Městský vzdělávací ústav
Střední škola №6
Esej o fyzice na téma:
Vnitřní spalovací motory. Jejich výhody a nevýhody.
Žák 8. třídy „A“.
Alexandra Butrinová
Učitel: Shulpina Taisiya Vladimirovna
1. Úvod……………………………………………………………….. Strana 3
1.1 Účel práce
1.2 Úkoly
2. Hlavní část.
2.1.Historie vzniku spalovacích motorů………………. Strana 4
2.2 Obecné uspořádání spalovacích motorů……………… Strana 7
2.2.1. Zařízení dvoudobých a čtyřdobých motorů
vnitřní spalování;……………………………………….…………………..Strana 15
2.3 Moderní spalovací motory.
2.3.1. Nová konstrukční řešení implementovaná do spalovacího motoru;………………………………………………………………………………P. 21
2.3.2. Úkoly, před kterými stojí designéři…………………………S.22
2.4. Výhody a nevýhody oproti jiným typům spalovacích motorů …………………………………………………………..S.23
2.5. Použití spalovacího motoru..………………………….P.25
3. Uzavřeno …………………………………………………………………. Strana 26
4. Seznam referencí……………………………………………………….. Strana 27
5. Přihlášky …………………………………………………………………………. Strana 28
1. Úvod.
1.1. Cíl práce:
Analyzujte objevy a úspěchy vědců o vynálezu a aplikaci spalovacího motoru (D.V.S.), mluvte o jeho výhodách a nevýhodách.
1.2. úkoly:
1. Prostudujte si potřebnou literaturu a vypracujte materiál
2. Proveďte teoretický výzkum (D.V.S.)
3. Zjistěte, který z (D.V.S.) je lepší.
2. Hlavní část.
2.1 .Historie spalovacího motoru .
Projekt prvního spalovacího motoru (ICE) patří slavnému vynálezci hodinové kotvy Christianu Huygensovi a byl navržen již v 17. století. Zajímavostí je, že jako palivo se měl používat střelný prach a k samotnému nápadu ho přimělo dělostřelecké dělo. Všechny pokusy Denise Papina postavit stroj na tomto principu byly neúspěšné. Historicky první funkční spalovací motor si nechal patentovat v roce 1859 belgický vynálezce Jean Joseph Etienne Lenoir.(obr.č.1)
Motor Lenoir má nízkou tepelnou účinnost, navíc oproti jiným pístovým spalovacím motorům měl extrémně nízký výkon odebraný na jednotku zdvihového objemu válce.
18litrový motor vyvinul pouze 2 koňské síly. Tyto nedostatky byly způsobeny tím, že motor Lenoir před zážehem nestlačuje palivovou směs. Stejný výkon jako Ottoův motor (v jehož cyklu byl zajištěn speciální kompresní zdvih) vážil několikrát méně a byl mnohem kompaktnější.
Ani zjevné výhody Lenoirova motoru - relativně nízká hlučnost (důsledek výfukových plynů při téměř atmosférickém tlaku) a nízká úroveň vibrací (důsledek rovnoměrnějšího rozložení zdvihů v průběhu cyklu) mu nepomohly obstát v konkurenci. .
Během provozu motorů se však ukázalo, že spotřeba plynu na koňskou sílu je 3 metry krychlové. za hodinu v místě předpokládaných cca 0,5 metru krychlového. Účinnost Lenoirova motoru byla pouze 3,3 %, zatímco parní stroje té doby dosahovaly účinnosti 10 %.
V roce 1876 vystavovali Otto a Langen na druhé světové výstavě v Paříži nový motor 0,5 hp (obr. č. 2)
Obr.2 Motor Otto
Přes nedokonalost konstrukce tohoto motoru, připomínajícího první parně-atmosférické stroje, vykazoval na tehdejší dobu vysokou účinnost; spotřeba plynu byla 82 metrů krychlových/m. na koňskou sílu za hodinu a účinnost. činil 14 %. Za 10 let bylo vyrobeno asi 10 000 takových motorů pro malý průmysl.
V roce 1878 Otto postavil čtyřdobý motor založený na myšlence Boudet-Roche. Současně s využitím plynu jako paliva se začala rozvíjet myšlenka použití benzínových par, benzínu, nafty jako materiálu pro hořlavou směs a od 90. let petroleje. Spotřeba paliva u těchto motorů byla asi 0,5 kg na koňskou sílu za hodinu.
Od té doby se spalovací motory (D.V.S.) měnily v konstrukci, podle principu činnosti, materiálů použitých při výrobě. Spalovací motory se staly výkonnějšími, kompaktnějšími, lehčími, ale stále ve spalovacím motoru se z každých 10 litrů paliva spotřebují na užitečnou práci jen asi 2 litry, zbývajících 8 litrů se vyplýtvá. To znamená, že účinnost spalovacího motoru je pouze 20 %.
2. 2. Obecné uspořádání spalovacího motoru.
Jádrem každého D.V.S. spočívá pohyb pístu ve válci pod vlivem tlaku plynů, které vznikají při spalování palivové směsi, dále jen pracovní. V tomto případě samotné palivo nehoří. Hoří pouze jeho páry smíchané se vzduchem, které jsou pracovní směsí pro spalovací motor. Pokud tuto směs zapálíte, okamžitě vyhoří a znásobí svůj objem. A pokud umístíte směs do uzavřeného objemu a jednu stěnu uděláte pohyblivou, pak na tuto stěnu
vznikne obrovský tlak, který stěnu posune.
D.V.S. používané na osobních automobilech se skládají ze dvou mechanismů: kliky a rozvodu plynu a dále z následujících systémů:
výživa;
· uvolnění naplněných plynů;
· zapálení;
chlazení;
maziva.
Hlavní detaily spalovacího motoru:
Hlava válce
· válce;
· písty;
· pístní kroužky;
Pístní čepy
· spojovací tyče;
· klikový hřídel;
setrvačník
vačkový hřídel s vačkami;
· ventily;
· zapalovací svíčka.
Většina moderních vozů malé a střední třídy je vybavena čtyřválcovými motory. Existují motory většího objemu - s osmi nebo i dvanácti válci (obr. 3). Čím větší motor, tím výkonnější a vyšší spotřeba paliva.
Princip činnosti spalovacího motoru je nejjednodušší zvážit na příkladu jednoválcového benzínového motoru. Takový motor se skládá z válce s vnitřním zrcadlovým povrchem, ke kterému je přišroubována odnímatelná hlava. Válec obsahuje válcový píst - sklo, skládající se z hlavy a obruby (obr. 4). Píst má drážky, ve kterých jsou instalovány pístní kroužky. Zajišťují těsnost prostoru nad pístem a zabraňují pronikání plynů vznikajících při provozu motoru pod píst. Pístní kroužky navíc zabraňují vnikání oleje do prostoru nad pístem (olej je určen k mazání vnitřního povrchu válce). Jinými slovy, tyto kroužky plní roli těsnění a dělí se na dva typy: kompresní (ty, které nepropouštějí plyny) a olejové škrabky (zabraňují vniknutí oleje do spalovací komory) (obr. 5).
Rýže. 3. Uspořádání válců v motorech různých uspořádání:
a - čtyřválec; b - šestiválec; c - dvanáctiválec (α - úhel odklonu)
Rýže. 4. Píst
Směs benzinu a vzduchu, připravená karburátorem nebo vstřikovačem, se dostává do válce, kde je stlačena pístem a zapálena jiskrou ze zapalovací svíčky. Hořením a rozpínáním způsobí pohyb pístu dolů.
Tepelná energie se tak přeměňuje na mechanickou energii.
Rýže. 5. Píst s ojnicí:
1 - sestava ojnice; 2 - kryt ojnice 3 - vložka ojnice; 4 - matice šroubu; 5 - šroub krytu ojnice; 6 - ojnice; 7 - pouzdro ojnice; 8 - pojistné kroužky; 9 - pístní čep; 10 - píst; 11 - kroužek na stírání oleje; 12, 13 - kompresní kroužky
Následuje přeměna zdvihu pístu na rotaci hřídele. K tomu je píst pomocí čepu a ojnice otočně spojen s klikou klikového hřídele, která se otáčí na ložiskách instalovaných v klikové skříni motoru (obr. 6).
Rýže. 6 Klikový hřídel se setrvačníkem:
1 - klikový hřídel; 2 - vložka ojničního ložiska; 3 - perzistentní polokroužky; 4 - setrvačník; 5 - podložka upevňovacích šroubů setrvačníku; 6 - vložky prvního, druhého, čtvrtého a pátého hlavního ložiska; 7 - vložka centrálního (třetího) ložiska
V důsledku pohybu pístu ve válci shora dolů a zpět přes ojnici se klikový hřídel otáčí.
Horní úvrať (TDC) je nejvyšší poloha pístu ve válci (tedy místo, kde se píst přestane pohybovat nahoru a je připraven začít se pohybovat dolů) (viz obr. 4).
Nejnižší poloha pístu ve válci (tedy místo, kde se píst přestane pohybovat dolů a je připraven začít se pohybovat nahoru) se nazývá dolní úvrať (BDC) (viz obr. 4).
Vzdálenost mezi krajními polohami pístu (od TDC k BDC) se nazývá zdvih pístu.
Jak se píst pohybuje shora dolů (z TDC do BDC), objem nad ním se mění z minima na maximum. Minimální objem ve válci nad pístem, když je na TDC, je spalovací komora.
A objem nad válcem, když je na BDC, se nazývá pracovní objem válce. Celkový pracovní objem všech válců motoru, vyjádřený v litrech, se nazývá pracovní objem motoru. Celkový objem válce je součtem jeho pracovního objemu a objemu spalovací komory v okamžiku, kdy je píst v BDC.
Důležitou charakteristikou spalovacího motoru je jeho kompresní poměr, který je definován jako poměr celkového objemu válce k objemu spalovacího prostoru. Kompresní poměr ukazuje, kolikrát je směs vzduchu a paliva vstupující do válce stlačena, když se píst pohybuje z BDC do TDC. U benzínových motorů je kompresní poměr v rozmezí 6–14, u dieselových motorů - 14–24. Kompresní poměr do značné míry určuje výkon motoru a jeho účinnost a také významně ovlivňuje toxicitu výfukových plynů.
Výkon motoru se měří v kilowattech nebo koňských silách (běžněji se používá). Zároveň 1l. S. se rovná přibližně 0,735 kW. Jak jsme si již řekli, provoz spalovacího motoru je založen na využití tlakové síly plynů vznikajících při spalování směsi vzduch-palivo ve válci.
U benzinových a plynových motorů se směs zapaluje zapalovací svíčkou (obr. 7), u vznětových motorů se zapaluje kompresí.
Rýže. 7 Zapalovací svíčka
Při běhu jednoválcového motoru se jeho klikový hřídel otáčí nerovnoměrně: v okamžiku spalování hořlavé směsi prudce zrychluje a po zbytek času zpomaluje. Pro zlepšení rovnoměrnosti otáčení na klikovém hřídeli, vycházejícím ze skříně motoru, je upevněn masivní kotouč - setrvačník (viz obr. 6). Když motor běží, setrvačník se otáčí.
2.2.1. Dvoutaktní a čtyřtaktní zařízení
vnitřní spalovací motory;
Dvoudobý motor je pístový spalovací motor, u kterého pracovní proces v každém z válců probíhá jednou otáčkou klikového hřídele, tedy dvěma zdvihy pístu. Kompresní a zdvihové zdvihy u dvoudobého motoru probíhají stejně jako u čtyřdobého motoru, ale procesy čištění a plnění válce jsou kombinované a neprobíhají v rámci jednotlivých zdvihů, ale v krátkém čase, kdy píst je blízko dolní úvrati (obr. 8).
Obr.8 Dvoudobý motor
Vzhledem k tomu, že u dvoudobého motoru se stejným počtem válců a počtem otáček klikového hřídele dochází k pracovním zdvihům dvakrát častěji, je litrový výkon dvoudobých motorů vyšší než u čtyřdobých motorů. zdvihové motory - teoreticky dvakrát, v praxi 1,5-1,7krát, protože část užitečného zdvihu pístu je obsazena procesy výměny plynů a samotná výměna plynu je méně dokonalá než u čtyřdobých motorů.
Na rozdíl od čtyřdobých motorů, kde vytlačování výfukových plynů a nasávání čerstvé směsi provádí samotný píst, se u dvoudobých motorů výměna plynu provádí přívodem pracovní směsi nebo vzduchu (u dieselových motorů) do válce pod tlakem vytvořeným vyplachovacím čerpadlem a samotný proces výměny plynu se nazývá - čištění. Během procesu vyplachování čerstvý vzduch (směs) vytlačuje produkty spalování ven z válce do výfukových orgánů a zaujímá jejich místo.
Podle způsobu organizace pohybu proudů proplachovacího vzduchu (směsí) se dvoudobé motory rozlišují s obrysovým a přímým proplachováním.
Čtyřdobý motor je pístový spalovací motor, ve kterém je pracovní proces v každém z válců ukončen ve dvou otáčkách klikového hřídele, tedy ve čtyřech zdvihech pístu (zdvih). Tyto beaty jsou:
První zdvih - vstup:
Během tohoto cyklu se píst pohybuje z TDC do BDC. Sací ventil je otevřen a výfukový ventil je uzavřen. Prostřednictvím sacího ventilu se válec plní hořlavou směsí, dokud píst není v BDC, to znamená, že jeho další pohyb směrem dolů je nemožný. Z toho, co bylo řečeno dříve, již víme, že pohyb pístu ve válci s sebou nese pohyb kliky, a tedy otáčení klikového hřídele a naopak. Takže při prvním zdvihu motoru (když se píst pohybuje z TDC do BDC) se klikový hřídel otočí o půl otáčky (obr. 9).
Obr.9 První zdvih - sání
Druhý krok - komprese .
Poté, co směs vzduchu a paliva připravená karburátorem nebo vstřikovačem vstoupí do válce, smísí se se zbytky výfukových plynů a sací ventil se za ním uzavře, začne fungovat. Nyní nastal okamžik, kdy pracovní směs naplnila válec a není kam jít: sací a výfukové ventily jsou bezpečně uzavřeny. V tomto okamžiku se píst začne pohybovat zdola nahoru (z BDC do TDC) a snaží se přitlačit pracovní směs proti hlavě válců. Jak se však říká, vymazat tuto směs do prášku se mu nepodaří, protože píst
nemůže, ale vnitřní prostor válce je navržen tak (a podle toho je umístěn klikový hřídel a zvoleny rozměry kliky), aby nad pístem umístěným na TDC byl vždy, ne-li příliš velký, ale volný prostor - spalovací komora. Na konci kompresního zdvihu vzroste tlak ve válci na 0,8–1,2 MPa a teplota dosáhne 450–500 °C. (obr.10)
Obr.10 Druhý cyklus - komprese
Třetí cyklus - pracovní zdvih (hlavní)
Třetí cyklus je nejdůležitější okamžik, kdy se tepelná energie přeměňuje na mechanickou energii. Na začátku třetího zdvihu (a vlastně na konci kompresního zdvihu) se pomocí zapalovací svíčky zapálí hořlavá směs (obr. 11)
Obr. 11. Třetí cyklus, pracovní zdvih.
Čtvrtý takt – uvolnění
Během tohoto procesu je sací ventil uzavřen a výfukový ventil je otevřený. Píst pohybující se zdola nahoru (z BDC do TDC) tlačí výfukové plyny zbývající ve válci po spalování a expanzi přes otevřený výfukový ventil do výfukového kanálu (obr. 12).
Obr.12 Uvolnění.
Všechny čtyři cykly se periodicky opakují ve válci motoru, čímž je zajištěn jeho nepřetržitý provoz, a nazývají se pracovní cyklus.
2.3 Moderní spalovací motory.
2.3.1. Nová konstrukční řešení implementovaná do spalovacího motoru.
Od dob Lenoira do současnosti prošel spalovací motor velkými změnami. Změnil se jejich vzhled, zařízení, síla. Již mnoho let se konstruktéři po celém světě snaží zvýšit účinnost spalovacího motoru s menším množstvím paliva, aby dosáhli většího výkonu. Prvním krokem k tomu byl rozvoj průmyslu, vznik přesnějších obráběcích strojů pro výrobu DVS, zařízení, objevily se nové (lehké) kovy. Další kroky při výrobě motorů závisely na vlastnictví motorů. V autě budovy byly zapotřebí výkonné, ekonomické, kompaktní, snadno udržovatelné a odolné motory. Při stavbě lodí, traktorů by byly potřeba trakční motory s velkou výkonovou rezervou (hlavně dieselové motory), v letectví výkonné, bezporuchové, odolné motory.
Pro dosažení výše uvedených parametrů bylo použito vysokootáčkových a nízkootáčkových. U všech motorů se zase měnily kompresní poměry, objemy válců, časování ventilů, počet sacích a výfukových ventilů na válec a způsoby dodávání směsi do válce. První motory byly dvouventilové, směs byla přiváděna přes karburátor, složený z difuzoru vzduchu, škrticí klapky a kalibrované palivové trysky. Karburátory byly rychle modernizovány a přizpůsobovaly se novým motorům a jejich provozním režimům. Hlavním úkolem karburátoru je příprava hořlavé směsi a její přívod do sběrného potrubí motoru. Dále byly použity další metody pro zvýšení výkonu a účinnosti spalovacího motoru.
2.3.2. Výzvy, kterým čelí designéři.
Technologický pokrok pokročil tak daleko, že se spalovací motory změnily téměř k nepoznání. Kompresní poměry ve válcích spalovacího motoru se zvýšily na 15 kg/cm2 u benzínových motorů a až 29 kg/cm2 u vznětových motorů. Počet ventilů narostl na 6 na válec, z malých objemů motoru odebírají výkon, který vydávaly velkoobjemové motory, např.: 120 koní je odebráno z motoru 1600 ccm a 2400 ccm z motoru. až 200 hp S tím vším jsou požadavky na D.V.S. se každým rokem zvyšuje. Souvisí to s chutí spotřebitele. Na motory se vztahují požadavky týkající se snižování škodlivých plynů. V současné době je v Rusku zavedena norma EURO-3 a v evropských zemích norma EURO-4. To donutilo konstruktéry po celém světě přejít na nový způsob přívodu paliva, ovládání, chodu motoru. V naší době za dílo D.V.S. řídí, řídí, mikroprocesor. Výfukové plyny jsou dodatečně spalovány různými typy katalyzátorů. Úkolem moderních konstruktérů je následující: potěšit spotřebitele vytvořením motorů s potřebnými parametry a splnit normy EURO-3, EURO-4.
2.4. Výhody a nevýhody
oproti jiným typům spalovacích motorů.
Posouzení výhod a nevýhod D.V.S. s jinými typy motorů je potřeba porovnávat konkrétní typy motorů.
2.5. Použití spalovacího motoru.
D.V.S. používá se v mnoha vozidlech a v průmyslu. Dvoudobé motory se používají tam, kde je důležitá malá velikost, ale spotřeba paliva je relativně nedůležitá, jako jsou motocykly, malé motorové čluny, řetězové pily a motorizované nářadí. Čtyřtaktní motory jsou instalovány na drtivé většině ostatních vozidel.
3. Závěr.
Rozebírali jsme objevy a úspěchy vědců v problematice vynálezu spalovacích motorů, zjišťovali jsme, jaké jsou jejich výhody a nevýhody.
4. Seznam literatury.
1. Spalovací motory, díl 1-3, Moskva.. 1957.
2. Třída z fyziky 8. A.V. Peryshkin.
3. Wikipedie (volná encyklopedie)
4. Časopis "Za volantem"
5. Velká referenční příručka pro studenty 5.–11. ročníku. Moskva. Nakladatelství Drofa.
5. Aplikace
Obr. 1 http://images.yandex.ru
Obr.2 http://images.yandex.ru
Obr.3 http://images.yandex.ru
Obr.4 http://images.yandex.ru
Obr.5 http://images.yandex.ru
Obr.6 http://images.yandex.ru
Obr.7 http://images.yandex.ru
Obr.8 http://images.yandex.ru
Obr.9 http://images.yandex.ru
Obr.10 http://images.yandex.ru
Obr.11 http://images.yandex.ru
Obr.12 http://images.yandex.ru
Osvětlovací plyn byl však vhodný nejen pro svícení.
Zásluhu na vytvoření komerčně úspěšného spalovacího motoru má belgický mechanik Jean Étienne Lenoir. Při práci v galvanovně přišel Lenoir s nápadem, že by směs vzduchu a paliva v plynovém motoru mohla být zapálena elektrickou jiskrou, a rozhodl se na základě této myšlenky postavit motor. Po vyřešení problémů, které se objevily na cestě (těsný zdvih a přehřátí pístu, vedoucí k zaseknutí), po promyšlení systému chlazení a mazání motoru vytvořil Lenoir funkční spalovací motor. V roce 1864 bylo vyrobeno více než tři sta těchto motorů různých objemů. Když Lenoir zbohatla, přestala pracovat na dalším vylepšování svého vozu, a to předurčilo její osud - z trhu ji vytlačil pokročilejší motor vytvořený německým vynálezcem Augustem Otto, který získal patent na vynález svého plynu. model motoru v roce 1864.
V roce 1864 uzavřel německý vynálezce Augusto Otto dohodu s bohatým inženýrem Langenem o realizaci jeho vynálezu - vznikla společnost "Otto and Company". Otto ani Langen neměli dostatečné znalosti elektrotechniky a opustili elektrické zapalování. Zapálily se otevřeným plamenem přes trubici. Válec Ottova motoru byl na rozdíl od Lenoirova motoru svislý. Otočný hřídel byl umístěn nad válcem na boku. Princip činnosti: otočný hřídel nadzdvihl píst o 1/10 výšky válce, v důsledku čehož se pod pístem vytvořil řidší prostor a nasál se směs vzduchu a plynu. Směs se pak vznítila. Při explozi se tlak pod pístem zvýšil přibližně na 4 atm. Působením tohoto tlaku se píst zvedl, objem plynu se zvětšil a tlak klesl. Píst nejprve pod tlakem plynu a poté setrvačností stoupal, až se pod ním vytvořilo vakuum. Energie spáleného paliva tak byla v motoru využita s maximální úplností. To byl Ottov hlavní původní nález. Pracovní zdvih pístu směrem dolů začal vlivem atmosférického tlaku a poté, co tlak ve válci dosáhl atmosférického tlaku, se otevřel výfukový ventil a píst svou hmotou vytlačil výfukové plyny. Díky úplnější expanzi spalin byla účinnost tohoto motoru výrazně vyšší než účinnost Lenoirova motoru a dosáhla 15%, to znamená, že překonala účinnost nejlepších parních strojů té doby. Kromě toho byly Otto motory téměř pětkrát hospodárnější než motory Lenoir, okamžitě se staly velmi žádanými. V dalších letech se jich vyrobilo kolem pěti tisíc. Navzdory tomu Otto tvrdě pracoval na vylepšení jejich designu. Brzy byl použit převod klikou a tyčí. Nejvýznamnější z jeho vynálezů však přišel v roce 1877, kdy Otto získal patent na nový čtyřdobý motor. Tento cyklus je dodnes základem provozu většiny plynových a benzínových motorů.
Typy spalovacích motorů
pístový motor
rotační spalovací motor
Spalovací motor s plynovou turbínou
- Pístové motory - spalovací prostor je obsažen ve válci, kde se tepelná energie paliva přeměňuje na mechanickou energii, která se pomocí klikového mechanismu přeměňuje z translačního pohybu pístu na pohyb rotační.
ICE jsou klasifikovány:
a) Podle účelu - dělí se na dopravní, stacionární a speciální.
b) Podle druhu použitého paliva - lehká kapalina (benzín, plyn), těžká kapalina (nafta, lodní topný olej).
c) Podle způsobu tvorby hořlavé směsi - vnější (karburátor, vstřikovač) a vnitřní (ve válci motoru).
d) Podle způsobu zapalování (s nuceným zapalováním, s kompresním zapalováním, kalorizací).
e) Podle umístění válců se dělí na řadové, svislé, protilehlé s jedním a dvěma klikovými hřídeli, ve tvaru V s horním a dolním klikovým hřídelem, ve tvaru VR a ve tvaru W, jednořadé a dvojité -řadý hvězdicový, H, dvouřadý s paralelními klikovými hřídeli, "dvojitý vějíř", kosočtverečný, třípaprskový a některé další.
Benzín
Benzínový karburátor
Pracovní cyklus čtyřdobých spalovacích motorů trvá dvě úplné otáčky kliky, sestávající ze čtyř samostatných zdvihů:
- přívod,
- komprese náboje,
- pracovní zdvih a
- uvolnit (výfuk).
Změnu pracovních cyklů zajišťuje speciální mechanismus distribuce plynu, nejčastěji je reprezentován jedním nebo dvěma vačkovými hřídeli, soustavou tlačníků a ventilů, které přímo zajišťují změnu fáze. Některé motory s vnitřním spalováním používají pro tento účel objímky cívky (Ricardo), které mají sací a/nebo výfukové otvory. Komunikace dutiny válce s kolektory byla v tomto případě zajištěna radiálními a rotačními pohyby cívkového pouzdra, otevírajícího požadovaný kanál s okny. Vzhledem ke zvláštnostem dynamiky plynů - setrvačnost plynů, doba výskytu plynového větru, sací, silový zdvih a výfukové zdvihy ve skutečném čtyřdobém cyklu se překrývají, je to tzv. překrytí časování ventilů. Čím vyšší jsou provozní otáčky motoru, tím větší je překrytí fází a čím je větší, tím nižší je točivý moment spalovacího motoru při nízkých otáčkách. Moderní spalovací motory proto stále častěji využívají zařízení, která umožňují během provozu měnit časování ventilů. Pro tento účel jsou vhodné zejména motory s ovládáním elektromagnetických ventilů (BMW, Mazda). Pro větší flexibilitu jsou k dispozici také motory s proměnným kompresním poměrem (SAAB).
Dvoudobé motory mají mnoho možností uspořádání a širokou škálu konstrukčních systémů. Základním principem každého dvoudobého motoru je vykonávání funkcí prvku distribuce plynu pístem. Pracovní cyklus sestává, přísně vzato, ze tří cyklů: pracovní zdvih, trvající od horní úvrati ( TDC) až 20-30 stupňů k dolní úvrati ( NMT), čištění, které ve skutečnosti kombinuje sání a výfuk a kompresi, trvající od 20-30 stupňů po BDC do TDC. Proplachování je z hlediska dynamiky plynů slabým článkem dvoudobého cyklu. Na jedné straně nelze zajistit úplné oddělení čerstvé náplně a výfukových plynů, proto je nevyhnutelná buď ztráta čerstvé směsi, doslova vylétnutí do výfukového potrubí (pokud je spalovací motor diesel, hovoří o ztrátě vzduchu), na druhou stranu pracovní zdvih netrvá poloviční obrat, ale méně, což samo o sobě snižuje účinnost. Zároveň nelze prodloužit dobu trvání nesmírně důležitého procesu výměny plynů, který u čtyřdobého motoru zabere polovinu pracovního cyklu. Dvoudobé motory nemusí mít rozvod plynu vůbec. Pokud však nemluvíme o zjednodušených levných motorech, dvoutaktní motor je složitější a dražší kvůli povinnému použití dmychadla nebo tlakového systému, zvýšené tepelné namáhání CPG vyžaduje dražší materiály pro písty, kroužky , vložky válců. Výkon pístu funkcí prvku distribuce plynu zavazuje k tomu, aby jeho výška nebyla menší než zdvih pístu + výška čisticích oken, což je u mopedu nekritické, ale výrazně ztěžuje píst i při relativně malých výkonech. . Když se výkon měří ve stovkách koňských sil, stává se nárůst hmotnosti pístu velmi vážným faktorem. Zavedení vertikálně zdvihaných rozdělovacích vložek u motorů Ricardo bylo pokusem umožnit snížení velikosti a hmotnosti pístu. Systém se ukázal jako komplikovaný a nákladný, kromě letectví se takové motory nikde jinde nepoužívaly. Výfukové ventily (s přímoproudým vyplachováním) mají oproti čtyřdobým výfukovým ventilům dvojnásobnou hustotu tepla a horší podmínky pro odvod tepla a jejich sedla mají delší přímý kontakt s výfukovými plyny.
Nejjednodušší z hlediska pořadí provozu a nejsložitější z hlediska konstrukce je systém Fairbanks-Morse, prezentovaný v SSSR a Rusku především dieselovými lokomotivami řady D100. Takový motor je symetrický dvouhřídelový systém s rozbíhavými písty, z nichž každý je spojen s vlastním klikovým hřídelem. Tento motor má tedy dvě klikové hřídele mechanicky synchronizované; ten spojený s výfukovými písty je před sáním o 20-30 stupňů. Díky tomuto pokroku se zlepšuje kvalita vyplachování, které je v tomto případě přímoproudé, a zlepšuje se plnění válce, protože výfuková okna jsou na konci vyplachování již uzavřena. Ve 30. - 40. letech dvacátého století byla navržena schémata s dvojicemi rozbíhajících se pístů - kosočtverečné, trojúhelníkové; Existovaly letecké vznětové motory se třemi radiálně rozbíhavými písty, z nichž dva byly sací a jeden výfukový. Junkers ve dvacátých letech minulého století navrhl jednohřídelový systém s dlouhými ojnicemi spojenými s prsty horních pístů se speciálními vahadlami; horní píst přenášel síly na klikovou hřídel dvojicí dlouhých ojnic a na válec byly tři klikové hřídele. Na vahadlech byly i hranaté písty vyplachovacích dutin. Dvoudobé motory s divergentními písty jakéhokoli systému mají v zásadě dvě nevýhody: za prvé jsou velmi složité a velké a za druhé výfukové písty a manžety v oblasti výfukových oken mají značné tepelné napětí a tendenci. přehřát se. Pístní kroužky výfuku jsou také tepelně namáhané, náchylné ke koksování a ztrátě elasticity. Tyto vlastnosti činí z návrhu takových motorů netriviální úkol.
Motory s přímým průtokem ventilů jsou vybaveny vačkovým hřídelem a výfukovými ventily. Tím se výrazně snižují požadavky na materiály a provedení CPG. Sání se provádí okny ve vložce válce, otevíranými pístem. Takto se montuje většina moderních dvoudobých dieselů. Oblast okénka a manžeta ve spodní části jsou v mnoha případech chlazeny plnicím vzduchem.
V případech, kdy je jedním z hlavních požadavků na motor jeho zlevnění, se používají různé typy proplachu klikové komory obrysu okna - okna - smyčka, vratná smyčka (deflektor) v různých modifikacích. Pro zlepšení parametrů motoru se používají různé konstrukční techniky - proměnná délka sacích a výfukových kanálů, počet a umístění obtokových kanálů se může lišit, používají se cívky, rotační řezačky plynu, manžety a závěsy, které mění výška oken (a podle toho okamžiky začátku sání a výfuku). Většina těchto motorů je chlazena vzduchem pasivně. Jejich nevýhodou je relativně nízká kvalita výměny plynů a ztráta hořlavé směsi při proplachování, při přítomnosti více válců je nutné oddělit a utěsnit sekce klikových komor, konstrukce klikového hřídele se stává složitější a více drahý.
Další jednotky potřebné pro spalovací motory
Nevýhodou spalovacího motoru je, že nejvyšší výkon vyvine pouze v úzkém pásmu otáček. Proto je základním atributem spalovacího motoru převodovka. Pouze v některých případech (například v letadlech) lze upustit od složitého přenosu. Myšlenka hybridního vozu postupně dobývá svět, ve kterém motor vždy pracuje v optimálním režimu.
Kromě toho spalovací motor potřebuje energetický systém (pro dodávku paliva a vzduchu - příprava směsi paliva a vzduchu), výfukový systém (pro výfukové plyny) a mazací systém (určený pro snížení třecích sil v mechanismech motoru, ochranu části motoru před korozí, stejně jako spolu s chladicím systémem pro udržení optimálních tepelných podmínek), chladicí systémy (pro udržení optimálních tepelných podmínek motoru), startovací systém (používají se způsoby spouštění: elektrický startér, s pomocí pomocného spouštěcí motor, pneumatický, s pomocí lidské svalové síly, zapalovací systém (pro zapalování směsi paliva a vzduchu, používaný u zážehových motorů).
viz také
- Philippe Lebon – francouzský inženýr, který získal v roce 1801 patent na spalovací motor, který stlačuje směs plynu a vzduchu.
- Rotační motor: konstrukce a klasifikace
- Motor s rotačními písty (Wankelův motor)
Poznámky
Odkazy
- Ben Knight "Zvyšování najetých kilometrů" //Článek o technologiích, které snižují spotřebu paliva automobilových spalovacích motorů
V současnosti je spalovací motor hlavním typem automobilového motoru. Spalovací motor (zkrácený název - ICE) je tepelný motor, který přeměňuje chemickou energii paliva na mechanickou práci.
Existují tyto hlavní typy spalovacích motorů: pístové, rotační pístové a plynové turbíny. Z prezentovaných typů motorů je nejběžnější pístový spalovací motor, takže zařízení a princip činnosti jsou zvažovány na jeho příkladu.
Ctnosti pístový spalovací motor, který zajistil jeho široké uplatnění, jsou: autonomie, všestrannost (kombinace s různými spotřebiteli), nízká cena, kompaktnost, nízká hmotnost, schopnost rychlého startu, vícepaliv.
Spalovací motory však mají řadu významných nedostatky, které zahrnují: vysokou hladinu hluku, vysoké otáčky klikového hřídele, toxicitu výfukových plynů, nízký zdroj, nízkou účinnost.
Podle druhu použitého paliva se rozlišují benzínové a naftové motory. Alternativní paliva používaná ve spalovacích motorech jsou zemní plyn, lihová paliva - metanol a etanol, vodík.
Z hlediska ekologie je vodíkový motor perspektivní, protože. nevytváří škodlivé emise. Spolu se spalovacími motory se vodík používá k výrobě elektrické energie v palivových článcích automobilů.
Zařízení spalovacího motoru
Pístový spalovací motor obsahuje skříň, dva mechanismy (klikový a rozvod plynu) a řadu systémů (sání, palivo, zapalování, mazání, chlazení, výfuk a řídicí systém).
Skříň motoru integruje blok válců a hlavu válců. Klikový mechanismus převádí vratný pohyb pístu na rotační pohyb klikového hřídele. Mechanismus distribuce plynu zajišťuje včasnou dodávku vzduchu nebo směsi paliva a vzduchu do válců a uvolňování výfukových plynů.
Systém řízení motoru zajišťuje elektronické řízení systémů spalovacího motoru.
Provoz spalovacího motoru
Princip činnosti spalovacího motoru je založen na efektu tepelné roztažnosti plynů, ke kterému dochází při spalování směsi paliva a vzduchu a zajišťuje pohyb pístu ve válci.
Činnost pístového spalovacího motoru se provádí cyklicky. Každý pracovní cyklus probíhá ve dvou otáčkách klikového hřídele a zahrnuje čtyři cykly (čtyřdobý motor): sání, komprese, silový zdvih a výfuk.
Během sacích a silových zdvihů se píst pohybuje dolů, zatímco kompresní a výfukové zdvihy se pohybují nahoru. Pracovní cykly v každém z válců motoru se fázově neshodují, což zajišťuje rovnoměrný chod spalovacího motoru. U některých konstrukcí spalovacích motorů je pracovní cyklus realizován ve dvou cyklech – kompresní a výkonový zdvih (dvoudobý motor).
Na sacím zdvihu sací a palivový systém zajišťují tvorbu směsi paliva a vzduchu. V závislosti na konstrukci se směs tvoří v sacím potrubí (centrální a vícebodové vstřikování benzínových motorů) nebo přímo ve spalovacím prostoru (přímé vstřikování benzínových motorů, vstřikování dieselových motorů). Při otevření sacích ventilů mechanismu distribuce plynu je do spalovací komory přiváděn vzduch nebo směs paliva a vzduchu v důsledku podtlaku, který vzniká při pohybu pístu dolů.
Na kompresním zdvihu Sací ventily se uzavřou a směs vzduchu a paliva se stlačí ve válcích motoru.
Zdvih mrtvice doprovázené zapálením směsi paliva se vzduchem (nucené nebo samovznícení). V důsledku vznícení vzniká velké množství plynů, které vyvíjejí tlak na píst a nutí ho pohybovat se dolů. Pohyb pístu klikovým mechanismem je převeden na rotační pohyb klikového hřídele, který je následně využíván k pohonu vozidla.
Při uvolnění taktu otevírají se výfukové ventily mechanismu distribuce plynů a výfukové plyny jsou odváděny z válců do výfukového systému, kde se čistí, ochlazují a snižuje se hluk. Plyny se pak uvolňují do atmosféry.
Uvažovaný princip činnosti spalovacího motoru umožňuje pochopit, proč má spalovací motor nízkou účinnost - asi 40%. V konkrétním okamžiku se zpravidla užitečná práce vykonává pouze v jednom válci, zatímco ve zbytku - poskytování cyklů: sání, komprese, výfuk.
teplotní roztažnost
Pístové spalovací motory
Klasifikace ICE
Základy pístových spalovacích motorů
Princip činnosti
Princip činnosti čtyřdobého karburátorového motoru
Princip činnosti čtyřdobého vznětového motoru
Princip činnosti dvoudobého motoru
Pracovní cyklus čtyřdobého motoru
Pracovní cykly dvoudobých motorů
UKAZATELE CHARAKTERIZUJÍCÍ PROVOZ MOTORU
Průměrný indikovaný tlak a indikovaný výkon
Efektivní výkon a průměrné efektivní tlaky
Ukazatel účinnosti a měrný ukazatel spotřeby paliva
Efektivní účinnost a specifická efektivní spotřeba paliva
Tepelná bilance motoru
Inovace
Úvod
Výrazný růst všech odvětví národního hospodářství vyžaduje pohyb velkého množství zboží a cestujících. Vysoká manévrovatelnost, průchodnost terénem a adaptabilita na práci v různých podmínkách činí z automobilu jeden z hlavních prostředků přepravy zboží a cestujících.
Významnou roli hraje silniční doprava v rozvoji východních a nečernozemních oblastí naší země. Nedostatek rozvinuté sítě železnic a omezené využívání řek pro plavbu činí z automobilu hlavní dopravní prostředek v těchto oblastech.
Silniční doprava v Rusku obsluhuje všechna odvětví národního hospodářství a zaujímá jedno z předních míst v jednotném dopravním systému země. Podíl silniční dopravy tvoří více než 80 % zboží přepraveného všemi druhy dopravy dohromady a více než 70 % osobní dopravy.
Silniční doprava vznikla v důsledku rozvoje nového odvětví národního hospodářství - automobilového průmyslu, který je v současné době jedním z hlavních článků tuzemského strojírenství.
Počátek vzniku automobilu byl položen před více než dvěma sty lety (název „auto“ pochází z řeckého slova autos – „self“ a latinského mobilis – „mobilní“), kdy se začalo vyrábět „self- poháněné“ vozíky. Poprvé se objevili v Rusku. V roce 1752 vytvořil ruský samouk rolník L. Šamšurenkov „samoběžící kočár“ na svou dobu zcela dokonalý, uváděný do pohybu silou dvou lidí. Později ruský vynálezce I.P. Kulibin vytvořil „skútrový vozík“ s pedálovým pohonem. S příchodem parního stroje rychle pokročila tvorba vozíků s vlastním pohonem. V letech 1869-1870. J. Cugno ve Francii a o pár let později v Anglii byly vyrobeny parní vozy. Široké použití automobilu jako vozidla začíná s příchodem vysokorychlostního spalovacího motoru. V roce 1885 G. Daimler (Německo) postavil motocykl s benzínovým motorem a v roce 1886 K. Benz - tříkolový vozík. Přibližně ve stejné době vznikaly v průmyslových zemích (Francie, Velká Británie, USA) automobily se spalovacími motory.
Koncem 19. století vznikl v řadě zemí automobilový průmysl. V carském Rusku se opakovaně objevovaly pokusy organizovat vlastní strojírenství. V roce 1908 byla výroba automobilů organizována v rusko-baltských přepravních závodech v Rize. Šest let se zde vyráběly vozy montované převážně z dovezených dílů. Celkem závod vyrobil 451 osobních automobilů a malý počet nákladních automobilů. V roce 1913 bylo parkoviště v Rusku asi 9 000 automobilů, většina z nich - zahraniční výroby. Po Velké říjnové socialistické revoluci musel být domácí automobilový průmysl vytvořen téměř znovu. Počátek rozvoje ruského automobilového průmyslu se datuje do roku 1924, kdy byly v závodě AMO v Moskvě vyrobeny první nákladní automobily AMO-F-15.
V období 1931-1941. vzniká velkosériová a hromadná výroba automobilů. V roce 1931 byla v závodě AMO zahájena sériová výroba nákladních automobilů. V roce 1932 byl uveden do provozu závod GAZ.
V roce 1940 zahájil moskevský závod malých vozů výrobu malých vozů. O něco později byl vytvořen automobilový závod Ural. V letech poválečných pětiletek byly uvedeny do provozu automobilky Kutaisi, Kremenčug, Uljanovsk, Minsk. Od konce 60. let je rozvoj automobilového průmyslu charakterizován obzvláště rychlým tempem. V roce 1971 byl Volžský automobilový závod pojmenovaný po V.I. 50. výročí SSSR.
Závody automobilového průmyslu v posledních letech zvládly mnoho vzorků modernizovaného i nového automobilového vybavení, mimo jiné pro zemědělství, stavebnictví, obchod, ropný a plynárenský průmysl a lesnictví.
Vnitřní spalovací motory
V současné době existuje velké množství zařízení, která využívají tepelné roztažnosti plynů. Mezi taková zařízení patří karburátorový motor, dieselové motory, proudové motory atd.
Tepelné motory lze rozdělit do dvou hlavních skupin:
1. Motory s vnějším spalováním - parní stroje, parní turbíny, Stirlingovy motory atd.
2. Spalovací motory. Jako elektrárny pro automobily se nejvíce používají spalovací motory, ve kterých probíhá spalovací proces
palivo s uvolňováním tepla a jeho přeměna na mechanickou práci probíhá přímo ve válcích. Většina moderních automobilů je vybavena spalovacími motory.
Nejhospodárnější jsou pístové a kombinované spalovací motory. Mají celkem dlouhou životnost, relativně malé celkové rozměry a hmotnost. Za hlavní nevýhodu těchto motorů je třeba považovat vratný pohyb pístu spojený s přítomností klikového mechanismu, který komplikuje konstrukci a omezuje možnost zvýšení otáček, zejména u významných velikostí motorů.
A nyní něco málo o prvních spalovacích motorech. První spalovací motor (ICE) vytvořil v roce 1860 francouzský inženýr Ethwen Lenoir, ale tento stroj byl stále velmi nedokonalý.
V roce 1862 navrhl francouzský vynálezce Beau de Rocha použití čtyřdobého cyklu ve spalovacím motoru:
1. odsávání;
2. komprese;
3. spalování a expanze;
4. výfuk.
Této myšlenky využil německý vynálezce N. Otto, který v roce 1878 sestrojil první čtyřdobý spalovací motor. Účinnost takového motoru dosáhla 22 %, což překonalo hodnoty získané při použití motorů všech předchozích typů.
K rychlému rozšíření spalovacích motorů v průmyslu, dopravě, zemědělství a stacionární energetice přispěla řada jejich kladných vlastností.
Implementace cyklu spalovacího motoru v jednom válci s nízkými ztrátami a výrazným teplotním rozdílem mezi zdrojem tepla a chladničkou zajišťuje vysokou účinnost těchto motorů. Vysoká účinnost je jednou z pozitivních vlastností spalovacích motorů.
Mezi spalovacími motory je diesel v současnosti takovým motorem, který přeměňuje chemickou energii paliva na mechanickou práci s nejvyšší účinností v širokém rozsahu změn výkonu. Tato kvalita vznětových motorů je zvláště důležitá vzhledem k tomu, že zásoby ropných paliv jsou omezené.
Mezi pozitivní vlastnosti spalovacích motorů by mělo patřit také to, že je lze napojit na téměř každého spotřebiče energie. Je to dáno širokými možnostmi získání příslušných charakteristik změny výkonu a točivého momentu těchto motorů. Dotyčné motory se úspěšně používají na automobilech, traktorech, zemědělských strojích, dieselových lokomotivách, lodích, elektrárnách atd., tzn. Spalovací motory se vyznačují dobrou přizpůsobivostí spotřebiteli.
Relativně nízké počáteční náklady, kompaktnost a nízká hmotnost spalovacích motorů umožnily jejich široké použití v elektrárnách, které jsou hojně využívané a mají malý motorový prostor.
Zařízení se spalovacími motory mají velkou autonomii. I letadla se spalovacími motory mohou létat desítky hodin bez doplňování paliva.
Důležitou pozitivní vlastností spalovacích motorů je schopnost jejich rychlého nastartování za normálních podmínek. Motory pracující při nízkých teplotách jsou vybaveny speciálními zařízeními pro usnadnění a urychlení startování. Po nastartování mohou motory poměrně rychle převzít plnou zátěž. Spalovací motory mají značný brzdný moment, který je velmi důležitý při jejich použití v dopravních zařízeních.
Pozitivní vlastností dieselů je schopnost jednoho motoru pracovat na mnoho paliv. Tak známé jsou konstrukce automobilových vícepalivových motorů a také vysoce výkonných lodních motorů, které pracují na různá paliva – od nafty po kotelní olej.
Ale spolu s pozitivními vlastnostmi spalovacích motorů mají řadu nevýhod. Mezi nimi je agregovaný výkon ve srovnání např. s parními a plynovými turbínami omezený, vysoká hlučnost, relativně vysoké otáčky klikového hřídele při rozběhu a nemožnost přímého připojení na hnací kola spotřebitele, toxicita výfukových plynů vratný pohyb pístu, omezující rychlost a jsou příčinou vzniku nevyvážených setrvačných sil a momentů z nich.
Ale bylo by nemožné vytvořit spalovací motory, jejich vývoj a aplikace, nebýt efektu tepelné roztažnosti. Koneckonců, v procesu tepelné roztažnosti plyny zahřáté na vysokou teplotu vykonávají užitečnou práci. Vlivem rychlého spalování směsi ve válci spalovacího motoru prudce stoupá tlak, pod jehož vlivem se píst ve válci pohybuje. A to je velmi potřebná technologická funkce, tzn. silové působení, vytváření vysokých tlaků, které se uskutečňuje tepelnou roztažností a ke kterému se tento jev využívá v různých technologiích a zejména ve spalovacích motorech.
Předmět: VNITŘNÍ SPALOVACÍ MOTORY.
Plán přednášek:
2. Klasifikace spalovacích motorů.
3. Obecné uspořádání spalovacího motoru.
4. Základní pojmy a definice.
5. Ledová paliva.
1. Definice spalovacích motorů.
Spalovací motory (ICE) se nazývají pístový tepelný motor, u kterého přímo v jeho válci probíhají procesy spalování paliva, uvolňování tepla a jeho přeměny na mechanickou práci.
2. Klasifikace spalovacích motorů
Podle způsobu realizace pracovního cyklu spalovacího motoru spadají do dvou širokých kategorií:
1) čtyřdobé spalovací motory, ve kterých pracovní cyklus v každém válci trvá čtyři zdvihy pístu nebo dvě otáčky klikového hřídele;
2) dvoudobé spalovací motory, ve kterých pracovní cyklus v každém válci probíhá ve dvou zdvihech pístu nebo jedné otáčkě klikového hřídele.
Podle způsobu mícháníčtyřdobé a dvoudobé spalovací motory rozlišují mezi:
1) Spalovací motory s vnějším směšováním, u kterých se hořlavá směs tvoří mimo válec (patří sem karburátorové a plynové motory);
2) ICE s vnitřním mícháním, při kterém se hořlavá směs tvoří přímo uvnitř válce (patří sem vznětové motory a motory se vstřikováním lehkého paliva do válce).
Podle způsobu zapálení hořlavé směsi se rozlišují:
1) ICE se zapálením hořlavé směsi z elektrické jiskry (karburátor, vstřikování plynu a lehkého paliva);
2) ICE se zážehem paliva v procesu tvorby směsi z vysoké teploty stlačeného vzduchu (dieselové motory).
Podle druhu použitého paliva rozlišovat:
1) spalovací motory pracující na lehké kapalné palivo (benzín a petrolej);
2) spalovací motory pracující na těžké kapalné palivo (plynový olej a motorová nafta);
3) spalovací motory na plynné palivo (stlačený a zkapalněný plyn; plyn pocházející ze speciálních plynových generátorů, ve kterých se spaluje pevné palivo - palivové dřevo nebo uhlí - s nedostatkem kyslíku).
Podle způsobu chlazení rozlišovat:
1) kapalinou chlazený spalovací motor;
2) ICE se vzduchovým chlazením.
Podle počtu a uspořádání válců rozlišovat:
1) jedno a víceválcové spalovací motory;
2) jedna řada (vertikální a horizontální);
3) dvouřadé (ve tvaru, s protilehlými válci).
Po domluvě rozlišovat:
1) přeprava spalovacích motorů instalovaných na různých vozidlech (auta, traktory, stavební vozidla a jiné předměty);
2) stacionární;
3) speciální spalovací motory, které obvykle hrají pomocnou roli.
3. Obecné uspořádání spalovacího motoru
Spalovací motory široce používané v moderní technice se skládají ze dvou hlavních mechanismů: kliky a rozvodu plynu; a pět systémů: napájecí, chladicí, mazací, startovací a zapalovací systémy (v karburátoru, plynu a motorech s lehkým vstřikováním paliva).
klikový mechanismus navržený tak, aby vnímal tlak plynů a převáděl přímočarý pohyb pístu na rotační pohyb klikového hřídele.
Mechanismus distribuce plynu určený k plnění válce hořlavou směsí nebo vzduchem a k čištění válce od zplodin hoření.
Mechanismus rozvodu plynu čtyřdobých motorů se skládá ze sacích a výfukových ventilů poháněných vačkovým hřídelem (vačkovým hřídelem, který je poháněn od klikového hřídele přes převodový blok. Rychlost otáčení vačkového hřídele je poloviční než rychlost otáčení klikového hřídele.
Mechanismus distribuce plynu dvoudobé motory jsou obvykle vyrobeny ve formě dvou příčných štěrbin (otvorů) ve válci: výfuku a sání, které se otevírají postupně na konci zdvihu pístu.
Zásobovací systém je určen k přípravě a dodávání hořlavé směsi požadované kvality (karburátorové a plynové motory) nebo podílů rozprášeného paliva v určitém okamžiku (dieselové motory) do prostoru pístu.
U karburátorových motorů se palivo dostává pomocí čerpadla nebo gravitace do karburátoru, kde se v určitém poměru mísí se vzduchem a sacím ventilem nebo otvorem vstupuje do válce.
V plynových motorech se vzduch a hořlavý plyn mísí ve speciálních mísičích.
U vznětových motorů a spalovacích motorů s lehkým vstřikováním paliva je palivo přiváděno do válce v určitém okamžiku, obvykle pomocí plunžrového čerpadla.
Chladící systém je určen pro nucený odvod tepla z ohřívaných částí: bloku válců, hlavy válců atd. Podle druhu teplo odvádějící látky se rozlišují kapalinové a vzduchové chladicí systémy.
Kapalinový chladicí systém se skládá z kanálů obklopujících válce (kapalinový plášť), kapalinového čerpadla, chladiče, ventilátoru a řady pomocných prvků. Kapalina chlazená v chladiči je pomocí čerpadla čerpána do kapalinového pláště, ochlazuje blok válců, ohřívá se a opět vstupuje do chladiče. V chladiči se kapalina ochlazuje v důsledku přicházejícího proudu vzduchu a proudění vytvářeného ventilátorem.
Systém chlazení vzduchem jsou žebra válců motoru, vyfukovaná proudem vzduchu, který přichází nebo je vytvářen ventilátorem.
Mazací systém slouží pro nepřetržitý přísun maziva do třecích jednotek.
Spouštěcí systém je určen k rychlému a spolehlivému spouštění motoru a obvykle se jedná o pomocný motor: elektrický (startér) nebo benzinový s nízkým výkonem.
Systém zapalování používá se u karburátorových motorů a slouží k zapálení hořlavé směsi pomocí elektrické jiskry vytvořené v zapalovací svíčce zašroubované do hlavy válců motoru.
4. Základní pojmy a definice
horní úvratě- TDC, nazvěme polohu pístu, nejvzdálenějšího od osy klikového hřídele.
dolní úvratě- BDC, nazvěme polohu pístu, nejméně vzdálenou od osy klikového hřídele.
V mrtvých bodech je rychlost pístu , protože mění směr pohybu pístu.
Pohyb pístu z TDC do BDC nebo naopak se nazývá zdvih pístu a je označeno.
Objem dutiny válce, když je píst v BDC, se nazývá celkový objem válce a označuje se .
Kompresní poměr motoru je poměr celkového objemu válce k objemu spalovacího prostoru.
Kompresní poměr ukazuje, kolikrát se objem prostoru pístu zmenší, když se píst pohybuje z BDC do TDC. Jak se v budoucnu ukáže, kompresní poměr do značné míry určuje účinnost (účinnost) jakéhokoli spalovacího motoru.
Grafická závislost tlaku plynů v pístovém prostoru na objemu pístového prostoru, pohybu pístu nebo úhlu natočení klikového hřídele je tzv. graf ukazatelů motoru.
5. Palivo ICE
5.1. Palivo pro karburátorové motory
Benzín se používá jako palivo v karburátorových motorech. Hlavním tepelným ukazatelem benzinu je jeho nižší výhřevnost (asi 44 MJ/kg). Kvalita benzinu se hodnotí podle jeho hlavních provozních a technických vlastností: těkavost, odolnost proti klepání, tepelně-oxidační stabilita, nepřítomnost mechanických nečistot a vody, stabilita při skladování a přepravě.
Těkavost benzínu charakterizuje jeho schopnost přecházet z kapalné fáze do plynné fáze. Těkavost benzínu je dána jeho frakčním složením, které se zjistí destilací při různých teplotách. Těkavost benzinu se posuzuje podle bodů varu 10, 50 a 90 % benzinu. Takže například bod varu 10% benzínu charakterizuje jeho výchozí vlastnosti. Čím větší je těkavost při nízkých teplotách, tím lepší je kvalita benzínu.
Benziny mají různou antidetonační odolnost, tzn. různé sklony k výbuchu. Odolnost benzinu proti klepání se odhaduje oktanovým číslem (OC), které se číselně rovná objemovému procentu isooktanu ve směsi isooktanu a heptanu, které má odlišnou odolnost proti klepání k tomuto palivu. Oktan isooktanu se bere jako 100 a oktan heptanu se bere jako nula. Čím vyšší je oktanové číslo benzínu, tím nižší je jeho sklon k detonaci.
Pro zvýšení OCh se do benzínu přidává ethylová kapalina, která se skládá z tetraethylolova (TES) - antidetonačního činidla a dibromethenu - zachycovače. Ethylová kapalina se přidává do benzínu v množství 0,5-1 cm 3 na 1 kg benzínu. Benziny s přídavkem ethylové kapaliny se nazývají olovnaté benziny, jsou jedovaté a při jejich používání je třeba dbát opatrnosti. Olovnatý benzín je zbarven červeno-oranžově nebo modro-zeleně.
Benzín nesmí obsahovat korozivní látky (síra, sloučeniny síry, ve vodě rozpustné kyseliny a zásady), protože jejich přítomnost vede ke korozi částí motoru.
Tepelně-oxidační stabilita benzínu charakterizuje jeho odolnost vůči tvorbě pryskyřice a uhlíku. Zvýšená tvorba sazí a dehtu způsobuje zhoršení odvodu tepla ze stěn spalovacího prostoru, zmenšení objemu spalovacího prostoru a narušení normální dodávky paliva do motoru, což vede ke snížení výkonu motoru a účinnost.
Benzín nesmí obsahovat mechanické nečistoty a vodu. Přítomnost mechanických nečistot způsobuje ucpání filtrů, palivového potrubí, kanálů karburátoru a zvyšuje opotřebení stěn válců a dalších dílů. Přítomnost vody v benzínu ztěžuje startování motoru.
Skladovací stabilita benzinu charakterizuje jeho schopnost zachovat si své původní fyzikální a chemické vlastnosti během skladování a přepravy.
Automobilové benziny jsou označeny písmenem A s digitálním indexem, ukazují hodnotu OC. V souladu s GOST 4095-75 se vyrábí benzín třídy A-66, A-72, A-76, AI-93, AI-98.
5.2. Palivo pro dieselové motory
Dieselové motory používají motorovou naftu, která je produktem rafinace ropy. Palivo používané v dieselových motorech musí mít tyto základní vlastnosti: optimální viskozitu, nízký bod tuhnutí, vysoký sklon ke vznícení, vysokou tepelnou a oxidační stabilitu, vysoké antikorozní vlastnosti, nepřítomnost mechanických nečistot a vody, dobrá stabilita při skladování a přepravě.
Viskozita motorové nafty ovlivňuje dodávku paliva a atomizaci. Při nedostatečné viskozitě paliva dochází ke korunování netěsností mezerami v tryskách vstřikovačů a v inertních párech palivového čerpadla a při vysoké viskozitě se zhoršují procesy přívodu paliva, rozprašování a tvorby směsi v motoru. Viskozita paliva závisí na teplotě. Bod tuhnutí paliva ovlivňuje proces dodávky paliva z palivové nádrže. do válců motoru. Palivo proto musí mít nízký bod tuhnutí.
Tendence paliva ke vznícení ovlivňuje průběh spalovacího procesu. Motorové nafty, které mají vysokou tendenci se vznítit, zajišťují plynulý průběh spalovacího procesu, bez prudkého nárůstu tlaku, hořlavost paliva se odhaduje pomocí cetanového čísla (CN), které se číselně rovná procentu podle objem cetanu ve směsi cetanu a alfamethylnaftalenu, ekvivalentní v hořlavosti tomuto palivu. Pro motorovou naftu CCH = 40-60.
Tepelně-oxidační stabilita motorové nafty charakterizuje její odolnost vůči tvorbě pryskyřice a uhlíku. Zvýšená tvorba sazí a dehtu způsobuje zhoršení odvodu tepla ze stěn spalovacího prostoru a narušení dodávky paliva přes trysky do motoru, což vede ke snížení výkonu a účinnosti motoru.
Motorová nafta nesmí obsahovat korozivní látky, protože jejich přítomnost vede ke korozi částí zařízení pro přívod paliva a motoru. Motorová nafta nesmí obsahovat mechanické nečistoty a vodu. Přítomnost mechanických nečistot způsobuje ucpání filtrů, palivového potrubí, vstřikovačů, kanálů palivového čerpadla a zvyšuje opotřebení částí palivového zařízení motoru. Stabilita motorové nafty charakterizuje její schopnost zachovat si své původní fyzikální a chemické vlastnosti během skladování a přepravy.
Pro dieselové motory autotraktorů se používají průmyslově vyráběná paliva: DL - nafta letní (při teplotách nad 0 °C), DZ - nafta zimní (při teplotách do -30 °C); ANO - diesel Arctic (při teplotách pod -30 ° C) (GOST 4749-73).
