Pri katerem se kemična energija goriva, ki gori v njegovi delovni votlini (zgorevalni komori), pretvori v mehansko delo. Obstajajo motorji z notranjim zgorevanjem: bat e, pri katerem se delo za širjenje plinastih produktov zgorevanja izvaja v valju (zazna ga bat, katerega batno gibanje se pretvori v rotacijsko gibanje ročične gredi) ali pa se uporablja neposredno v pogonskem stroju; plinske turbine, pri katerih delo razširitve produktov zgorevanja zaznavajo lopatice rotorja; reaktivni e, pri katerem se uporablja reaktivni tlak, ki nastane pri izlivu produktov zgorevanja iz šobe. Izraz "motor z notranjim zgorevanjem" se uporablja predvsem za batne motorje.
Zgodovinska referenca
Idejo o ustvarjanju motorja z notranjim zgorevanjem je prvi predlagal H. Huygens leta 1678; smodnik naj bi se uporabljal kot gorivo. Prvi učinkoviti plinski motor z notranjim zgorevanjem je zasnoval E. Lenoir (1860). Belgijski izumitelj A. Beau de Rocha (1862) je predlagal štiritaktni cikel motorja z notranjim zgorevanjem: sesanje, kompresija, zgorevanje in širjenje, izpuh. Nemška inženirja E. Langen in N. A. Otto sta ustvarila učinkovitejši plinski motor; Otto je zgradil štiritaktni motor (1876). V primerjavi z instalacijo parnega stroja je bil tak motor z notranjim zgorevanjem enostavnejši in bolj kompakten, varčen (izkoristek je dosegel 22%), imel je manjšo specifično težo, vendar je zahteval kakovostnejše gorivo. V osemdesetih letih 20. stoletja. OS Kostovich je zgradil prvi bencinski uplinjač v Rusiji. Leta 1897 je R. Diesel predlagal motor na kompresijski vžig. V letih 1898–99 so tovarno Ludwig Nobel (Sankt Peterburg) izdelovali dizelsko gorivoki delajo na olju. Izboljšanje motorja z notranjim zgorevanjem je omogočilo njegovo uporabo na transportnih vozilih: traktor (ZDA, 1901), letalo (O. in W. Wright, 1903), motorna ladja Vandal (Rusija, 1903), dizelska lokomotiva (zasnoval Ya.M. Gakkel, Rusija, 1924).
Razvrstitev
Raznolikost oblikovalskih oblik motorjev z notranjim zgorevanjem določa njihovo široko uporabo na različnih tehnoloških področjih. Motorje z notranjim zgorevanjem lahko razvrstimo po naslednjih kriterijih : po dogovoru (stacionarni motorji - majhne elektrarne, avtomobilska, pomorska, dizelska, letalska itd.); narava gibanja delovnih delov (motorji z batnim gibanjem bata; rotacijski batni motorji - Wankelovi motorji); razporeditev valjev (bokserji, vrstni, radialni, motorji v obliki črke V); način delovnega cikla (štiritaktni, dvotaktni motorji); po številu valjev [od 2 (na primer avto "Oka") do 16 (na primer "Mercedes-Benz" S 600)]; metoda vžiga gorljive mešanice [Bencinski motorji s prisilnim vžigom (motorji na prisilni vžig, DsIZ) in dizelski motorji s kompresijskim vžigom]; metoda tvorjenja zmesi [z zunanjim nastajanjem zmesi (zunaj zgorevalne komore - uplinjač), predvsem bencinski motorji; z notranjim nastajanjem zmesi (v zgorevalni komori - vbrizg), dizelski motorji]; vrsta hladilnega sistema (tekočinsko hlajeni motorji, zračno hlajeni motorji); lokacija odmične gredi (motor z zgornjo odmično gredjo, s spodnjo odmično gredjo); vrsta goriva (bencinski, dizelski, plinski motor); način polnjenja jeklenk (motorji z naravnim polnjenjem - "atmosferski", motorji s polnjenjem). Pri atmosferskih motorjih se vsesavanje zraka ali gorljive mešanice izvaja zaradi vakuuma v valju med sesalnim gibom bata; pri motorjih s polnjenjem (s turbopuhalom) se v delovni valj vbrizga zrak ali gorljiva mešanica pod tlakom, ki ga ustvari kompresor, da se doseže večja moč motorja.
Delovni procesi
Pod delovanjem tlaka plinastih produktov zgorevanja goriva bat v valju vrti batno gibanje, ki se s pomočjo ročičnega mehanizma pretvori v rotacijsko gibanje ročične gredi. V enem vrtljaju motorne gredi bat dvakrat doseže skrajni položaj, kjer se smer njegovega gibanja spremeni (slika 1).
Te položaje bata običajno imenujemo mrtve točke, saj sila, ki deluje na bat v tem trenutku, ne more povzročiti rotacijskega gibanja ročične gredi. Položaj bata v valju, pri katerem razdalja osi bata od osi ročične gredi doseže svoj maksimum, se imenuje zgornja mrtva točka (TDC). Spodnja mrtva točka (BDC) je položaj bata v valju, pri katerem razdalja med osjo bata in osjo ročične gredi doseže minimum. Razdalja med mrtvimi točkami se imenuje hod bata (S). Vsak hod bata ustreza vrtenju ročične gredi za 180 °. Premik bata v valju povzroči spremembo prostornine prostora nad batom. Prostornina notranje votline valja v položaju bata pri TDC se imenuje prostornina zgorevalne komore V c. Prostornina valja, ki ga tvori bat, ko se premika med mrtvimi točkami, se imenuje delovna prostornina valja V c. Prostornina prostora nad batom na položaju bata v BDC se imenuje skupna prostornina valja V p \u003d V c + V c. Prostornina motorja je zmnožek prostornine s številom valjev. Razmerje med skupno prostornino valja V c in prostornino zgorevalne komore V c imenujemo kompresijsko razmerje E (pri bencinskih dizelskih motorjih 6,5–11; pri dizelskih motorjih 16–23).
Ko se bat premika v valju, se poleg spreminjanja prostornine delovne tekočine spreminjajo tudi njegov tlak, temperatura, toplotna zmogljivost in notranja energija. Delovni cikel je niz zaporednih procesov, ki se izvajajo s ciljem pretvorbe toplotne energije goriva v mehansko. Doseganje pogostosti delovnih ciklov je zagotovljeno s pomočjo posebnih mehanizmov in motornih sistemov.
Delovni cikel bencinskega štiritaktnega motorja z notranjim zgorevanjem traja 4 gibi bata (hod) v valju, to je 2 vrtljaja ročične gredi (slika 2).
Prva poteza je sesalni sistem, pri katerem sesalni sistem in sistem za gorivo zagotavljata mešanico zraka in goriva. Odvisno od zasnove se zmes tvori v sesalnem kolektorju (centralno in večtočkovno vbrizgavanje za bencinske motorje) ali neposredno v zgorevalni komori (neposredno vbrizgavanje za bencinske motorje, vbrizgavanje za dizelske motorje). Ko se bat premakne iz TDC v BDC, se v valju ustvari podtlak (zaradi povečanja prostornine), pod delovanjem katerega gorljiva mešanica (bencinske pare z zrakom) teče skozi odprtinski sesalni ventil. Tlak v sesalnem ventilu v atmosferskih motorjih je lahko blizu atmosferskega, pri motorjih s polnjenjem pa je lahko višji (0,13–0,45 MPa). V jeklenki se gorljiva zmes pomeša z izpušnimi plini, ki ostanejo v njej iz prejšnjega delovnega cikla, in tvori delovno zmes. Drugi hod je kompresijski, pri katerem je odmična gred zaprta sesalni in izpušni ventil, mešanica goriva in zraka pa se stisne v valjih motorja. Bat se premika navzgor (iz BDC v TDC). Ker prostornina v jeklenki se zmanjša, nato se delovna mešanica stisne do tlaka 0,8–2 MPa, temperatura mešanice je 500–700 K. Na koncu tlaka stiskanja se delovna mešanica vžge z električno iskro in hitro izgori (v 0,001–0,002 s). V tem primeru se sprosti velika količina toplote, temperatura doseže 2000–2600 K in plini, ki se širijo, ustvarijo močan pritisk (3,5–6,5 MPa) na bat in ga premaknejo navzdol. Tretji takt je delovni hod, ki ga spremlja vžig mešanice goriva in zraka. Sila pritiska plina premakne bat navzdol. Premik bata skozi ročični mehanizem se pretvori v rotacijsko gibanje ročične gredi, ki se nato uporablja za pogon vozila. Tako se med delovnim gibom toplotna energija pretvori v mehansko delo. Četrti hod je izpuh, pri katerem se bat po opravljenem koristnem delu premakne navzgor in skozi odpiralni izpušni ventil mehanizma za distribucijo plina potisne navzven izpušne pline iz jeklenk v izpušni sistem, kjer se očistijo, ohladijo in zmanjšajo hrup. Nato plini vstopijo v ozračje. Postopek izpušnih plinov lahko razdelimo na predhodni (tlak v jeklenki je veliko večji kot v izpušnem ventilu, pretok izpušnih plinov pri 800–1200 K je 500–600 m / s) in glavni izpuh (hitrost na koncu izpuha je 60–160 m / s ). Sproščanje izpušnih plinov spremlja zvočni učinek, ki absorbira nameščene dušilce zvoka. Med delovnim ciklom motorja se koristno delo izvaja samo med delovnim hodom, preostali trije gibi pa so pomožni. Za enakomerno vrtenje ročične gredi je na njenem koncu nameščen vztrajnik s pomembno maso. Vztrajnik med delovnim gibom prejme energijo in jo delno nameni izvedbi pomožnih gibov.
Delovni cikel dvotaktnega motorja z notranjim zgorevanjem se izvede v dveh gibih bata ali v enem vrtljaju ročične gredi. Procesi stiskanja, zgorevanja in raztezanja so skoraj enaki kot pri štiritaktnem motorju. Moč dvotaktnega motorja z enakimi dimenzijami valja in številom vrtljajev gredi je zaradi velikega števila delovnih ciklov teoretično 2-krat večja od štiritaktnega motorja. Vendar izguba dela delovne prostornine praktično privede do povečanja moči le za 1,5–1,7-krat. Prednosti dvotaktnih motorjev bi morale vključevati tudi večjo enakomernost navora, saj se pri vsakem vrtljaju ročične gredi izvede celoten obratovalni cikel. Pomembna pomanjkljivost dvotaktnega postopka v primerjavi s štiritaktnim postopkom je kratek čas, določen za postopek izmenjave plina. Učinkovitost motorjev z notranjim zgorevanjem, ki uporabljajo bencin, je 0,25–0,3.
Delovni cikel plinskih motorjev z notranjim zgorevanjem je podoben bencinskemu motorju DsIZ. Plin gre skozi faze: izhlapevanje, čiščenje, postopno zmanjšanje tlaka, dovajanje motorja v določenih količinah, mešanje z zrakom in vžig delovne mešanice z iskrico.
Oblikovne značilnosti
ICE je zapletena tehnična enota, ki vsebuje številne sisteme in mehanizme. Na koncu. 20. stoletje V bistvu je bil izveden prehod iz napajalnih sistemov uplinjača motorjev z notranjim zgorevanjem na vbrizgalne sisteme, medtem ko se je enakomernost porazdelitve in natančnost doziranja goriva nad valji povečala in je bilo mogoče (odvisno od načina) bolj fleksibilno nadzorovati nastanek mešanice goriva in zraka, ki vstopa v valje motorja. To izboljša moč in ekonomičnost motorja.
Batni motor z notranjim zgorevanjem vključuje ohišje, dva mehanizma (ročico in distribucijo plina) in številne sisteme (sesalni sistem, gorivo, vžig, mazanje, hlajenje, izpušni in krmilni sistem). Telo motorja z notranjim zgorevanjem tvorijo mirujoči (blok valja, blok motorja, glava valja) in premične enote in deli, ki so združeni v skupine: bat (bat, zatič, kompresijski in strgalni obroči za olje), ojnica, ročična gred. Sistem oskrbe pripravi gorljivo mešanico goriva in zraka v razmerju, ki ustreza načinu delovanja in v količini, ki je odvisna od moči motorja. Vžigalni sistem DsIZ je zasnovan za vžig delovne mešanice z vžigalno svečko z uporabo vžigalne svečke ob točno določenih časih v vsakem valju, odvisno od načina delovanja motorja. Sistem za zagon (zaganjalnik) služi za predvrtje gredi motorja z notranjim zgorevanjem, da se gorivo zanesljivo vžge. Sistem za dovod zraka zagotavlja čiščenje zraka in zmanjšanje sesalnega hrupa z minimalnimi hidravličnimi izgubami. Ko so pod tlakom, se vklopi en ali dva kompresorja in po potrebi zračni hladilnik. Izpušni sistem oddaja izpušne pline. Čas zagotavlja pravočasen vnos sveže napolnjene mešanice v jeklenke in izpust izpušnih plinov. Mazalni sistem služi za zmanjšanje izgub zaradi trenja in obrabe gibljivih delov ter včasih za hlajenje batov. Hladilni sistem vzdržuje zahtevani toplotni način delovanja motorja z notranjim zgorevanjem; je lahko tekočina ali zrak. Nadzorni sistem je zasnovan za usklajevanje delovanja vseh elementov motorja z notranjim zgorevanjem, da bi zagotovil njegovo visoko zmogljivost, nizko porabo goriva, zahtevano okoljsko učinkovitost (toksičnost in hrup) v vseh načinih delovanja v različnih delovnih pogojih z določeno zanesljivostjo.
Glavne prednosti motorja z notranjim zgorevanjem pred drugimi motorji so neodvisnost od stalnih virov mehanske energije, majhne dimenzije in teža, kar vodi do njihove široke uporabe na avtomobilih, kmetijskih vozilih, dizelskih lokomotivah, ladjah, vojaški opremi z lastnim pogonom itd. Naprave z motorji z notranjim zgorevanjem praviloma imajo velika avtonomija, jo je mogoče preprosto namestiti v bližini ali na samem objektu porabe energije, na primer v mobilnih elektrarnah, letalih itd. Ena od pozitivnih lastnosti motorja z notranjim zgorevanjem je sposobnost hitrega zagona v normalnih pogojih. Motorji, ki delujejo pri nizkih temperaturah, so opremljeni s posebnimi napravami, ki olajšajo in pospešijo zagon.
Slabosti motorja z notranjim zgorevanjem so: v primerjavi s parnimi turbinami, na primer skupna moč, omejena; visoka raven hrupa; sorazmerno visoka frekvenca vrtenja ročične gredi ob zagonu in nezmožnost njene neposredne povezave s pogonskimi kolesi potrošnika; strupenost izpušnih plinov. Glavna konstrukcijska značilnost motorja - batno gibanje bata, ki omejuje hitrost, je vzrok za nastanek neuravnoteženih vztrajnostnih sil in trenutkov iz njih.
Izboljšanje motorjev z notranjim zgorevanjem je namenjeno povečanju njihove moči, učinkovitosti, zmanjšanju teže in dimenzij, izpolnjevanju okoljskih zahtev (zmanjšanje toksičnosti in hrupa) ter zagotavljanju zanesljivosti v sprejemljivem razmerju med ceno in kakovostjo. Očitno je, da motor z notranjim zgorevanjem ni dovolj varčen in ima pravzaprav nizek izkoristek. Kljub vsem tehnološkim trikom in pametni elektroniki je učinkovitost sodobnih bencinskih motorjev cca. trideset%. Najbolj varčni dizelski motorji z notranjim zgorevanjem imajo 50-odstotni izkoristek, to pomeni, da celo v ozračje oddajajo polovico goriva v obliki škodljivih snovi. Vendar nedavni razvoj kaže, da je mogoče motorje z notranjim zgorevanjem narediti resnično učinkovite. V podjetju "EcoMotors International" preoblikoval motor z notranjim zgorevanjem, ki je obdržal bate, ojnice, ročično gred in vztrajnik, vendar je novi motor za 15-20% učinkovitejši, poleg tega pa je veliko lažji in cenejši za izdelavo. Motor lahko deluje na več vrst goriva, vključno z bencinom, dizelskim gorivom in etanolom. To je bilo posledica nasprotne zasnove motorja, pri kateri zgorevalno komoro tvorita dva bata, ki se premikata drug proti drugemu. Hkrati je motor dvotaktni in je sestavljen iz dveh modulov s po 4 bati, ki sta povezana s posebno sklopko z elektronskim krmiljenjem. Motor je popolnoma elektronsko nadzorovan, kar ima za posledico visok izkoristek in minimalno porabo goriva.
Motor je opremljen z elektronsko krmiljenim turbopolnilnikom, ki pridobiva energijo iz izpušnih plinov in proizvaja elektriko. Na splošno je motor preproste zasnove s 50% manj delov kot običajni motor. Nima bloka glave valja, narejen je iz običajnih materialov. Motor je zelo lahek: za 1 kg teže proizvede več kot 1 liter moči. iz. (več kot 0,735 kW). Izkušeni motor EcoMotors EM100 dimenzij 57,9 x 104,9 x 47 cm tehta 134 kg in proizvede 325 KM. iz. (približno 239 kW) pri 3500 vrt / min (dizel), premer valja 100 mm. Poraba goriva za petsedežni avtomobil z motorjem EcoMotors naj bi bila izredno nizka - na ravni 3-4 litre na 100 km.
Grail Engine Technologies je razvil edinstven visoko zmogljiv dvotaktni motor. Torej, pri porabi 3-4 litre na 100 km motor proizvede 200 KM. iz. (približno 147 kW). Motor s prostornino 100 litrov. iz. tehta manj kot 20 kg in s prostornino 5 litrov. iz. - samo 11 kg. V tem primeru motor z notranjim zgorevanjem"Gralov motor" izpolnjujejo najstrožje okoljske standarde. Sam motor je sestavljen iz preprostih delov, večinoma izdelanih z ulivanjem (slika 3). Te značilnosti so povezane s shemo delovanja "Grail Engine". Med premikanjem bata navzgor se na dnu ustvari negativni zračni tlak in skozi poseben ventil iz ogljikovih vlaken zrak vstopi v zgorevalno komoro. Na določeni točki gibanja bata se začne dovajati gorivo, nato se v zgornji mrtvi točki s pomočjo treh običajnih električnih sveč vžge mešanica goriva in zraka, ventil v batu se zapre. Bat se spusti, valj je napolnjen z izpušnimi plini. Ko doseže spodnjo mrtvo točko, se bat spet začne premikati navzgor, zračni tok prezračuje zgorevalno komoro in iztisne izpušne pline, cikel dela se ponovi.
Kompakten in zmogljiv motor Grail je idealen za hibridna vozila, kjer bencinski motor ustvarja elektriko, elektromotorji pa poganjajo kolesa. V takem stroju bo "Grail Engine" deloval v optimalnem načinu brez nenadnih skokov moči, kar bo znatno povečalo njegovo vzdržljivost, zmanjšalo hrup in porabo goriva. Hkrati modularna zasnova omogoča priključitev dveh ali več enovaljnih "gralskih motorjev" na skupno ročično gred, kar omogoča ustvarjanje vrstnih motorjev z različno močjo.
Motor z notranjim zgorevanjem uporablja tako običajna kot alternativna goriva. Obeta se uporaba vodika v transportnih ICE, ki imajo visoko toploto zgorevanja, izpušni plini pa ne vsebujejo CO in CO 2. Vendar pa obstajajo težave z visokimi stroški pridobivanja in shranjevanja v vozilu. Preizkušajo se različice kombiniranih (hibridnih) elektrarn vozil, pri katerih motorji z notranjim zgorevanjem in elektromotorji delujejo skupaj.
Le malokdo ve, da je motor z notranjim zgorevanjem pred petimi stoletji izumil legendarni inženir in oblikovalec Leonardo da Vinci. Toda po prvi risbi je trajalo še 300 let, da so nastali prvi prototipi, ki bi lahko v celoti delovali.
Vrste motorjev
Prvi polnopravni prototip motorja z notranjim zgorevanjem je bil zgrajen leta 1806, ki je pripadal bratoma Niepcier. Po tem pomembnem zgodovinskem dejstvu je sledilo kratko zatišje.
Toda konec 19. stoletja so trije legendarni Nemci začeli avtomobilsko industrijo - Nicholas Otto, Gottlieb Daimler in Wilhelm Maybach. Po tem so motorji z notranjim zgorevanjem prejeli številne spremembe in možnosti, ki se uporabljajo še danes.
Razmislite, katere vrste avtomobilskih motorjev z notranjim zgorevanjem obstajajo, in navedite tudi tipe motorjev:
- Parni motor
- Plinski motor
- Sistem za vbrizgavanje uplinjača
- Injektor
- Dizelski motorji
- Plinski motor
- Elektromotorji
- Vrtljivo batni motorji z notranjim zgorevanjem
Parni motor
Za prvega predstavnika polnopravnega motorja z notranjim zgorevanjem je treba šteti parni stroj, ki je bil do izuma drugih vrst motorjev vgrajen na vsa vozila 19. stoletja.
Takrat so bili parni stroji opremljeni s parnimi lokomotivami, avtomobili in celo primitivnimi trikolesnimi samohodnimi vozili (podobnimi motociklom). Izum tega razreda je osvojil ves svet, vendar je do konca 19. in začetka 20. stoletja postal neučinkovit, saj parna vozila niso mogla doseči dovolj visoke hitrosti.
Plinski motor
Bencinski motor je motor z notranjim zgorevanjem, ki ga poganja bencin. Gorivo se dovaja iz rezervoarja za gorivo s pomočjo črpalke (mehanske ali električne) v sistem za vbrizg. Poglejmo torej, katere vrste bencinskih motorjev so:
- Z uplinjačem.
- Tip injekcije.
Sodobni svet je vajen, da ima večina avtomobilov elektronski sistem za vbrizg goriva (brizgalna šoba).
Sistem za vbrizgavanje uplinjača
Uplinjač je vrsta naprave za vbrizg goriva v sesalni kolektor z nadaljnjo razporeditvijo po valjih. Prvi primitivni uplinjač je bil razvit v Nemčiji konec 19. stoletja in ima skoraj 100 let zgodovine razvoja.
Uplinjači so na voljo v eni, dveh, štirih in šestih komorah. Poleg tega obstaja še veliko prototipov.
Načelo delovanja uplinjača je precej preprosto: črpalka za gorivo dovaja gorivo v plavajočo komoro, kjer bencin mehansko prehaja skozi curke (količino vbrizganega goriva voznik nadzoruje s pomočjo stopalke za plin) in se dovaja v sesalni kolektor. Pomanjkljivost uplinjača je, da je občutljiv na prilagoditve in ni v skladu z mednarodnimi okoljskimi standardi.
Injektor
Vbrizgalni motor je vrsta naprave za vbrizgavanje goriva v valje motorja. Injekcijsko vbrizgavanje je lahko mono in razdeljeno, danes pa se ta sistem vedno bolj izboljšuje, da se zmanjšajo emisije CO2 v ozračje. Za vbrizgavanje se uporabljajo injektorji, ki so se že prej začeli uporabljati na dizelskih motorjih.
S prehodom na ta sistem so vozila začela biti opremljena z elektronskimi krmilnimi enotami motorja, da se prilagodi sestava zmesi zrak-gorivo, pa tudi napake v sistemu.
Dizelski motorji
Dizelski motor je vrsta motorja, ki dizelsko gorivo porabi kot gorljivo. Glavni sistemi in elementi motorja so enaki bencinskemu bratu, razlika je v sistemu vbrizga in vžigu mešanice. V dizelskem motorju ni vžigalnih sveč, saj vžiganje mešanice iz svečke ni potrebno.
Na tovrstnih motorjih so nameščene vžigalne svečke, ki ogrevajo zrak v zgorevalni komori, kar presega temperaturo vžiga. Po tem se skozi šobe dovaja atomizirano gorivo, ki gori, kar ustvarja zadosten tlak za pogon bata, ki vrti ročično gred.
Turbodizel velja za eno izmed podvrst dizelskih motorjev z notranjim zgorevanjem. Ta motor ima turbino, ki je videti kot polž. S pomočjo turbine se v motor dovaja več stisnjenega zraka, kar daje večji detonacijski učinek, zaradi česar je mogoče motor hitreje pospešiti.
Plinski motor
Plinski motorji se danes v avtomobilski industriji v čisti obliki skoraj nikoli ne uporabljajo, saj so pogoste okvare motorjev postali razlog za njihovo popolno zavrnitev. Namesto tega na bencinskih avtomobilih pogosto najdemo plinske naprave, kar znatno prihrani denar za gorivo.
Plin iz jeklenke se dovaja v reduktor, ki gorivo porazdeli po jeklenkah, nato pa gorivo gre neposredno v zgorevalne komore. Nato se plin vžge s svečami. Edina pomanjkljivost uporabe plinske napeljave je, da motor izgubi 20% potencialnih virov.
Elektromotorji
Nicholas Tesla je najprej predlagal uporabo električne energije za avtomobile. Elektromotorji danes niso razširjeni, saj je napolnjenost akumulatorja dovolj le za do 200 km proge, bencinskih črpalk, ki bi lahko opravljale storitve polnjenja avtomobilov, pa praktično ni.
Znano svetovno podjetje, proizvajalec električnih avtomobilov "Tesla" še naprej izboljšuje elektromotorje in potrošnikom vsako leto daje nove izdelke, ki imajo večjo rezervo moči brez polnjenja.
Hibridi
Verjetno najbolj zaželeni motorji, ki so danes na voljo. Gre za mešanico bencinskega motorja z notranjim zgorevanjem in elektromotorja. Možnosti delovanja takega motorja je več.
- Motor lahko deluje na izmenično napajanje. Najprej se gibanje izvaja na bencinu, medtem ko generator polni akumulator, nato pa lahko voznik preklopi na napajanje.
- Motor in elektromotor delujeta istočasno, kar pomaga prihraniti porabo goriva za enega in enako razdaljo pri drugih vrstah motorjev z notranjim zgorevanjem.
Vrtljivo batni motorji z notranjim zgorevanjem
Motor z rotacijskim batom v avtomobilski industriji se ne uporablja pogosto, čeprav lahko najdete modele avtomobilov, ki uporabljajo to vrsto motorja z notranjim zgorevanjem. Predlagal ustanovitev takega oblikovalca motorjev Wankel.
Premik se izvede zaradi vrtenja trizobnega rotorja, ki vam omogoča izvajanje katerega koli 4-taktnega cikla Diesel, Stirling ali Otto brez uporabe posebnega mehanizma za krmiljenje ventilov. Ta motor se je aktivno uporabljal v 80-ih letih 20. stoletja.
Vodikov motor
KOW-HOW sodobnega sveta velja za vodikov motor. V avtomobilu je nameščena vodikova instalacija. Razlika od bencinskih motorjev je v oskrbi z gorivom. Če se za bencin dovaja gorivo med vračanjem bata v HTM, potem za vodikovo pogonsko enoto v trenutku, ko se bat vrne v HTM.
V prihodnosti se načrtuje izdelava vodikovega motorja zaprtega tipa, ko emisije izpušnih plinov ne bodo potrebne, prav tako pa bo avtomobilist lahko udaril o polnjenju avtomobila za 500 km.
Treba je razumeti, da avtomobili s takim motorjem ne bodo zelo poceni, dokler popolnoma ne nadomestijo bencinskega brata.
Izhod
Motorji z notranjim zgorevanjem imajo dokaj veliko vrst in tipov za vsak okus. Torej, po svetovni statistiki so najbolj priljubljene bencinske, dizelske in hibridne pogonske enote. Toda vse se premika k dejstvu, da se človek želi oddaljiti od uporabe bencina in njegovih analogov ter popolnoma iti na elektriko.
Večino avtomobilov poganja batni motor z notranjim zgorevanjem (skrajšano ICE) z ročico. Ta zasnova se je razširila zaradi nizkih stroškov in izdelave proizvodnje, razmeroma majhnih dimenzij in teže.
Po vrsti uporabljenega goriva lahko motor z notranjim zgorevanjem razdelimo na bencin in dizelsko gorivo. Moram reči, da bencinski motorji odlično delujejo. Ta delitev neposredno vpliva na zasnovo motorja.
Kako deluje batni motor z notranjim zgorevanjem
Osnova njegove zasnove je valjčni blok. To je telo iz litega železa, aluminija ali včasih magnezijeve zlitine. Večina mehanizmov in delov drugih motornih sistemov je posebej pritrjena na valjčni blok ali pa je nameščena znotraj njega.
Drug pomemben del motorja je njegova glava. Nahaja se na vrhu bloka cilindrov. V glavi so tudi deli motornih sistemov.
Na dnu valjastega bloka je pritrjena paleta. Če ta del med delovanjem motorja nosi obremenitve, ga pogosto imenujemo oljna posoda ali ohišje motorja.
Vsi motorni sistemi
- ročični mehanizem;
- mehanizem za distribucijo plina;
- sistem oskrbe;
- hladilni sistem;
- sistem za mazanje;
- sistem vžiga;
- sistem za upravljanje motorja.
ročični mehanizem je sestavljen iz bata, obloge valja, ojnice in ročične gredi.
Ročični mehanizem:
1. Razširjevalnik obroča strgala za olje. 2. Batni obroč strgala za olje. 3. Kompresijski obroč, tretji. 4. Kompresijski obroč, drugi. 5. Zgornji stiskalni obroč. 6. Bat. 7. Zadrževalni obroč. 8. Batni zatič. 9. Puša ojnice. 10. Ojnica. 11. Pokrov ojnice. 12. Vstavite spodnjo glavo ojnice. 13. Vijak pokrovčka ojnice, kratek. 14. Vijak za pokrov ojnice, dolg. 15. Vodilna oprema. 16. Vtikač oljnega kanala ojnice ojnic. 17. Lupina ležaja motorne gredi, zgornja. 18. Krona je orodje. 19. Vijaki. 20. Vztrajnik. 21. Zatiči. 22. Vijaki. 23. Usmerjevalnik olja, zadaj. 24. Pokrov zadnjega ležaja ročične gredi. 25. Zatiči. 26. Pol obroček potisnega ležaja. 27. Lupina ležaja motorne gredi, spodnja. 28. Protiutež motorne gredi. 29. Vijak. 30. Pokrov ležaja ročične gredi. 31. Sklopni vijak. 32. Pokrov ležaja vijaka. 33. Ročična gred. 34. Protiutež, spredaj. 35. Ločilnik olja, spredaj. 36. Proti matica. 37. Škripec. 38. Vijaki.
Bat se nahaja znotraj obloge valja. S pomočjo batnega sornika je povezan z ojnico, katere spodnja glava je pritrjena na ojnico ojnice ročične gredi. Obloga valja je luknja v bloku ali litoželezna puša, ki se prilega bloku.
Obloga valja z blokom
Obloga valja je od zgoraj zaprta z glavo. Na bloku na dnu je pritrjena tudi ročična gred. Mehanizem pretvori linearno gibanje bata v rotacijsko gibanje ročične gredi. Enako vrtenje, zaradi katerega se na koncu vrtijo kolesa avtomobila.
Mehanizem za distribucijo plina je odgovoren za dovajanje mešanice hlapov goriva in zraka v prostor nad batom ter odstranjevanje produktov zgorevanja skozi ventile, ki se odprejo strogo v določenem trenutku.
Električni sistem je v prvi vrsti odgovoren za pripravo gorljive mešanice želene sestave. Naprave sistema shranjujejo gorivo, ga očistijo in zmešajo z zrakom, da se zagotovi priprava mešanice zahtevane sestave in količine. Sistem je odgovoren tudi za odstranjevanje produktov zgorevanja iz motorja.
Ko motor deluje, se toplota ustvari v količini, večji od tiste, ki jo lahko motor pretvori v mehansko energijo. Žal tako imenovani toplotni izkoristek niti najboljših primerov sodobnih motorjev ne presega 40%. Zato je treba v okolici odvajati veliko količino "odvečne" toplote. Prav to počne, odstranjuje toploto in vzdržuje stabilno delovno temperaturo motorja.
Sistem mazanja. To je samo v primeru: "Če ne namažete, ne boste šli." V motorjih z notranjim zgorevanjem je veliko število tornih enot in tako imenovanih drsnih ležajev: obstaja luknja, v njej se vrti gred. Mazanja ne bo, enota bo propadla zaradi trenja in pregrevanja.
Vžigalni sistem zasnovan tako, da v prostoru nad batom strogo v določenem trenutku zažge mešanico goriva in zraka. takega sistema ni. Tam gorivo pod določenimi pogoji vname spontano.
Video:
Sistem upravljanja motorja z elektronsko krmilno enoto (ECU) nadzoruje in koordinira sisteme motorja. Najprej je to priprava mešanice želene sestave in njen pravočasen vžig v valjih motorja.
Na naših cestah najpogosteje najdete avtomobile, ki porabijo bencin in dizelsko gorivo. Čas za električne avtomobile še ni prišel. Zato bomo upoštevali načelo delovanja motorja z notranjim zgorevanjem (ICE). Njegova posebnost je pretvorba eksplozijske energije v mehansko.
Pri delu z bencinskimi elektrarnami obstaja več načinov za oblikovanje mešanice goriv. V enem primeru se to zgodi v uplinjaču, nato pa se vse dovede v valje motorja. V drugem primeru se bencin vbrizga skozi posebne šobe (injektorji) neposredno v razdelilnik ali zgorevalno komoro.
Če želite popolnoma razumeti delovanje motorja z notranjim zgorevanjem, morate vedeti, da obstaja več vrst sodobnih motorjev, ki so dokazali svojo učinkovitost pri delovanju:
- bencinski motorji;
- dizelski motorji;
- plinske instalacije;
- plinsko-dizelske naprave;
- rotacijske možnosti.
Načelo delovanja ICE-jev teh vrst je praktično enako.
LEDENE kapi
Vsak vsebuje gorivo, ki eksplodira v zgorevalni komori, se razširi in potisne bat, nameščen na ročični gredi. Nadalje se to vrtenje prenese na kolesa avtomobila s pomočjo dodatnih mehanizmov in sklopov.
Kot primer bomo upoštevali bencinski štiritaktni motor, saj je prav on najpogostejša možnost za elektrarno v avtomobilih na naših cestah.
Torej ti:
- odprtina se odpre in zgorevalna komora se napolni s pripravljeno mešanico goriva
- komora je zatesnjena in njen volumen se med stiskanjem zmanjša
- mešanica eksplodira in potisne bat, ki sprejme impulz mehanske energije
- zgorevalna komora je osvobojena produktov zgorevanja
V vsaki od teh faz delovanja ICE poteka več sočasnih procesov. V prvem primeru je bat v najnižjem položaju, medtem ko so vsi ventili, ki dovajajo gorivo, odprti. Naslednja stopnja se začne s popolnim zapiranjem vseh lukenj in premikanjem bata v najvišji zgornji položaj. V tem primeru je vse stisnjeno.
Po ponovnem dosegu najvišjega položaja bata se na vžigalno svetilko pripne napetost in ustvari iskro, ki vžge mešanico za eksplozijo. Sila eksplozije potisne bat navzdol, medtem ko se odprtine odprejo in komora se očisti iz ostankov plina. Potem se vse ponovi.
Delovanje uplinjača
Nastajanje mešanice goriv v avtomobilih prve polovice prejšnjega stoletja je potekalo s pomočjo uplinjača. Da bi razumeli, kako deluje motor z notranjim zgorevanjem, morate vedeti, da so avtomobilski inženirji oblikovali sistem za gorivo tako, da je bila v zgorevalno komoro dovedena pripravljena zmes.
Naprava uplinjača
Njeno tvorbo je izvedel uplinjač. Bencin in zrak je zmešal v pravem razmerju in vse skupaj poslal v jeklenke. Ta relativna enostavnost zasnove sistema je omogočila, da je dolgo ostal nepogrešljiv del bencinskih enot. Toda kasneje so njegove pomanjkljivosti začele prevladati nad prednostmi in niso zagotavljale vedno večjih zahtev za avtomobile na splošno.
Slabosti uplinjačev:
- ekonomičnih načinov ni mogoče zagotoviti z nenadnimi spremembami načinov vožnje;
- prekoračitev mejnih vrednosti škodljivih snovi v izpušnih plinih;
- majhna moč avtomobilov zaradi neskladnosti pripravljene mešanice s stanjem avtomobila.
Te pomanjkljivosti so skušali nadomestiti z neposredno dobavo bencina skozi injektorje.
Delovanje brizgalnih motorjev
Načelo delovanja brizgalnega motorja je neposredno vbrizgavanje bencina v sesalni kolektor ali zgorevalno komoro. Vizualno je vse podobno delovanju dizelske naprave, ko je dovod odmerjen in le v valj. Edina razlika je v tem, da imajo vbrizgalne enote nameščene svečke.
Zasnova injektorja
Faze delovanja bencinskih motorjev z neposrednim vbrizgom se ne razlikujejo od verzije uplinjača. Razlika je le v kraju, kjer je nastala mešanica.
Zaradi te možnosti oblikovanja so zagotovljene prednosti takšnih motorjev:
- povečanje moči do 10% s podobnimi tehničnimi značilnostmi kot uplinjač;
- opazen prihranek pri bencinu;
- izboljšanje okoljske učinkovitosti glede emisij.
A s takšnimi prednostmi obstajajo tudi slabosti. Glavne so vzdrževanje, vzdrževanje in prilagajanje. Za razliko od uplinjačev, ki jih je mogoče samostojno razstaviti, sestaviti in prilagoditi, potrebujejo injektorji posebno drago opremo in veliko število različnih senzorjev, nameščenih v avtomobilu.
Metode vbrizga goriva
Med razvojem dovoda goriva v motor se je ta proces neprekinjeno približeval zgorevalni komori. V najsodobnejših motorjih z notranjim zgorevanjem se dovodna točka in izgorevalna točka združita. Zdaj se mešanica ne tvori več v uplinjaču ali sesalnem kolektorju, temveč se vbrizga neposredno v komoro. Upoštevajte vse možnosti za injekcijske naprave.
Možnost vbrizga v eno točko
Najenostavnejša zasnova je videti kot vbrizgavanje goriva skozi eno šobo v sesalni kolektor. Razlika s uplinjačem je v tem, da uplinjač dostavlja končno zmes. V različici z vbrizgom se gorivo dovaja skozi vbrizgalnik. Prednost je prihranek pri stroških.
Enotočkovna možnost dobave goriva
Ta metoda tvori tudi mešanico zunaj komore, vendar uporablja senzorje, ki se skozi sesalni kolektor napajajo neposredno do vsakega valja. To je bolj ekonomična možnost porabe goriva.
Neposredno vbrizgavanje v komoro
Ta možnost doslej najučinkoviteje uporablja zmogljivosti vbrizgavanja. Gorivo se razprši neposredno v komoro. Zaradi tega se raven škodljivih emisij zmanjša, avtomobil pa poleg večjega prihranka bencina dobi še povečano moč.
Povečana stopnja zanesljivosti sistema zmanjšuje negativni vpliv na vzdrževanje. Toda takšne naprave potrebujejo visokokakovostno gorivo.
Dovolj preprosto, kljub številnim podrobnostim, ki jih sestavlja. Oglejmo si to podrobneje.
Splošna naprava ICE
Vsak od motorjev ima valj in bat. V prvem se toplotna energija pretvori v mehansko energijo, ki lahko povzroči premikanje avtomobila. V samo eni minuti se ta postopek ponovi več stokrat, zaradi česar se ročična gred, ki zapusti motor, neprekinjeno vrti.
Motor stroja je sestavljen iz več kompleksov sistemov in mehanizmov, ki energijo pretvarjajo v mehansko delo.
Njegova osnova je:
distribucija plina;
ročični mehanizem.
Poleg tega v njem delujejo naslednji sistemi:
vžig;
hlajenje;
ročični mehanizem
Zahvaljujoč njemu se gibljivo gibanje ročične gredi spremeni v rotacijsko. Slednje se na vse sisteme prenaša lažje kot ciklično, še posebej, ker so končni prenosni člen kolesa. In delujejo z rotacijo.
Če avto ne bi bil vozilo na kolesih, potem ta mehanizem za premikanje morda ne bi bil potreben. Vendar je v primeru stroja delovanje ročične gredi v celoti upravičeno.
Mehanizem za distribucijo plina
Zahvaljujoč krmilnemu pasu delovna mešanica ali zrak vstopi v valje (odvisno od značilnosti tvorbe zmesi v motorju), nato se odstranijo izpušni plini in produkti zgorevanja.
Hkrati se izmenjava plinov zgodi v določenem času v določeni količini, organizirana v ciklih in zagotavlja visokokakovostno delovno mešanico ter največji učinek izpuščene toplote.
Sistem oskrbe
Zmes zrak / gorivo je zgorela v jeklenkah. Zadevni sistem njihovo dobavo ureja v strogi količini in sorazmerju. Obstaja zunanja in notranja tvorba zmesi. V prvem primeru se zrak in gorivo mešata zunaj valja, v drugem pa znotraj njega.
Sistem napajanja z zunanjim tvorjenjem mešanice ima posebno napravo, imenovano uplinjač. V njem se gorivo v zračnem okolju razprši in nato vstopi v jeklenke.
Avtomobil z notranjim sistemom za tvorbo mešanice se imenuje vbrizg in dizel. V njih so jeklenke napolnjene z zrakom, kamor se gorivo vbrizgava s posebnimi mehanizmi.
Vžigalni sistem
Tu pride do prisilnega vžiga delovne mešanice v motorju. Dizelske enote tega ne potrebujejo, saj se njihov postopek izvaja z visokim zrakom, ki dejansko postane vroče.
Iskra z električnim praznjenjem se uporablja predvsem v motorjih. Poleg tega pa lahko uporabimo tudi vžigalne cevi, ki vžgejo delovno zmes z gorečo snovjo.
Lahko ga zažgemo na druge načine. Toda najbolj praktičen je danes sistem električnih isker.
Začni
Ta sistem doseže vrtenje ročične gredi motorja ob zagonu. To je potrebno za začetek delovanja posameznih mehanizmov in samega motorja kot celote.
Za zagon se uporablja predvsem zaganjalnik. Zahvaljujoč njemu je postopek enostaven, zanesljiv in hiter. Možna pa je tudi različica pnevmatske enote, ki deluje na zalogi v sprejemnikih ali je opremljena z električno gnanim kompresorjem.
Najenostavnejši sistem je ročica, skozi katero se v motorju obrača ročična gred in začne delo vseh mehanizmov in sistemov. Do nedavnega so jo vsi vozniki vzeli s seboj. Vendar v tem primeru ne bi moglo biti govora o kakršnem koli udobju. Zato lahko danes vsakdo brez nje.
Hlajenje
Naloga tega sistema je vzdrževanje določene temperature obratovalne enote. Dejstvo je, da zgorevanje v jeklenkah mešanice poteka s sproščanjem toplote. Sklopi in deli motorjev se segrejejo in jih je treba nenehno hladiti, da lahko normalno delujejo.
Najpogostejši so tekoči in zračni sistemi.
Da se motor nenehno hladi, je potreben izmenjevalnik toplote. Pri motorjih s tekočo različico ima svojo vlogo radiator, ki je sestavljen iz številnih cevi za njegovo premikanje in prenos toplote na stene. Izpušni plini se še povečajo prek ventilatorja, ki je nameščen ob radiatorju.
V napravah z zračnim hlajenjem se uporabljajo rebraste površine najbolj vročih elementov, zaradi česar se površina prenosa toplote znatno poveča.
Ta hladilni sistem je neučinkovit in ga zato redko namestijo na sodobne avtomobile. Uporablja se predvsem na motociklih in majhnih motorjih z notranjim zgorevanjem, ki ne zahtevajo težkega dela.
Sistem mazanja
Mazanje delov je potrebno za zmanjšanje izgube mehanske energije, ki nastane v ročičnem mehanizmu in krmiljenju. Poleg tega postopek pomaga zmanjšati obrabo delov in zagotoviti nekaj hlajenja.
Mazanje v avtomobilskih motorjih se večinoma uporablja pod tlakom, kjer se olje dovaja po ceveh s pomočjo črpalke.
Nekatere elemente mažemo z brizganjem ali potopitvijo v olje.
Dvotaktni in štiritaktni motorji
Naprava motorja avtomobila prvega tipa se trenutno uporablja v precej ozkem obsegu: na mopedih, poceni motociklih, čolnih in plinskih kosilnicah. Njegova pomanjkljivost je izguba delovne mešanice med odstranjevanjem izpušnih plinov. Poleg tega prisilno pihanje in povečane zahteve glede toplotne stabilnosti izpušnega ventila povzročajo podražitev motorja.
V štiritaktnem motorju te pomanjkljivosti niso posledica prisotnosti mehanizma za distribucijo plina. Vendar ima ta sistem tudi svoje težave. Najboljše zmogljivosti motorja bodo dosežene v zelo ozkem območju vrtljajev motorne gredi.
Razvoj tehnologij in pojav elektronskih krmilnih enot sta omogočila rešitev tega problema. Notranja zgradba motorja zdaj vključuje elektromagnetno krmiljenje, s pomočjo katerega je izbran optimalni čas ventilov.
Načelo delovanja
ICE deluje na naslednji način. Potem ko delovna mešanica vstopi v zgorevalno komoro, jo stisne in vžge iskra. Pri zgorevanju v valju nastane super močan tlak, ki poganja bat. Začne se premikati proti spodnji mrtvi točki, ki je tretja poteza (po vstopu in stiskanju), imenovana močnostna kap. V tem času se po zaslugi bata motorna gred začne vrteti. Bat pa, ki se premika v zgornjo mrtvo točko, potiska izpušne pline, kar je četrta poteza motorja - izpuh.
Vsa štiritaktna dela so precej preprosta. Za lažje razumevanje splošne zgradbe avtomobilskega motorja in njegovega delovanja je priročno gledati video, ki nazorno prikazuje delovanje motorja z notranjim zgorevanjem.
Nastavitev
Mnogi lastniki avtomobilov, ki so navajeni svojega avtomobila, želijo od njega dobiti več, kot lahko ponudi. Zato je motor pogosto v ta namen uglašen, s čimer poveča svojo moč. To je mogoče storiti na več načinov.
Znano je na primer uglaševanje čipov, ko je z računalniškim reprogramiranjem motor nastavljen na bolj dinamično delovanje. Ta metoda ima tako privržence kot nasprotnike.
Bolj tradicionalna metoda je uglaševanje motorja, pri katerem se izvede nekaj sprememb motorja. Za to je zamenjana z bati in zanj primernimi ojnicami; nameščena je turbina; izvajajo se zapletene manipulacije z aerodinamiko itd.
Naprava avtomobilskega motorja ni tako zapletena. Zaradi velikega števila elementov, ki so vanj vključeni, in potrebe po njihovem medsebojnem usklajevanju, da bi kakršne koli spremembe imele želeni rezultat, je potrebna visoka strokovnost osebe, ki jih bo izvedla. Zato se pred odločitvijo o tem splača potruditi, da bi našli pravega mojstra svoje obrti.
