Cel i urządzenie silnika spalinowego

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-02-19 18:17

Od ponad stu lat silniki spalinowe są wykorzystywane jako napędy większości maszyn i mechanizmów. Na początku XX wieku zastąpiły one silnik parowy o spalaniu zewnętrznym. Silnik spalinowy jest obecnie najbardziej ekonomicznym i wydajnym spośród innych silników. Przyjrzyjmy się urządzeniu silnika spalinowego.

Historia stworzenia

Historia tych jednostek rozpoczęła się około 300 lat temu. To wtedy Leonardo Da Vinci opracował pierwszy rysunek prymitywnego silnika. Rozwój tej jednostki dał impuls do montażu, testowania i ciągłego doskonalenia silnika spalinowego.

W 1861 roku, zgodnie z rysunkami, które Da Vinci zostawił światu, stworzyli pierwszy silnik dwusuwowy. W tamtym czasie nikt nie przypuszczał, że wszystkie samochody i inne urządzenia będą wyposażone w takie instalacje, chociaż wówczas na sprzęcie kolejowym wykorzystywano agregaty parowe.

Pierwsze zastosowanie silników spalinowych w samochodach,był Henry Ford. Jako pierwszy napisał książkę o budowie i działaniu silnika spalinowego. Ford jako pierwszy obliczył sprawność tych silników.

Klasyfikacja silników spalinowych

W procesie rozwoju urządzenie silnika spalinowego stało się bardziej skomplikowane. Jego cel jednak pozostał ten sam. Istnieje kilka głównych typów silników spalinowych, które są obecnie najbardziej wydajne.

Najpierw pod względem wydajności i ekonomiczności - jednostki tłokowe. W zespołach tych energia wytworzona ze spalania mieszanki paliwowej jest zamieniana na ruch poprzez układ korbowodów i wał korbowy.

Ogólny układ gaźnikowego silnika spalinowego nie różni się od innych silników. Ale palna mieszanina jest przygotowywana bezpośrednio w gaźniku. Wtrysk odbywa się do wspólnego kolektora, skąd pod wpływem podciśnienia mieszanina wchodzi do cylindrów, gdzie następnie zapala się od wyładowania elektrycznego na świecy.

Silnik wtryskowy różni się od silnika gaźnikowego tym, że paliwo jest dostarczane do każdego cylindra bezpośrednio przez oddzielne dysze. Następnie, po zmieszaniu benzyny z powietrzem, paliwo jest zapalane przez iskrę świecy.

Silnik Diesla różni się od benzyny. Rozważmy krótko urządzenie z silnikiem spalinowym Diesla. Do zapłonu nie używa się świec. To paliwo zapala się pod wysokim ciśnieniem. W rezultacie silnik wysokoprężny się nagrzewa. Temperatura jest wyższa niż temperatura spalania. Wtrysk odbywa się za pomocą dysz.

Silniki wirnikowo-tłokowe również należą do silników spalinowych. W tych jednostkach energia cieplna zspalanie paliwa wpływa na wirnik. Ma specjalny kształt i specjalny profil. Trajektoria ruchu wirnika jest planetarna (element znajduje się w specjalnej komorze). Wirnik pełni jednocześnie ogromną liczbę funkcji - jest to dystrybucja gazu, funkcja wału korbowego i tłoka.

Istnieją również silniki spalinowe z turbiną gazową. W tych jednostkach energia cieplna jest przetwarzana przez wirnik z łopatkami w kształcie klina. Mechanizmy te powodują, że turbina się obraca.

Silniki tłokowe są uważane za najbardziej niezawodne, łatwe w utrzymaniu i ekonomiczne. Obrotowe praktycznie nie są stosowane w masowej technologii motoryzacyjnej. Teraz tylko japońska Mazda produkuje modele samochodów wyposażone w silniki z tłokami obrotowymi. Doświadczone samochody z silnikami z turbiną gazową były produkowane przez Chryslera w latach 60., a potem żaden producent samochodów nie wrócił do tych instalacji. W Związku Radzieckim niektóre modele czołgów i okrętów desantowych były przez krótki czas wyposażone w silniki z turbiną gazową. Ale wtedy postanowiono zrezygnować z takich bloków energetycznych. Dlatego rozważamy urządzenia z silnikiem spalinowym - są one najbardziej popularne i wydajne.

Urządzenie ICE

Kilka systemów jest połączonych w obudowie silnika. To blok cylindrów, w którym znajdują się same komory spalania. W tym ostatnim spala się mieszanka paliwowa. Ponadto silnik składa się z mechanizmu korbowego zaprojektowanego do przekształcania energii tłoków w obrót wału korbowego. W budynku władzyJednostka posiada również mechanizm dystrybucji gazu. Jego zadaniem jest zapewnienie terminowego otwierania i zamykania zaworów ssących i wydechowych. Silnik nie będzie mógł pracować bez układu wtrysku, zapłonu i układu wydechowego.

Podczas uruchamiania jednostki napędowej mieszanina paliwa i powietrza jest dostarczana do cylindrów przez otwarte zawory wlotowe. Jest następnie zapalany przez wyładowanie elektryczne na świecy zapłonowej. Gdy mieszanina zapali się, a gazy zaczną się rozszerzać, ciśnienie na tłoku wzrośnie. Ten ostatni zostanie wprawiony w ruch i spowoduje obrót wału korbowego.

Konstrukcja i działanie silnika spalinowego są takie, że silnik pracuje w określonych cyklach. Cykle te są stale powtarzane z dużą częstotliwością. Zapewnia to ciągły obrót wału korbowego.

Zasada działania dwusuwowych silników spalinowych

Po uruchomieniu silnika tłok, napędzany obrotem wału korbowego, zaczyna się poruszać. Gdy osiągnie najniższy punkt i zacznie się poruszać w górę, paliwo jest dostarczane do cylindra.

Podczas ruchu w górę tłok ściska mieszankę. Kiedy osiągnie górny martwy punkt, świeca zapłonowa zapala mieszankę z powodu wyładowania elektrycznego. Gazy natychmiast rozszerzają się i naciskają tłok w dół.

Następnie otwiera się zawór wydechowy cylindra, a produkty spalania opuszczają cylindry do układu wydechowego. Następnie, ponownie osiągając dolny punkt, tłok zacznie poruszać się w górę. Wał korbowy wykona jeden obrót.

Kiedy zaczyna się nowyruchu tłoka, zawory wlotowe otworzą się ponownie i mieszanka paliwowa zostanie dostarczona. Zajmie całą objętość, jaką zajmowały produkty spalania, a cykl powtórzy się ponownie. Ze względu na to, że tłoki w takich silnikach pracują tylko w dwóch cyklach, wykonuje się mniej ruchów, w przeciwieństwie do czterosuwowego silnika spalinowego. Zmniejszone straty tarcia. Ale te silniki stają się coraz gorętsze.

W dwusuwowych jednostkach napędowych tłok pełni również rolę mechanizmu dystrybucji gazu. W trakcie ruchu otwierają się i zamykają otwory do wlotu mieszanki paliwowej i uwalniania spalin. Najgorsza wymiana gazowa w porównaniu do silników czterosuwowych jest główną wadą takich silników. W czasie spalin następuje znaczna utrata mocy.

Obecnie silniki dwusuwowe są używane w motorowerach, skuterach, łodziach, piłach benzynowych i innych pojazdach o małej mocy.

Czterosuwowy

Urządzenie tego typu silnika spalinowego różni się nieco od dwusuwowego. Nieco inna jest też zasada działania. Na jeden obrót wału korbowego są cztery skoki.

Pierwszym krokiem jest dostarczenie palnej mieszanki do cylindra silnika. Silnik pod wpływem podciśnienia zasysa mieszankę do cylindra. Tłok w cylindrze w tym momencie opada. Zawór wlotowy jest otwarty, a rozpylona benzyna i powietrze dostaną się do komory spalania.

Następny jest skok sprężania. Zawór wlotowy zamyka się, a tłok porusza się w górę. W takim przypadku mieszanina w cylindrze jest znacznie ściśnięta. Pod wpływem ciśnienia mieszaninarozgrzewka. Ciśnienie zwiększa koncentrację.

Następuje trzeci cykl pracy. Gdy tłok prawie osiągnie górne położenie, uruchamia się układ zapłonowy. Na świecę wskakuje iskra i mieszanina zapala się. Na skutek chwilowego rozprężenia gazów i rozproszenia energii wybuchu tłok pod ciśnieniem przesuwa się w dół. Ten cykl w działaniu silnika czterosuwowego jest głównym. Pozostałe trzy środki nie wpływają na tworzenie dzieła i mają charakter pomocniczy.

W czwartym cyklu rozpoczyna się faza uwalniania. Gdy tłok dotrze do dna komory spalania, zawór wydechowy otwiera się i spaliny najpierw wychodzą do układu wydechowego, a następnie do atmosfery.

Oto urządzenie i zasada działania czterosuwowego silnika spalinowego, który jest montowany pod maską większości samochodów.

Systemy pomocnicze

Zbadaliśmy urządzenie silnika spalinowego. Ale żaden silnik nie mógłby działać, gdyby nie był wyposażony w dodatkowe systemy. Porozmawiamy o nich poniżej.

Zapalenie

Ten system jest częścią wyposażenia elektrycznego. Jest przeznaczony do tworzenia iskier, które zapalają mieszankę paliwową.

System zawiera akumulator i generator, blokadę zapłonu, cewkę i specjalne urządzenie - rozdzielacz zapłonu.

Układ dolotowy

Konieczne jest, aby silnik mógł wejść bez żadnych przerwpowietrze. Do wytworzenia mieszanki potrzebny jest tlen. Sama benzyna się nie pali. Należy zauważyć, że w gaźnikach wlot to tylko filtr i kanały powietrzne. Układ dolotowy nowoczesnych samochodów jest bardziej złożony. Zawiera wlot powietrza w postaci rurek, filtr, przepustnicę i kolektor dolotowy.

System zasilania

Z zasady działania silnika spalinowego wiemy, że silnik musi coś spalić. Jest to benzyna lub olej napędowy. Układ zasilania zapewnia dopływ paliwa podczas pracy silnika.

W najbardziej prymitywnym przypadku system ten składa się ze zbiornika, a także przewodu paliwowego, filtra i pompy, które dostarczają paliwo do gaźnika. W samochodach z wtryskiem układ zasilania jest sterowany przez ECU.

Układ smarowania

Układ smarowania obejmuje pompę oleju, miskę olejową i filtr oleju. Silniki wysokoprężne i benzynowe o dużej mocy mają również chłodnicę do czyszczenia smaru. Pompa jest napędzana wałem korbowym.

Wniosek

To właśnie jest silnik spalinowy. Zbadaliśmy urządzenie i zasadę jego działania, i teraz jest jasne, jak działa samochód, piła łańcuchowa lub generator diesla.