sisepõlemine kuulub Belgia mehaanikule Jean Etienne Lenoirile. Töötades galvaniseerimistehases, jõudis Lenoir sellele mõttele õhu-kütuse segu Gaasimootori saab süüdata elektrisädemest ja otsustati selle idee põhjal mootori ehitada. Olles lahendanud teel tekkinud probleemid (kolvi jäik jooks ja ülekuumenemine, mis viib kinnikiilumiseni) ning mõelnud läbi mootori jahutus- ja määrimissüsteemi, lõi Lenoir toimiva sisepõlemismootori. 1864. aastal toodeti neid mootoreid üle kolmesaja. erinev võimsus. Olles rikkaks saanud, lõpetas Lenoir oma masina edasise täiustamise kallal töötamise ja see määras selle saatuse ette – Saksa leiutaja August Otto loodud arenenum mootor sundis selle turult lahkuma ja sai patendi oma mudeli leiutamiseks. gaasimootor 1864. aastal.
1864. aastal sõlmis Saksa leiutaja Augusto Otto jõuka insener Langeniga lepingu oma leiutise elluviimiseks – loodi ettevõte Otto ja Firma. Ei Ottol ega Langenil polnud piisavalt teadmisi elektrotehnika vallas ja nad keeldusid elektriline süüde. Süütamine toimus lahtise leegiga läbi toru. Otto mootori silinder oli erinevalt Lenoiri mootorist vertikaalne. Pöörlev võll asetati silindri kohale küljele. Tööpõhimõte: pöörlev võll tõstis kolvi 1/10 silindri kõrgusele, mille tulemusena tekkis kolvi alla harvenenud ruum ning imeti sisse õhu ja gaasi segu. Seejärel segu süttis. Plahvatuse käigus tõusis rõhk kolvi all ligikaudu 4 atm-ni. Selle rõhu mõjul kolb tõusis, gaasi maht suurenes ja rõhk langes. Kolb algul gaasirõhul ja seejärel inertsi mõjul tõusis, kuni selle alla tekkis vaakum. Seega kasutati põlenud kütuse energiat mootoris maksimaalselt ära. See oli Otto peamine algupärane avastus. Kolvi töökäik allapoole algas atmosfäärirõhu mõjul ja pärast seda, kui rõhk silindris jõudis atmosfäärirõhuni, avanes väljalaskeklapp ja kolb oma massiga tõrjus välja heitgaasid. Toodete täielikuma laienemise tõttu põlemise efektiivsus See mootor oli oluliselt kõrgem kui Lenoiri mootori kasutegur ja jõudis 15% -ni, see tähendab, et see ületas parima efektiivsuse. aurumasinad sellest ajast. Lisaks olid Otto mootorid ligi viis korda ökonoomsem kui mootorid Lenoir, hakkas nende järele kohe suur nõudlus olema. Järgnevatel aastatel toodeti neid umbes viis tuhat. Sellest hoolimata tegi Otto nende disaini täiustamiseks kõvasti tööd. Peagi võeti kasutusele vändakäigukast. Kõige olulisem tema leiutis pärines aga 1877. aastast, mil Otto sai patendi uus mootor neljataktilise tsikliga. See tsükkel on tänapäevani enamiku gaasi- ja bensiinimootorite töö aluseks.
Sisepõlemismootorite tüübid
Kolb-sisepõlemismootor
Roteeriv sisepõlemismootor
Gaasiturbiiniga sisepõlemismootor
- Kolbmootorid - põlemiskamber asub silindris, kus kütuse soojusenergia muundatakse mehaaniliseks energiaks, mis alates edasiliikumine Kolb muutub väntmehhanismi abil pöörlevaks.
ICE-d klassifitseeritakse:
a) Eesmärgi järgi - need jagunevad transpordiks, statsionaarseteks ja spetsiaalseteks.
b) Kasutatava kütuse tüübi järgi - kerge vedelik (bensiin, gaas), raske vedelik (diislikütus, laeva kütteõli).
c) Vastavalt põleva segu moodustamise meetodile - välimine (karburaator, pihusti) ja sisemine (sisepõlemismootori silindris).
d) Süütemeetodil (sundsüüde, survesüüde, kütteväärtus).
e) Vastavalt silindrite paigutusele jagunevad need reas-, vertikaal-, ühe- ja kahe väntvõlliga, V-kujulised ülemise ja alumise väntvõlliga, VR-kujulised ja W-kujulised, üherealised ja topelt -rea tähekujuline, H-kujuline, kaherealine paralleelsete väntvõllidega, "topeltventilaator", rombikujuline, kolmekiireline ja mõned teised.
Bensiin
Bensiini karburaator
Neljataktiliste sisepõlemismootorite töötsükkel võtab kaks täispöördeid vänt, mis koosneb neljast eraldi käigust:
- sissevõtt,
- laengu kokkusurumine,
- töötav insult ja
- vabastamine (heitgaas).
Töötaktide muutuse tagab spetsiaalne gaasijaotusmehhanism, enamasti on see üks või kaks nukkvõllid, tõukurite ja ventiilide süsteem, mis tagab otseselt faasimuutuse. Mõned sisepõlemismootorid kasutasid selleks spool hülssi (Ricardo), millel oli sisse- ja/või väljalaskeavad. Ühendus silindri õõnsuse ja kollektorite vahel tagati sel juhul radiaal- ja pöörlevad liigutused poolihülss, akendega, mis avavad soovitud kanali. Tulenevalt gaasi dünaamika iseärasustest - gaaside inertsist, gaasituule tekkimise ajast, sisselaske-, jõu- ja väljalasketaktitest reaalses neljataktilises tsüklis kattuvad, nimetatakse seda nn. kattuv klapi ajastus. Mida suurem on mootori töökiirus, seda suurem on faaside kattuvus ja mida suurem see on, seda väiksem on sisepõlemismootori pöördemoment. madalad pöörded. Seetõttu sisse kaasaegsed mootorid Sisepõlemisel kasutatakse üha enam seadmeid, mis võimaldavad töö ajal klapi ajastust muuta. Selleks sobivad eriti hästi elektromagnetilise klapi juhtimisega mootorid (BMW, Mazda). Olemas on ka muutuva surveastmega (SAAB) mootoreid, mille omadused on paindlikumad.
Kahetaktilised mootorid neil on palju paigutusvõimalusi ja lai valik struktuurisüsteeme. Iga kahetaktilise mootori põhiprintsiip on see, et kolb täidab gaasijaotuselemendi funktsioone. Töötsükkel koosneb rangelt võttes kolmest löögist: jõulöögist, mis kestab ülemisest surnud punktist ( TDC) kuni 20-30 kraadi alumise surnud punktini ( BDC), puhastamine, mis tegelikult ühendab sisselaske ja väljalaske ning kompressiooni, mis kestab 20-30 kraadi pärast BDC-d kuni TDC-ni. Gaasi dünaamika seisukohalt on puhastamine kahetaktilise tsükli nõrk lüli. Ühelt poolt on võimatu tagada värske laengu täielikku eraldamist ja heitgaasid, seega kas värske segu kadu on vältimatu, sõna otseses mõttes lendab sisse väljalasketoru(kui sisepõlemismootor on diisel, siis räägime õhukaost), seevastu võimsustakt kestab mitte pool pööret, vaid vähem, mis iseenesest vähendab efektiivsust. Samal ajal on kestus äärmiselt suur oluline protsess gaasivahetust, mis neljataktilises mootoris võtab poole töötsüklist, ei saa suurendada. Kahetaktilistel mootoritel ei pruugi klapiajastussüsteemi üldse olla. Kuid kui me ei räägi lihtsustatud odavatest mootoritest, on kahetaktiline mootor puhuri või ülelaadimissüsteemi kohustusliku kasutamise tõttu keerulisem ja kallim, kuna CPG suurenenud termiline pinge nõuab kolbide jaoks kallimaid materjale; rõngad ja silindri vooderdised. Kolvi gaasijaotuselemendi funktsioonide täitmine eeldab, et selle kõrgus ei oleks väiksem kui kolvi käik + puhastusakende kõrgus, mis pole mopeedil kriitiline, kuid muudab kolvi oluliselt raskemaks ka suhteliselt väikese võimsuse juures. Kui võimsust mõõdetakse sadades hobujõududes, muutub kolvi massi suurenemine väga tõsiseks teguriks. Vertikaalse käigu jaoturi hülside kasutuselevõtt Ricardo mootorites oli katse muuta võimalikuks kolvi mõõtmete ja kaalu vähendamine. Süsteem osutus keerukaks ja kulukaks, välja arvatud lennunduses, mujal selliseid mootoreid ei kasutatud. Väljalaskeventiilid (otsevooluklappide tühjendamisega) on neljataktiliste mootorite väljalaskeklappidega võrreldes kahekordse soojusintensiivsusega ja kehvemad tingimused soojuse eemaldamiseks ning nende istmed omavad pikemat otsekontakti heitgaasidega.
Lihtsaim tööprotseduuri ja kõige keerukam konstruktsiooni poolest on NSV Liidus ja Venemaal esitletud Fairbanksi-Morse süsteem, peamiselt D100-seeria diiselvedurite diiselmootorite poolt. Selline mootor on sümmeetriline kahe võlliga süsteem, millel on lahknevad kolvid, millest igaüks on ühendatud oma väntvõlliga. Seega on sellel mootoril kaks väntvõlli, mehaaniliselt sünkroniseeritud; väljalaskekolbidega ühendatav on sisselaskekolbidest 20-30 kraadi ees. Tänu sellele edenemisele paraneb puhastuse kvaliteet, mis antud juhul on otsevooluga, ja silindri täituvus paraneb, kuna tühjendamise lõpus on väljalaskeavad juba suletud. Kahekümnenda sajandi 30.–40. aastatel pakuti välja skeemid lahknevate kolbide paaridega - rombikujulised, kolmnurksed; Olid lennunduse diiselmootorid kolme tähekujulise lahkneva kolviga, millest kaks olid sisselaske- ja üks väljalaske-. 20ndatel pakkus Junkers välja ühe võlliga süsteemi, millel olid pikad ühendusvardad, mis olid spetsiaalsete nookurite abil ühendatud ülemiste kolbide tihvtidega; ülemine kolb andis väntvõllile jõud üle paari pika kepsu ja silindri kohta oli kolm võlli põlve. Nookuritel olid ka ruudukujulised kolvid puhastusõõnsuste jaoks. Mis tahes süsteemi lahknevate kolbidega kahetaktilistel mootoritel on peamiselt kaks puudust: esiteks on need väga keerulised ja suured ning teiseks on väljalaskeavade piirkonnas väljalaskekolbidel ja vooderdistel märkimisväärne temperatuuripinge ja kalduvus üle kuumeneda. . Väljalaskekolvi rõngad on ka termiliselt pingestatud ning võivad koksida ja kaotada elastsust. Need omadused teevad disain Sellised mootorid on mittetriviaalne ülesanne.
CV-mootorid on varustatud nukkvõlli ja väljalaskeklappidega. See vähendab oluliselt nõudeid CPG materjalidele ja disainile. Sisselaskmine toimub silindri vooderdis olevate akende kaudu, mida avab kolb. Täpselt nii on konfigureeritud enamik kaasaegseid kahetaktilisi diiselmootoreid. Aknaala ja alumise osa vooder on paljudel juhtudel jahutatud laadimisõhuga.
Juhtudel, kui mootori üks peamisi nõudeid on selle maksumuse vähendamine, kasutatakse neid erinevat tüüpi vändakambri kontuuriga akna-akna puhumine - silmus, tagasivooluaas (deflektor) erinevates modifikatsioonides. Mootori parameetrite parandamiseks kasutatakse erinevaid projekteerimisvõtteid - sisselaske- ja väljalaskekanalite muutuva pikkusega, möödavoolukanalite arvu ja asukohta saab muuta, kasutatakse poolventiile, pöörlevaid gaasisulgventiile, kõrgust muutvaid vooderdusi ja kardinaid. akendest (ja vastavalt ka sisse- ja väljalaske algusest). Enamik neist mootoritest on õhk-passiivjahutusega. Nende puuduseks on gaasivahetuse suhteliselt madal kvaliteet ja põleva segu kadu läbipuhumisel mitme silindri juuresolekul tuleb vändakambrite sektsioone eraldada ja tihendada, väntvõlli konstruktsioon muutub keerulisemaks ja kallimaks.
Sisepõlemismootorite jaoks vajalikud lisaseadmed
Sisepõlemismootori puuduseks on see, et see toodab oma suurimat võimsust ainult kitsas pöörete vahemikus. Seetõttu on sisepõlemismootori lahutamatu atribuut jõuülekanne. Ainult teatud juhtudel (näiteks lennukites) saab ilma keeruka jõuülekandeta hakkama. Idee hübriidautost, mille mootor töötab alati optimaalses režiimis, vallutab järk-järgult maailma.
Lisaks vajab sisepõlemismootor toitesüsteemi (kütuse ja õhu varustamiseks - kütuse-õhu segu ettevalmistamiseks), väljalaskesüsteemi (heitgaaside eemaldamiseks) ja ei saa ka ilma määrimissüsteemita (mõeldud hõõrdejõudude vähendamiseks). mootori mehhanismides ja kaitsta mootori osi korrosiooni eest, samuti koos jahutussüsteemiga optimaalsete soojustingimuste säilitamiseks), jahutussüsteemidega (mootori optimaalsete soojustingimuste säilitamiseks), käivitussüsteemis (kasutatakse käivitusmeetodeid: elektriline starter, kasutades abikäivitusmootor, pneumaatiline, inimese lihasjõudu kasutav, süütesüsteem (kütuse-õhu segu süütamiseks, kasutatakse sundsüütega mootorites).
Vaata ka
- Philippe Le Bon on prantsuse insener, kes sai 1801. aastal patendi gaasi ja õhu segu kokkusurumisega sisepõlemismootorile.
- Rootormootor: konstruktsioonid ja klassifikatsioon
- Pöördkolbmootor (Wankeli mootor)
Märkmed
Lingid
- Ben Knight “Kasvav läbisõit” // Artikkel tehnoloogiate kohta, mis vähendavad autode sisepõlemismootorite kütusekulu
Sisepõlemismootor - mootor, milles kütus põleb otse töökambris ( sees ) mootor. Sisepõlemismootor muudab rõhu alates põlemine kütus sisse mehaaniline töö.
- ei oma täiendavaid soojusülekandeelemente - kütus moodustab põlemisel ise töövedeliku.
- kompaktsem, kuna sellel pole mitmeid lisaseadmeid
- lihtsam
- säästlikum
- tarbib gaasilist või vedelat kütust, millel on väga ranged parameetrid (lenduvus, auru leekpunkt, tihedus, kütteväärtus, oktaanarv või tsetaaniarv), kuna nendest omadustest sõltub sisepõlemismootori enda jõudlus.
Entsüklopeediline YouTube
1 / 4
Sisepõlemismootori tööpõhimõte
Sisepõlemismootori üldine ehitus
Õppetund 179. Sisepõlemismootor - 1
10 kummalisemat sisepõlemismootoriga (ICE) miniautot
Subtiitrid
Loomise ajalugu
Aastal 1807 Prantsuse-Šveitsi leiutaja Francois Isaac de Rivas * (François Isaac de Rivaz) ehitas esimese kolbmootori, mida sageli nimetatakse de Rivas mootor. Mootor töötas vesinikgaasil ja sellel olid disainielemendid, mis on sellest ajast alates lisatud järgmistesse ICE prototüüpidesse: ühendusvarda ja kolvirühm ja sädesüüte. Esimese praktilise kahetaktilise gaasimootori konstrueeris prantsuse mehaanik Etienne Lenoir(1822-1900) 1860. aastal. Võimsus oli 8,8 kW (11,97 l. Koos. Gaas valgustusgaas Tõhusus Tõhusus
mootor ei ületanud 4,65%. Vaatamata oma puudustele saavutas Lenoiri mootor teatava populaarsuse. Kasutatud paadimootorina. Otto Nikolaus Nikolaus August Otto (1832-1891) lõi kahetaktilise 1863. aastal vabalthingav mootor Tõhusus sisepõlemine. Mootor oli vertikaalse silindrite paigutusega, lahtise leegiga süüde ja
kuni 15%. Lenoiri mootor vahetatud. Neljataktiline mootor neljataktiline
gaasi sisepõlemismootor. Daimler, Gottlieb Gottlieb Daimler Maybach, Wilhelm Wilhelm Maybach töötas välja kergbensiini. Daimler ja Maybach kasutasid seda 1885. aastal esimese mootorratta ja 1886. aastal esimese auto loomiseks.
Esimene praktiline sisepõlemismootoriga traktor oli Dan Alborni 1902. aasta Ameerika kolmerattaline traktor Ivel. Neid kergeid ja võimsaid masinaid ehitati umbes 500.
NSV Liidu käsul ja professori projektil peaaegu samaaegselt Saksamaal Yu V. Lomonosova isikliku tellimuse alusel V. I. Lenina V 1924 Saksamaa tehases Esslingenis (endine Kessler) Stuttgardi lähedal ehitati diiselvedur Eel2 (algselt Jue001).
Sisepõlemismootorite tüübid
Kui kütus on tuleohtlik, tekib enne jõudmist välk kolb TDC. See omakorda paneb kolvi väntvõlli vastupidises suunas pöörama – seda nähtust nimetatakse tagasilöögiks.
Oktaanarv on isooktaani protsendi mõõt heptaan-oktaani segus ja peegeldab kütuse võimet takistada isesüttimist temperatuuri mõjul. Kompressiooniaste surveaste
töötavad ilma isesüttimise ja detonatsiooni kalduvuseta ning seetõttu on neil suurem surveaste ja suurem tõhusus. Diisli tsükkel Diisli tsükkel Trinkleri tsükkel Trinkler-Sabate tsükkel
segaküttevarustusega. Diiselmootorite puudused tulenevad töötsükli iseärasustest - suurem mehaaniline pinge, mis nõuab suuremat konstruktsioonitugevust ja selle tulemusena selle mõõtmete, kaalu ja kallinevad kulud, mis on tingitud keerukamast konstruktsioonist ja rohkemate seadmete kasutamisest. kallid materjalid. Samuti diiselmootorid Põlemine heterogeenne põlemine NOx (lämmastikoksiidid) lämmastikoksiidid
heitgaasides.
Gaasimootorid Süsivesinikud süsivesinikud
- , mis on tavatingimustes gaasilises olekus: Atmosfäär (ühik) atm Aurusti aurusti segu vedelfaas või aurufaas kaotab järk-järgult rõhu gaasireduktoris atmosfäärirõhu lähedale ja imetakse mootorisse läbi õhk-gaasisegisti või sisestatakse elektri abil sisselaskekollektorisse pihustid. Süütamine toimub süüteküünla elektroodide vahele hüppava sädeme abil.
- kokkusurutud maagaasid- hoitud sisse õhupall rõhu all 150-200 Atmosfäär (ühik). Elektrisüsteemide disain sarnaneb vedelgaasi elektrisüsteemidega, erinevus seisneb puudumises aurusti.
- generaatori gaas- saadud gaas tahke kütuse muutmine gaasiliseks. Tahkekütusena kasutatakse järgmist:
Gaas-diisel
Põhiosa kütusest valmistatakse nagu ühes sordist gaasimootorid, kuid seda ei süüta mitte elektrisüüteküünal, vaid sarnaselt diiselmootorile silindrisse süstitud diislikütuse pilootportsjon.
Pöörlev kolb
Leiutaja Wankeli ettepaneku 20. sajandi alguses. Mootori aluseks on kolmnurkne rootor (kolb), mis pöörleb spetsiaalses 8-kujulises kambris ja täidab kolvi, väntvõlli ja gaasijaoturi funktsioone. See disain võimaldab mis tahes 4-taktilist Diisli tsükkel , Stirling või Otto ilma spetsiaalset gaasijaotusmehhanismi kasutamata. Ühe pöörde jooksul sooritab mootor kolm täielikku võimsustsüklit, mis võrdub kuuesilindrilise kolbmootori tööga. Seeriaviisiliselt ehitatud NSU poolt Saksamaal (auto RO-80), VAZ NSV Liidus (VAZ-21018 Žiguli, VAZ-416 , VAZ-426 , VAZ-526), Mazda Jaapanis (Mazda RX-7, Mazda RX-8). Vaatamata oma põhimõttelisele lihtsusele on sellel mitmeid olulisi disainiprobleeme, mis muudavad selle laialdase rakendamise väga keeruliseks. Peamised raskused on seotud kauakestvate tõhusate tihendite loomisega rootori ja kambri vahel ning määrimissüsteemi ehitamisega.
Kahekümnenda sajandi 70ndate lõpus Saksamaal tehti nali: "Ma müün NSU maha, annan lisaks kaks ratast, esitule ja 18 heas korras varumootorit."
- RCV- sisepõlemismootor, mille gaasijaotussüsteem on rakendatud kolvi liikumise tõttu, mis sooritab edasi-tagasi liikumisi, läbides vaheldumisi sisse- ja väljalasketorusid.
Kombineeritud sisepõlemismootor
- - sisepõlemismootor, mis on kombinatsioon kolb- ja labamasinatest (turbiin, kompressor), mille tööprotsessi elluviimises osalevad mõlemad masinad võrreldaval määral. Kombineeritud sisepõlemismootori näide on gaasiturbiini ülelaadimisega (turboülelaadimisega) kolbmootor. Suure panuse kombineeritud mootorite teooriasse andis Nõukogude insener, professor A. N. Shelest.
Turboülelaadimine
Kõige tavalisem kombineeritud mootori tüüp on turbolaaduriga kolb. Turboülelaadur või turbolaadur (TK, TN) - see on selline ülelaadur millega sõidetakse heitgaasid. See sai oma nime sõnast "turbiin" (prantsuse turbiin ladina keelest turbo - keeris, pöörlemine). See seade koosneb kahest osast: turbiini rootori ratas, mida käitavad heitgaasid, ja tsentrifugaalkompressor, fikseeritud ühise võlli vastasotstes. Töövedeliku (antud juhul heitgaaside) juga mõjub ümber rootori ümbermõõdu fikseeritud labadele ja paneb need liikuma koos võlliga, mis on turbiini rootoriga integreeritud sulamist, mis on lähedal. legeeritud teras. Võllile on lisaks turbiini rootorile kinnitatud alumiiniumsulamitest kompressori rootor, mis võlli pöörlemisel võimaldab sisepõlemismootori silindritesse rõhu all õhku “pumbata”. Seega tegevuse tulemusena heitgaasid Turbiini rootor, võll ja kompressori rootor pöörlevad samaaegselt turbiini labadele. Turboülelaaduri kasutamine koos vahejahutiga (intercooler) võimaldab sisepõlemismootori silindritesse anda tihedamat õhku (tänapäevastes turbomootorites kasutatakse just seda skeemi). Sageli, kui mootoris kasutatakse turboülelaadurit, räägitakse turbiinist kompressorit mainimata. Turboülelaadur on üks ühik. Heitgaaside energiat on võimatu kasutada ainult turbiini abil sisepõlemismootori silindritesse rõhu all oleva õhusegu juhtimiseks. Sissepritse tagab turboülelaaduri osa, mida nimetatakse kompressoriks.
Sees tühikäigul, madalatel pööretel toodab turbolaadur vähe võimsust ja seda juhib väike kogus heitgaase. Sel juhul on turboülelaadur ebaefektiivne ja mootor töötab ligikaudu samamoodi kui ilma ülelaadimiseta. Kui mootorilt on vaja palju suuremat väljundvõimsust, suureneb nii selle kiirus kui ka gaasiklapi kliirens. Kuni heitgaasi jätkub turbiini pöörlemiseks, antakse sisselaskekollektori kaudu palju rohkem õhku.
Turboülelaadimine võimaldab mootoril tõhusamalt töötada, sest turboülelaadur kasutab heitgaasidest saadavat energiat, mis muidu (peamiselt) raisku läheks.
Siiski on olemas tehnoloogiline piirang, mida nimetatakse "turbojam" ("turbo lag") (erandiks on kahe turbolaaduriga mootorid - väike ja suur, kui väike turbolaadur töötab madalal ja suur suurtel pööretel, ühiselt silindritesse vajaliku koguse õhusegu juurdevoolu tagamine või muutuva geomeetriaga turbiini kasutamisel kasutatakse autospordis ka turbiini sundkiirendust energiatagastussüsteemi abil). Mootori võimsus ei suurene hetkega, kuna teatud aeg kulub mootori pöörlemiskiiruse muutmisele, millel on teatav inerts, ja ka seetõttu, et mida suurem on turbiini mass, seda rohkem aega selle üles keeramiseks ja surve tekitamiseks, mis on piisav mootori võimsuse suurendamiseks. Lisaks põhjustab heitgaaside suurenenud väljalaskerõhk osa soojusest ülekandmist mehaanilised osad mootor (selle probleemi lahendavad osaliselt Jaapani ja Korea sisepõlemismootorite tootjad, paigaldades turbolaadurile täiendava jahutussüsteemi antifriis).
Kolb-sisepõlemismootorite töötsüklid
Kolbmootorid sisepõlemismootorid klassifitseeritakse töötsükli taktide arvu järgi kahetaktiline Gottlieb Daimler neljataktiline.
Neljataktiliste sisepõlemismootorite töötsükkel võtab vända kaks täispööret ehk 720 kraadi. väntvõll(PKV), mis koosneb neljast eraldi meetmest:
- sissevõtt,
- laengu kokkusurumine,
- töötav insult ja
- vabastamine (heitgaas).
Töötaktide muutuse tagab spetsiaalne gaasijaotusmehhanism, enamasti esindab seda üks või kaks nukkvõlli, tõukurite ja ventiilide süsteem, mis tagavad otseselt faasimuutuse. Mõned sisepõlemismootorid kasutasid selleks spool hülssi (Ricardo), millel oli sisse- ja/või väljalaskeavad. Silindri õõnsuse side kollektoritega oli antud juhul tagatud poolihülsi radiaalsete ja pöörlevate liikumistega, mis avas akendega soovitud kanali. Tulenevalt gaasi dünaamika iseärasustest - gaaside inertsist, gaasituule tekkimise ajast, sisselaske-, jõu- ja väljalasketaktitest reaalses neljataktilises tsüklis kattuvad, nimetatakse seda nn. kattuv klapi ajastus. Mida suurem on mootori töökiirus, seda suurem on faaside kattuvus ja mida suurem see on, seda väiksem on sisepõlemismootori pöördemoment madalatel pööretel. Seetõttu kasutatakse tänapäevastes sisepõlemismootorites üha enam seadmeid, mis võimaldavad töö ajal klapi ajastust muuta. Solenoidklapi juhtimisega mootorid ( BMW , Mazda). Olemas on ka muutuva surveastmega (SAAB AB) mootoreid, mille jõudlus on suurem.
Kahetaktilistel mootoritel on palju paigutusvõimalusi ja lai valik disainisüsteeme. Iga kahetaktilise mootori põhiprintsiip on see, et kolb täidab gaasijaotuselemendi funktsioone. Töötsükkel koosneb rangelt võttes kolmest löögist: töötõmbest, mis kestab alates ülemine surnud keskus (TDC) põhjani kuni 20-30 kraadi surnud keskus (BDC), puhastamine, mis tegelikult ühendab sisselaske ja väljalaske ning kompressiooni, mis kestab 20-30 kraadi pärast BDC-d kuni TDC-ni. Gaasi dünaamika seisukohalt on puhastamine kahetaktilise tsükli nõrk lüli. Ühest küljest on võimatu tagada värske laengu ja heitgaaside täielikku eraldamist, seega on värske segu kadu vältimatu, lendab sõna otseses mõttes väljalasketorusse (kui sisepõlemismootor on diisel, siis räägime kaotusest õhust), teisest küljest ei kesta töökäik mitte poole käiguga, vaid vähem, mis iseenesest vähendab Tõhusus. Samal ajal ei saa pikendada äärmiselt olulise gaasivahetusprotsessi kestust, mis neljataktilise mootori puhul võtab poole töötsüklist. Kahetaktilistel mootoritel ei pruugi klapiajastussüsteemi üldse olla. Kuid kui me ei räägi lihtsustatud odavatest mootoritest, on kahetaktiline mootor puhuri või ülelaadimissüsteemi kohustusliku kasutamise tõttu keerulisem ja kallim, kuna CPG suurenenud termiline pinge nõuab kolbide jaoks kallimaid materjale; rõngad ja silindri vooderdised. Kolvi gaasijaotuselemendi funktsioonide täitmine eeldab, et selle kõrgus ei oleks väiksem kui kolvi käik + puhastusakende kõrgus, mis pole mopeedil kriitiline, kuid muudab kolvi oluliselt raskemaks ka suhteliselt väikese võimsuse juures. Kui võimsust mõõdetakse sadades hobujõudu, muutub kolvi massi suurenemine väga tõsiseks teguriks. Vertikaalse käigu jaoturi hülside kasutuselevõtt Ricardo mootorites oli katse muuta võimalikuks kolvi mõõtmete ja kaalu vähendamine. Süsteem osutus keerukaks ja kulukaks, välja arvatud lennunduses, mujal selliseid mootoreid ei kasutatud. Väljalaskeventiilid (otsevooluklappide tühjendamisega) on neljataktiliste mootorite väljalaskeklappidega võrreldes kahekordse soojusintensiivsusega ja kehvemad tingimused soojuse eemaldamiseks ning nende istmed omavad pikemat otsekontakti heitgaasidega.
Kõige lihtsam tööprotseduuri ja kõige keerulisem konstruktsiooni poolest on süsteem Koreyvo, mida esindavad NSV Liidus ja Venemaal peamiselt D100-seeria diiselvedurite diiselmootorid ja paakdiiselmootorid KhZTM. Selline mootor on sümmeetriline kahe võlliga süsteem, millel on lahknevad kolvid, millest igaüks on ühendatud oma väntvõlliga. Seega on sellel mootoril kaks väntvõlli, mehaaniliselt sünkroniseeritud; väljalaskekolbidega ühendatav on sisselaskekolbidest 20-30 kraadi ees. Tänu sellele edenemisele paraneb puhastuse kvaliteet, mis antud juhul on otsevooluga, ja silindri täituvus paraneb, kuna tühjendamise lõpus on väljalaskeavad juba suletud. Kahekümnenda sajandi 30.–40. aastatel pakuti välja skeemid lahknevate kolbide paaridega - rombikujulised, kolmnurksed; Olid lennunduse diiselmootorid kolme tähekujulise lahkneva kolviga, millest kaks olid sisselaske- ja üks väljalaske-. 20ndatel Junkers pakkus välja ühe võlliga süsteemi, millel on pikad ühendusvardad, mis on ühendatud spetsiaalsete nookuritega ülemiste kolbide tihvtidega; ülemine kolb andis väntvõllile jõud üle paari pika kepsu ja silindri kohta oli kolm võlli põlve. Nookuritel olid ka ruudukujulised kolvid puhastusõõnsuste jaoks. Mis tahes süsteemi lahknevate kolbidega kahetaktilistel mootoritel on peamiselt kaks puudust: esiteks on need väga keerulised ja suured ning teiseks on väljalaskeavade piirkonnas väljalaskekolbidel ja vooderdistel märkimisväärne temperatuuripinge ja kalduvus üle kuumeneda. . Väljalaskekolvi rõngad on ka termiliselt pingestatud ning võivad koksida ja kaotada elastsust. Need omadused muudavad selliste mootorite projekteerimise mittetriviaalseks ülesandeks.
Otsevooluklapiga läbipuhkeseadmega mootorid on varustatud nukkvõll ja väljalaskeklapid. See vähendab oluliselt nõudeid CPG materjalidele ja disainile. Sisselaskmine toimub silindri vooderdis olevate akende kaudu, mida avab kolb. Täpselt nii on konfigureeritud enamik kaasaegseid kahetaktilisi diiselmootoreid. Aknaala ja alumise osa vooder on paljudel juhtudel jahutatud laadimisõhuga.
Juhtudel, kui mootori üks peamisi nõudeid on selle maksumuse vähendamine, kasutatakse erinevat tüüpi vändakambri kontuuriga akna-akna puhumist - silmus, tagasivooluahel (deflektor) erinevates modifikatsioonides. Mootori parameetrite parandamiseks kasutatakse erinevaid projekteerimisvõtteid - sisselaske- ja väljalaskekanalite muutuva pikkusega, möödavoolukanalite arvu ja asukohta saab muuta, kasutatakse poolventiile, pöörlevaid gaasisulgventiile, kõrgust muutvaid vooderdusi ja kardinaid. akendest (ja vastavalt ka sisse- ja väljalaske algusest). Enamik neist mootoritest on õhk-passiivjahutusega. Nende puuduseks on gaasivahetuse suhteliselt madal kvaliteet ja põleva segu kadu läbipuhumisel mitme silindri juuresolekul tuleb vändakambrite sektsioone eraldada ja tihendada, väntvõlli konstruktsioon muutub keerulisemaks ja kallimaks.
Sisepõlemismootorite jaoks vajalikud lisaseadmed
Sisepõlemismootori miinuseks on see, et see areneb kõige kõrgemalt võimsus ainult kitsas pööretevahemikus. Seetõttu on sisepõlemismootori lahutamatu atribuut edasikandumine. Ainult teatud juhtudel (näiteks in lennukid) saate hakkama ka ilma keeruka ülekandeta. Üks idee vallutab tasapisi maailma hübriidauto, milles mootor töötab alati optimaalses režiimis.
Lisaks vajab sisepõlemismootor toitesüsteemi (kütuse ja õhu varustamiseks - kütuse-õhu segu ettevalmistamiseks), väljalaskesüsteem(heitgaaside eemaldamiseks) ei saa ka ilma määrdesüsteemita (mõeldud mootori mehhanismide hõõrdejõudude vähendamiseks, mootori osade kaitsmiseks korrosiooni eest ja ka koos jahutussüsteemiga optimaalsete soojustingimuste säilitamiseks), jahutussüsteemita (säilitamiseks optimaalsete soojustingimustega mootor), käivitussüsteem(kasutatakse käivitusmeetodeid: elektriline starter, kasutades abikäivitusmootorit, pneumaatiline, kasutades inimese lihasjõudu), süütesüsteem(kütuse-õhu segu süütamiseks, kasutatakse sundsüütega mootorites).
Tootmise tehnoloogilised omadused
Kõrgeid nõudmisi esitatakse aukude töötlemisele erinevates osades, sh mootori osades (silindripea augud, silindri vooderdised, vända ja kolvi ühendusvardapea augud, käigukasti augud) jne. Kasutatakse ülitäpseid tehnoloogiaid lihvimine Gottlieb Daimler lihvimine.
Vaata ka
| Wikimedia Commonsis | |
| Sisepõlemismootor Vikiuudistes |
- Sisepõlemismootori jahutussüsteem
- Philippe Lebon - prantsuse keel insener, sai sisse 1801 patent gaasi ja õhu segu kokkusurumisega sisepõlemismootorile.
- Pöörlev kolbmootor(Wankeli mootor)
JÄÄ on mootor, mis töötab põlemispõhimõttel erinevad kütused otse seadme enda sees. Erinevalt teist tüüpi mootoritest on sisepõlemismootoritel ilma: kõik elemendid, mis kannavad soojust edasiseks muundamiseks mehaaniliseks energiaks, muundamine toimub otse kütuse põlemisel; palju kompaktsem; neil on väike kaal võrreldes muud tüüpi võrreldava võimsusega üksustega; nõuda konkreetse kütuse kasutamist, millel on ranged põlemistemperatuuri, lenduvusastme omadused, oktaanarv jne.
Neljataktilisi mootoreid kasutatakse autotööstuses:
1. Sisselaskeava;
2. Kompressioon;
3. Töökäik;
4.
probleem.
Kuid on ka sisepõlemismootorite kahetaktilisi versioone, kuid sees kaasaegne maailm, on nende kasutamine piiratud.
Selles artiklis käsitletakse ainult autodele paigaldatud mootoreid.
Mootorite tüübid vastavalt kasutatud kütusele
Bensiinimootorid, nagu nimigi ütleb, kasutavad nad tööks kütusena erineva oktaanarvuga bensiini ja neil on sundsüütesüsteem kütuse segu kasutades elektrisädet.Neid saab sisselaske tüübi järgi jagada karburaatoriks ja süstimiseks. Karburaatormootorid kaovad juba tootmisest peenhäälestuse keerukuse tõttu, suur tarbimine bensiin, kütusesegu segamise ebaefektiivsus ja tänapäevase jäiga ebapiisavus keskkonnanõuded. Sellistes mootorites algab põleva segu segunemine karburaatori kambritest ja lõpeb sisselaskekollektoris.
Sissepritseseadmed arenevad kiires tempos ja kütuse sissepritsesüsteem paraneb iga põlvkonnaga. Esimestel pihustitel oli ühe otsikuga monosüst. Sisuliselt oli see karburaatormootorite moderniseerimine. Aja jooksul hakkas enamik üksusi kasutama süsteeme, kus iga silindri jaoks olid eraldi pihustid. Pihustite kasutamine sisselaskesüsteemis võimaldas täpsemalt juhtida kütuse ja õhu proportsioone seadme erinevates töörežiimides, vähendada kütusekulu, tõsta kütusesegu kvaliteeti, suurendada jõuallikate võimsust ja keskkonnasõbralikkust. .
Süsteemiga jõuseadmetele paigaldatud kaasaegsed pihustid otsesissepritse kütust silindritesse, mis on võimelised tootma mitu eraldi kütuse sissepritse ühe käiguga. See võimaldab veelgi parandada kütusesegu kvaliteeti ja saavutada kasutatud bensiinikoguselt maksimaalne energiatõhusus. See tähendab, et mootorite ökonoomsus ja jõudlus on veelgi kasvanud.
Diislikütuse agregaadid- kasutage segu süttimise põhimõtet diislikütus ja õhku, kui seda kuumutatakse tugevast survest. Samal ajal ei kasutata diiselmootoritel sundsüütesüsteeme. Nendel mootoritel on bensiinimootorite ees mitmeid eeliseid, esiteks on need kütusesäästlikkus (kuni 20%) ja võrreldava võimsusega. Kütust kulub vähem tänu suuremal määral kokkusurumine silindrites, mis parandab kütusesegu põlemisomadusi ja energiaeraldust ning seetõttu kulub samade tulemuste saavutamiseks vähem kütust. Lisaks ei kasutata diiselmootoreid drosselklapid, mis parandab õhuvoolu jõuallikasse, mis vähendab veelgi kütusekulu. Diislid arendavad rohkem pöördemomenti ja seda madalamatel väntvõlli pööretel.
Mitte ilma oma puudusteta. Silindri seinte suurenenud koormuse tõttu pidid disainerid kasutama töökindlamaid materjale ja suurendama konstruktsiooni suurust (kasvasid kaalu ja suurenesid tootmiskulud). Lisaks diisli töö jõuseade- kütuse süttimise omaduste tõttu vali. Ja osade suurenenud mass ei lase mootoril areneda kõrged pöörded bensiinimootoritega samal kiirusel ja väntvõlli maksimaalne pöörlemissagedus on madalam kui bensiinimootoritel.
Sisepõlemismootori tüüp konstruktsiooni järgi
Hübriidne jõuülekanne
Seda tüüpi autod hakkasid populaarsust koguma viimastel aastatel. Tänu oma tõhususele kütusesäästlikkuses ja sõiduki üldise võimsuse suurenemise tõttu kahte tüüpi agregaatide kombinatsiooni tõttu. Sisuliselt koosneb see disain kahest eraldi seadmest - väikesest sisepõlemismootorist (enamasti diisel) ja elektrimootorist (või mitmest elektrimootorist) aku suur võimsus.
Kombineerimise eelised väljenduvad võimes kombineerida kahe ühiku energiat kiirendamisel või igat tüüpi mootorite eraldi kasutamises, olenevalt vajadusest. Näiteks linnaummikus sõites saab töötada ainult elektrimootor, mis säästab diislikütust. Maateedel sõites töötab sisepõlemismootor vastupidavama, võimsama ja suurema jõuvaruga agregaadina.
Samal ajal saab elektrimootoritele mõeldud spetsiaalset akut laadida generaatorist või pidurdamise rekuperatsioonisüsteemi abil, mis säästab mitte ainult kütust, vaid ka aku laadimiseks vajalikku elektrit.
Pöörlev kolbmootor
Pöörlev kolbmootor on ehitatud vastavalt ainulaadne disain kolb-rootori liikumine, mis liigub silindri sees mitte mööda edasi-tagasi liikumisteed, vaid ümber oma telje. See saavutatakse tänu kolvi erilisele kolmnurksele disainile ning sisse- ja väljalaskeavade erilisele paigutusele silindris.
Tänu sellele konstruktsioonile kogub mootor kiiresti kiirust, mis suureneb dünaamilised omadused auto. Kuid sisepõlemismootorite klassikalise disaini väljatöötamisega hakkas Wankeli mootor konstruktsioonipiirangute tõttu oma tähtsust kaotama. Kolvi liikumise põhimõte ei võimalda saavutada kütusesegu kõrget kokkusurumisastet, mis välistab diislikütuse kasutamise. Ja väike ressurss, hoolduse ja remondi keerukus, samuti nõrk keskkonnanäitajad ei luba autotootjatel seda suunda arendada.
Jõuallikate tüübid paigutuse järgi
Tulenevalt vajadusest vähendada kaalu ja mõõtmeid ning paigutada ühte ühikusse suurem arv kolve, tõi see kaasa erinevat tüüpi mootorite tekkimise vastavalt nende paigutusele.Rea mootorid
Ridamootor on jõuallika kõige klassikalisem versioon. Milles kõik kolvid ja silindrid on paigutatud ühte ritta. Samal ajal ei sisalda kaasaegsed reamootorid rohkem kui kuus silindrit. Kuid need on kuuesilindrilised reamootorid, omavad parimat jõudlust vibratsiooni tasakaalustamisel töö ajal. Ainus negatiivne on mootori märkimisväärne pikkus võrreldes teiste paigutustega.
V-kaksmootorid
Need mootorid tekkisid disainerite soovist vähendada mootorite suurust ja vajaduse tõttu paigutada ühte plokki rohkem kui kuus kolvi. Nendes mootorites paiknevad silindrid erinevatel tasapindadel. Visuaalselt moodustab silindrite paigutus V-tähe, sellest ka nimi. Kahe rea vahelist nurka nimetatakse kaldenurgaks ja see varieerub vastavalt lai valik, jagamine seda tüüpi mootorid alarühmadesse.
Bokserite mootorid
Boksermootor, sain maksimaalne nurk kamber 180 kraadi. See võimaldas disaineritel seadme kõrgust vähendada minimaalsed suurused ja jaotage koormus üle väntvõll, suurendades selle ressurssi.
VR mootorid
See on kombinatsioon rida- ja V-kujuliste üksuste omadustest. Selliste mootorite kaldenurk ulatub 15 kraadini, mis võimaldab kasutada üht silindripead ühe gaasijaotusmehhanismiga.
W-mootorid
Üks võimsamaid ja "äärmuslikumaid" sisepõlemismootorite konstruktsioonid. Neil võib olla kolm rida suure kaldenurgaga silindreid või kaks kombineeritud VR-plokki. Tänapäeval on levinud kaheksa ja kaheteistkümne silindriga mootorid, kuid disain võimaldab kasutada suuremat arvu silindreid.
Sisepõlemismootori omadused
Olles läbi vaadanud palju teavet selle kohta erinevaid autosid, näeb iga huvitatud isik mootori teatud põhiparameetreid:Jõuallika võimsus, mõõdetuna hj. (või kWh);
jõuallika maksimaalne pöördemoment, mõõdetuna N/m;
Enamik autohuvilisi jagab jõuallikaid ainult võimsuse järgi. Kuid see jaotus pole täiesti õige. Muidugi 200 "hobuse" ühik, eelistatav mootorile 100 “hobust” raskel crossoveril. Ja kerge linna luukpära jaoks piisab 100-hobujõulisest mootorist. Kuid on mõned nüansid.
Maksimaalne võimsus, täpsustatud aastal tehniline dokumentatsioon, saavutatakse teatud väntvõlli kiirustel. Kuid linnatingimustes autot kasutades keerutab juht mootorit harva üle 2500 p/min. Seega, mida kauem masin töötab, kasutatakse ainult osa potentsiaalsest võimsusest.
Kuid sageli on teedel juhtumeid. Kui möödasõiduks või vältimiseks on vaja kiirust järsult suurendada hädaolukord. See on maksimaalne pöördemoment, mis mõjutab seadme võimet kiiresti saavutada vajalik kiirus ja võimsus. Lihtsamalt öeldes mõjutab pöördemoment auto dünaamikat.
Märkimist väärib väike erinevus bensiini- ja diiselmootorite vahel. Mootor töötab bensiiniga - tekitab maksimaalse pöördemomendi väntvõlli pöörlemissagedustel 3500–6000 minutis ja diiselmootorid suudab saavutada maksimaalsed parameetrid madalamatel kiirustel. Seetõttu tundub paljudele. Et diiselmootorid on võimsamad ja tõmbavad paremini. Kuid enamik võimsamaid üksusi kasutab bensiini kütus, kuna need on võimelised arendama suuremat arvu pöördeid minutis.
Ja mõiste pöördemomendi üksikasjalikuks mõistmiseks peaksite vaatama selle mõõtühikuid: njuutonid korrutatuna meetritega. Teisisõnu määrab pöördemoment jõu, millega kolb surub väntvõlli, mis omakorda edastab jõu käigukastile ja lõpuks ratastele.
Samuti võib mainida võimsat tehnoloogiat, mille puhul on maksimaalne pöördemoment saavutatav pööretel 1500 minutis. Need on peamiselt traktorid, võimsad kallurautod ja mõned diiselmootoriga maastikusõidukid. Loomulikult ei pea sellised masinad mootorit maksimaalsele kiirusele pöörlema.
Esitatud teabe põhjal võime järeldada, et pöördemoment sõltub jõuallika mahust, selle mõõtmetest, osade mõõtmetest ja nende kaalust. Mida raskemad on kõik need elemendid, seda domineerivam on pöördemoment madalatel pööretel. Diiselmootoritel on suurem pöördemoment ja väiksemad väntvõlli kiirused (raske väntvõlli ja muude elementide suurem inerts ei võimalda suuri pööreid arendada).
Auto mootori võimsus
Tasub mõista, et võimsus ja pöördemoment on omavahel seotud parameetrid, mis sõltuvad üksteisest. Võimsus on teatud hulk tööd, mida mootor aja jooksul toodab. Mootori tööks on omakorda pöördemoment. Seetõttu iseloomustatakse võimsust kui pöördemomendi suurust ajaühiku kohta.On olemas tuntud valem, mis iseloomustab võimsuse ja pöördemomendi suhet:
Võimsus = pöördemoment * p/min / 9549
Selle tulemusena saame võimsuse väärtuse kilovattides. Kuid loomulikult oleme autode omadusi vaadates rohkem harjunud nägema näitajaid “hj”. Kilovattide teisendamiseks hj. peate saadud väärtuse korrutama 1,36-ga.
