نقطه ضعف اصلی موتورهای احتراق داخلی پیستونی. فرآیندهای کاری در موتورهای رفت و برگشتی و ترکیبی طبقه بندی موتورهای احتراق داخلی

موتور احتراق داخلی متقابل بیش از یک قرن است که شناخته شده است و تقریباً به همین تعداد یا بهتر است بگوییم از سال 1886 در اتومبیل ها استفاده شده است. راه حل اساسی برای این نوع موتور توسط مهندسان آلمانی E. Langen و N. Otto در سال 1867 یافت شد. معلوم شد که برای ارائه این نوع موتور با موقعیت پیشرو که تا به امروز در صنعت خودرو حفظ شده است کاملاً موفق بود. با این حال، مخترعان بسیاری از کشورها خستگی ناپذیر به دنبال ساخت موتور متفاوتی بودند که بتواند از نظر مهمترین شاخص های فنی از موتور احتراق داخلی پیستونی پیشی بگیرد. این شاخص ها چیست؟ اول از همه، این به اصطلاح ضریب عملکرد موثر (COP) است که مشخص می کند چه مقدار گرمای موجود در سوخت مصرف شده به کار مکانیکی تبدیل می شود. راندمان برای موتور احتراق داخلی دیزل 0.39 و برای کاربراتور - 0.31 است. به عبارت دیگر، راندمان موثر، کارایی موتور را مشخص می کند. شاخص های خاص کمتر قابل توجه نیستند: حجم اشغال شده خاص (hp / m3) و وزن مخصوص (kg / hp) که نشان دهنده فشرده بودن و سبکی طراحی است. توانایی موتور برای سازگاری با بارهای مختلف و همچنین پیچیدگی ساخت، سادگی دستگاه، سطح صدا و محتوای مواد سمی در محصولات احتراق به همان اندازه مهم است. با تمام جنبه های مثبت یک مفهوم خاص از یک نیروگاه، دوره از آغاز توسعه نظری تا معرفی آن به تولید انبوه گاهی اوقات زمان بسیار زیادی را می طلبد. بنابراین، خالق موتور پیستونی دوار، مخترع آلمانی F. Wankel، با وجود کار مداوم خود، 30 سال طول کشید تا واحد خود را به یک طرح صنعتی برساند. به هر حال، گفته می شود که تقریباً 30 سال طول کشید تا یک موتور دیزلی روی یک خودروی تولیدی معرفی شود (Benz, 1923). اما این محافظه کاری فنی نبود که باعث تأخیر طولانی شد، بلکه نیاز به کار همه جانبه یک طرح جدید، یعنی ایجاد مواد و فناوری لازم برای امکان تولید انبوه آن بود. در این صفحه توضیحاتی در مورد برخی از انواع موتورهای غیر سنتی ارائه شده است که در عمل کارایی خود را ثابت کرده اند. موتور احتراق داخلی پیستونی یکی از مهم ترین اشکالات خود را دارد - این یک مکانیسم میل لنگ نسبتاً عظیم است، زیرا تلفات اصلی اصطکاک با عملکرد آن مرتبط است. قبلاً در آغاز قرن ما ، تلاش هایی برای خلاص شدن از شر چنین مکانیزمی انجام شد. از آن زمان، بسیاری از طرح های مبتکرانه ارائه شده است که حرکت رفت و برگشتی پیستون را به حرکت چرخشی شفت این طرح تبدیل می کند.

موتور بدون میله اتصال S. Balandin

تبدیل حرکت رفت و برگشتی گروه پیستون به حرکت چرخشی توسط مکانیزمی مبتنی بر سینماتیک "خط مستقیم دقیق" انجام می شود. یعنی دو پیستون به طور صلب توسط میله ای که روی میل لنگ در حال چرخش با رینگ های دنده در میل لنگ عمل می کند به هم متصل می شوند. یک راه حل موفق برای مشکل توسط مهندس شوروی S. Balandin پیدا شد. در دهه‌های 1940 و 1950، او چندین مدل از موتورهای هواپیما را طراحی و ساخت که میله‌ای که پیستون‌ها را به مکانیزم تبدیل متصل می‌کرد، نوسان نداشت. چنین طراحی بدون میله اتصال، اگرچه تا حدی پیچیده تر از مکانیسم است، حجم کمتری را اشغال می کند و تلفات اصطکاک کمتری را ایجاد می کند. لازم به ذکر است که موتوری مشابه در طراحی در اواخر دهه بیست در انگلستان آزمایش شد. اما شایستگی S. Balandin این است که او امکانات جدید مکانیزم تبدیل بدون شاتون را در نظر گرفت. از آنجایی که میله در چنین موتوری نسبت به پیستون نوسان نمی کند، می توان یک محفظه احتراق را در طرف دیگر پیستون با یک مهر و موم ساده ساختاری میله که از پوشش آن عبور می کند وصل کرد.

1 - میله پیستون 2 - میل لنگ 3 - بلبرینگ میل لنگ 4 - میل لنگ 5 - میل پرتاب برق 6 - پیستون 7 - لغزنده میله 8 - سیلندر چنین راه حلی باعث می شود که قدرت واحد با ابعاد یکسان تقریباً دو برابر شود. به نوبه خود، چنین جریان کار دو طرفه ای نیاز به مکانیزم توزیع گاز در دو طرف پیستون (برای 2 محفظه احتراق) با پیچیدگی های لازم و در نتیجه افزایش هزینه طراحی دارد. ظاهراً چنین موتوری برای ماشین‌هایی امیدوارکننده‌تر است که قدرت بالا، وزن کم و اندازه کوچک اهمیت اولیه دارند، در حالی که هزینه و شدت کار در درجه دوم اهمیت قرار دارند. آخرین موتور هواپیمای بدون میله اتصال S. Balandin که در دهه 50 ساخته شد (دو کاره با تزریق سوخت و توربوشارژ، موتور OM-127RN) برای آن زمان عملکرد بسیار بالایی داشت. این موتور دارای راندمان موثر حدود 0.34، قدرت ویژه - 146 لیتر بود. s./l و وزن مخصوص - 0.6 کیلوگرم در لیتر. با. با توجه به این ویژگی ها، به بهترین موتورهای اتومبیل های مسابقه ای نزدیک بود.

در آغاز قرن گذشته، چارلز ییل نایت تصمیم گرفت که زمان آن رسیده است که چیز جدیدی را در طراحی موتورها بیاورد و یک موتور بدون سوپاپ با توزیع آستین ارائه کرد. در کمال تعجب همه، معلوم شد که این فناوری کار می کند. این موتورها بسیار کارآمد، بی صدا و قابل اعتماد بودند. از جمله معایب می توان به مصرف روغن اشاره کرد. این موتور در سال 1908 ثبت اختراع شد و بعدها در بسیاری از خودروها از جمله مرسدس بنز، پانهارد و پژو ظاهر شد. با شروع سریع‌تر چرخش موتورها، فناوری در صندلی عقب قرار گرفت، که سیستم سوپاپ سنتی بسیار بهتر عمل می‌کرد.

موتور پیستونی دوار F. Wankel

دارای روتور سه وجهی است که حرکت سیاره ای را در اطراف شفت خارج از مرکز انجام می دهد. تغییر حجم سه حفره تشکیل شده توسط دیواره های روتور و حفره داخلی میل لنگ باعث می شود تا چرخه عملکرد موتور حرارتی با انبساط گازها انجام شود. از سال 1964، در اتومبیل های تولید انبوه که در آنها موتورهای پیستونی دوار نصب شده است، عملکرد پیستون توسط یک روتور سه وجهی انجام می شود. حرکت روتور مورد نیاز در محفظه نسبت به شفت خارج از مرکز توسط یک مکانیسم تطبیق دنده سیاره ای ارائه می شود (شکل را ببینید). چنین موتوری با قدرتی برابر با موتور پیستونی فشرده تر است (30 درصد حجم کمتری دارد)، 10 تا 15 درصد سبک تر است، قطعات کمتری دارد و متعادل تر است. اما در عین حال، از نظر دوام، قابلیت اطمینان مهر و موم در حفره های کاری، کمتر از یک موتور پیستونی بود، سوخت بیشتری مصرف می کرد و گازهای خروجی آن حاوی مواد سمی بیشتری بود. اما پس از سال‌ها تنظیم دقیق، این نواقص برطرف شد. با این حال، تولید انبوه خودروهای با موتورهای پیستونی دوار در حال حاضر محدود است. علاوه بر طرح F. Wankel، طرح های متعددی از موتورهای پیستونی دوار توسط مخترعان دیگر (E. Cauertz، G. Bradshaw، R. Seyrich، G. Ruzhitsky و غیره) شناخته شده است. با این حال، دلایل عینی به آنها فرصت نداد تا مرحله آزمایشی را ترک کنند - اغلب به دلیل شایستگی فنی کافی.

توربین دو شفت گازی

از محفظه احتراق، گازها به دو پروانه توربین هجوم می برند که هر کدام به محورهای مستقل متصل هستند. یک کمپرسور گریز از مرکز از چرخ سمت راست رانده می شود و نیرویی که به چرخ های خودرو هدایت می شود از سمت چپ گرفته می شود. هوای تزریق شده توسط آن با عبور از مبدل حرارتی وارد محفظه احتراق می شود و در آنجا توسط گازهای خروجی گرم می شود. یک نیروگاه توربین گازی با همان قدرت فشرده تر و سبک تر از یک موتور احتراق داخلی پیستونی است و همچنین به خوبی متعادل است. گازهای سمی کمتر و اگزوز. با توجه به ویژگی های کشش آن، یک توربین گاز می تواند بر روی یک ماشین بدون گیربکس استفاده شود. فناوری تولید توربین های گازی مدت هاست در صنعت هوانوردی تسلط یافته است. به چه دلیل با احتساب آزمایشات بیش از 30 سال بر روی ماشین های توربین گازی، به تولید انبوه نمی رسند؟ دلیل اصلی راندمان موثر پایین و راندمان پایین در مقایسه با موتورهای احتراق داخلی پیستونی است. همچنین، ساخت موتورهای توربین گاز بسیار گران است، به طوری که در حال حاضر فقط در خودروهای آزمایشی یافت می شوند.

موتور پیستونی بخار

بخار به طور متناوب به دو طرف مخالف پیستون وارد می شود. منبع تغذیه آن توسط یک قرقره تنظیم می شود که روی سیلندر در جعبه توزیع بخار می لغزد. در سیلندر، میله پیستون با یک آستین مهر و موم شده است و به یک مکانیسم متقاطع نسبتاً عظیم متصل می شود، که حرکت رفت و برگشتی آن را به چرخشی تبدیل می کند.

موتور آر استرلینگ. موتور احتراق خارجی

دو پیستون (پایین - کار، بالا - جابجایی) توسط میله های متحدالمرکز به مکانیسم میل لنگ متصل می شوند. گاز واقع در حفره های بالا و زیر پیستون جابجایی، که به طور متناوب از مشعل در سر سیلندر گرم می شود، از مبدل حرارتی، خنک کننده و پشت عبور می کند. تغییر چرخه ای در دمای گاز با تغییر حجم و بر این اساس، تأثیر بر حرکت پیستون ها همراه است. موتورهای مشابه با نفت کوره، چوب، زغال سنگ کار می کردند. از مزایای آنها می توان به دوام ، عملکرد صاف ، ویژگی های کشش عالی اشاره کرد که امکان انجام بدون گیربکس را فراهم می کند. معایب اصلی: جرم چشمگیر واحد قدرت و راندمان کم. پیشرفت های تجربی سال های اخیر (به عنوان مثال، بی لیر آمریکایی و دیگران) امکان طراحی واحدهای چرخه بسته (با تراکم کامل آب)، برای انتخاب ترکیبات مایعات تشکیل دهنده بخار با شاخص های مطلوب تر از آب را فراهم کرد. با این وجود، در سال های اخیر حتی یک کارخانه جرأت تولید انبوه خودروهای با موتور بخار را نداشته است. موتور هوای گرم، ایده ای که توسط R. Stirling در سال 1816 ارائه شد، متعلق به موتورهای احتراق خارجی است. در آن، سیال عامل هلیوم یا هیدروژن است که تحت فشار، متناوب سرد و گرم می شود. چنین موتوری (نگاه کنید به شکل) اصولاً ساده است، مصرف سوخت کمتری نسبت به موتورهای رفت و برگشتی احتراق داخلی دارد، گازهایی که در حین کار دارای مواد مضر هستند، منتشر نمی کند و همچنین دارای راندمان موثر بالایی معادل 0.38 است. با این حال، معرفی موتور R. Stirling به تولید انبوه با مشکلات جدی مواجه شده است. این موتور سنگین و بسیار حجیم است و در مقایسه با یک موتور احتراق داخلی به آرامی شتاب بیشتری می گیرد. علاوه بر این، از نظر فنی، اطمینان از آب بندی قابل اعتماد حفره های کاری دشوار است. در میان موتورهای غیر سنتی، سرامیک از هم جداست که از نظر ساختاری با موتورهای احتراق داخلی پیستونی چهار زمانه سنتی تفاوتی ندارد. فقط مهمترین قسمت های آن از مواد سرامیکی ساخته شده است که می تواند دمای 1.5 برابر بالاتر از فلز را تحمل کند. بر این اساس، موتور سرامیکی نیازی به سیستم خنک کننده ندارد و بنابراین هیچگونه تلفات حرارتی با عملکرد آن وجود ندارد. این امکان طراحی موتوری را فراهم می کند که به اصطلاح در چرخه آدیاباتیک کار کند که نویدبخش کاهش قابل توجه مصرف سوخت است. این در حالی است که کار مشابهی توسط متخصصان آمریکایی و ژاپنی در حال انجام است اما تاکنون از مرحله جستجوی راه حل خارج نشده اند. اگرچه هنوز هیچ کمبودی در آزمایش با انواع موتورهای غیر سنتی وجود ندارد، اما موقعیت غالب در خودروها، همانطور که در بالا ذکر شد، حفظ شده است و احتمالاً برای مدت طولانی موتورهای درون سوز چهار زمانه رفت و برگشتی باقی خواهد ماند.

8 موتور احتراق ترکیبی

10

تاریخچه خلقت

اولین موتور احتراق داخلی گازی عملی توسط مکانیک فرانسوی Etienne Lenoir (1822-1900) در سال 1860 طراحی شد. قدرت موتور 8.8 کیلووات (12 اسب بخار) بود. این موتور یک دستگاه تک سیلندر افقی دو کاره بود که روی مخلوطی از هوا و گاز روشنایی با جرقه الکتریکی از یک منبع خارجی کار می کرد. بهره وری موتور از 4.65٪ تجاوز نکرد. با وجود کاستی ها، موتور Lenoir مقداری توزیع دریافت کرد. به عنوان موتور قایق استفاده می شود.

پس از آشنایی با موتور Lenoir، طراح برجسته آلمانی نیکلای آگوست اتو (1832-1891) در سال 1863 یک موتور احتراق داخلی اتمسفر دو زمانه ایجاد کرد. موتور سیلندر عمودی، اشتعال شعله باز و کارایی داشت. تا 15 درصد موتور Lenoir را جابجا کرد.

در سال 1876، نیکولاس آگوست اتو موتور احتراق داخلی گازی چهار زمانه پیشرفته تری ساخت.

موتور سیکلت دایملر با ICE 1885

در سال 1885 مهندسان آلمانی گوتلیب دایملر و ویلهلم مایباخ یک موتور کاربراتوری بنزینی سبک وزن ساختند. دایملر و مایباخ از آن برای ساخت اولین موتورسیکلت خود در سال 1885 و در سال 1886 بر روی اولین اتومبیل خود استفاده کردند.

در سال 1896 یک موتور دو سیلندر بنزینی توسط چارلز دبلیو هارت و چارلز پار ساخته شد. در سال 1903، شرکت آنها 15 تراکتور ساخت. شش تن آنها قدیمی ترین تراکتور موتور احتراق داخلی در ایالات متحده است و در موزه ملی تاریخ آمریکا اسمیتسونیان در واشنگتن دی سی نگهداری می شود. موتور دو سیلندر بنزینی دارای سیستم احتراق کاملاً غیر قابل اعتماد و قدرت 30 لیتر بود. با. در دور آرام و 18 لیتر. با. تحت بار

دن آلبون با نمونه اولیه تراکتور مزرعه ایول خود

اولین تراکتور عملی که با موتور احتراق داخلی کار می کرد، تراکتور سه چرخ ایول آمریکایی 1902 دن البورن بود. حدود 500 دستگاه از این ماشین های سبک و قدرتمند ساخته شد.

انواع موتورهای احتراق داخلی

موتور پیستونی

موتور احتراق داخلی دوار

موتور احتراق داخلی توربین گاز

• موتورهای پیستونی - محفظه احتراق در یک سیلندر قرار دارد که در آن انرژی حرارتی سوخت به انرژی مکانیکی تبدیل می شود که با استفاده از مکانیزم میل لنگ از حرکت انتقالی پیستون به حرکت چرخشی تبدیل می شود.

ICE ها طبقه بندی می شوند:

الف) بر اساس هدف - به حمل و نقل، ثابت و ویژه تقسیم می شوند.

ب) با توجه به نوع سوخت مصرفی - مایع سبک (بنزین، گاز)، مایع سنگین (سوخت گازوئیل، نفت کوره دریایی).

ج) با توجه به روش تشکیل مخلوط قابل احتراق - خارجی (کاربراتور) و داخلی (در سیلندر موتور).

د) با توجه به روش احتراق (با اشتعال اجباری، با اشتعال تراکمی، کالری سازی).

ه) با توجه به محل سیلندرها ، آنها به صورت درون خطی ، عمودی ، مخالف با یک و دو میل لنگ ، شکل V با یک میل لنگ فوقانی و تحتانی ، شکل VR شکل و شکل W شکل ، تک ردیف و دو ردیف ستاره ای ، H شکل ، دو ردیف با میل لنگ موازی ، "Double Dast" ، DiaMond شکل ، سه شکل و برخی دیگر تقسیم می شوند.

بنزین

کاربراتور بنزینی

چرخه کار موتورهای احتراق داخلی چهار زمانه دو دور کامل میل لنگ را انجام می دهد که از چهار چرخه جداگانه تشکیل شده است:

1. مصرف،
2. فشرده سازی شارژ،
3. سکته مغزی کار و
4. رها کردن (اگزوز).

تغییر در چرخه های کاری توسط یک مکانیسم توزیع گاز خاص ارائه می شود، اغلب با یک یا دو میل بادامک، سیستمی از فشار دهنده ها و سوپاپ ها نشان داده می شود که به طور مستقیم تغییر فاز را ارائه می دهد. برخی از موتورهای احتراق داخلی برای این منظور از آستین های قرقره (Ricardo) استفاده می کنند که دارای پورت های ورودی و/یا خروجی هستند. ارتباط حفره سیلندر با کلکتورها در این مورد با حرکات شعاعی و چرخشی آستین قرقره و باز کردن کانال مورد نظر با پنجره ها فراهم می شود. با توجه به ویژگی های دینامیک گاز - اینرسی گازها، زمان وقوع باد گاز، ورودی، کورس برق و اگزوز در یک همپوشانی چرخه چهار زمانه واقعی، این امر نامیده می شود. همپوشانی زمان بندی سوپاپ. هر چه سرعت کارکرد موتور بیشتر باشد، همپوشانی فاز بیشتر و هر چه بزرگتر باشد، گشتاور موتور احتراق داخلی در دورهای پایین کمتر می شود. بنابراین، موتورهای احتراق داخلی مدرن به طور فزاینده ای از دستگاه هایی استفاده می کنند که به شما امکان می دهد زمان بندی سوپاپ را در حین کار تغییر دهید. به ویژه برای این منظور موتورهای با کنترل سوپاپ برقی (BMW، مزدا) مناسب هستند. موتورهای نسبت تراکم متغیر (SAAB) نیز برای انعطاف پذیری بیشتر در دسترس هستند.

موتورهای دو زمانه دارای گزینه‌های چیدمان زیادی و طیف گسترده‌ای از سیستم‌های ساختاری هستند. اصل اساسی هر موتور دو زمانه، انجام عملکردهای یک عنصر توزیع گاز توسط پیستون است. چرخه کاری، به طور دقیق، از سه چرخه تشکیل شده است: سکته مغزی، که از نقطه مرگ بالا به طول می انجامد. TDC) تا 20-30 درجه تا نقطه مرگ پایین ( NMT) پاکسازی که در واقع ورودی و اگزوز و فشرده سازی را با هم ترکیب می کند که از 20-30 درجه بعد از BDC تا TDC طول می کشد. تصفیه، از نقطه نظر دینامیک گاز، حلقه ضعیف چرخه دو زمانه است. از یک طرف، اطمینان از جداسازی کامل شارژ تازه و گازهای خروجی غیرممکن است، بنابراین، یا از دست دادن مخلوط تازه ای که به معنای واقعی کلمه به لوله اگزوز می رود اجتناب ناپذیر است (اگر موتور احتراق داخلی یک موتور دیزلی است، ما در مورد اتلاف هوا صحبت می کنیم)، از طرف دیگر، ضربه کار به خودی خود نیم دور طول نمی کشد، بلکه کمتر از آن کاهش می یابد. در عین حال، مدت زمان فرآیند بسیار مهم تبادل گاز، که در یک موتور چهار زمانه نیمی از چرخه کار را می گیرد، قابل افزایش نیست. موتورهای دو زمانه ممکن است اصلاً سیستم توزیع گاز نداشته باشند. با این حال، اگر ما در مورد موتورهای ارزان قیمت ساده صحبت نمی کنیم، یک موتور دو زمانه به دلیل استفاده اجباری از یک دمنده یا یک سیستم فشار، پیچیده تر و گران تر است، افزایش تنش حرارتی CPG به مواد گران تری برای پیستون ها، رینگ ها، آستر سیلندر نیاز دارد. عملکرد عملکرد عنصر توزیع گاز توسط پیستون باعث می شود که ارتفاع آن کمتر از ضربان پیستون + ارتفاع پنجره های پاکسازی نباشد، که در یک موتور سیکلت بحرانی نیست، اما به طور قابل توجهی پیستون را حتی در قدرت های نسبتا کم سنگین تر می کند. هنگامی که قدرت در صدها اسب بخار اندازه گیری می شود، افزایش جرم پیستون به یک عامل بسیار جدی تبدیل می شود. معرفی آستین های توزیع کننده عمودی در موتورهای ریکاردو تلاشی برای کاهش اندازه و وزن پیستون بود. این سیستم در اجرا پیچیده و گران بود ، به جز هوانوردی ، چنین موتورهایی در هیچ جای دیگری استفاده نشدند. سوپاپ‌های اگزوز (با سوپاپ‌های جریان مستقیم) در مقایسه با سوپاپ‌های اگزوز چهار زمانه، دو برابر تراکم حرارتی دارند و شرایط بدتری برای حذف حرارت دارند و نشیمن‌گاه‌های آن‌ها تماس مستقیم بیشتری با گازهای خروجی دارند.

ساده ترین از نظر ترتیب عملکرد و پیچیده ترین از نظر طراحی، سیستم Koreyvo است که در اتحاد جماهیر شوروی و روسیه ارائه شده است، عمدتاً توسط موتورهای دیزل لوکوموتیو دیزل سری D100 و موتورهای دیزل مخزن KhZTM. چنین موتوری یک سیستم دو شفت متقارن با پیستون های واگرا است که هر کدام به میل لنگ خود متصل هستند. بنابراین، این موتور دارای دو میل لنگ است که به صورت مکانیکی هماهنگ شده اند. آن که به پیستون های اگزوز متصل است 20-30 درجه از ورودی جلوتر است. با توجه به این پیشرفت، کیفیت حذف، که در این مورد جریان مستقیم است، بهبود می‌یابد و پر شدن سیلندر بهبود می‌یابد، زیرا پنجره‌های اگزوز از قبل در انتهای تخلیه بسته شده‌اند. در دهه 30 - 40 قرن بیستم، طرح هایی با جفت پیستون های واگرا پیشنهاد شد - الماس شکل، مثلثی. موتورهای دیزلی هوانوردی با سه پیستون واگرای شعاعی وجود داشت که دو پیستون ورودی و یک اگزوز بودند. در دهه 1920، یونکرز یک سیستم تک شفت با میله های اتصال بلند که با بازوهای تکان دهنده مخصوص به انگشتان پیستون های بالایی متصل بود، پیشنهاد کرد. پیستون بالایی توسط یک جفت میله اتصال بلند نیروها را به میل لنگ منتقل می کرد و در هر سیلندر سه میل لنگ وجود داشت. همچنین پیستون های مربعی حفره های جمع کننده روی بازوهای راکر وجود داشت. موتورهای دو زمانه با پیستون های واگرا در هر سیستمی اصولاً دو اشکال دارند: اول اینکه بسیار پیچیده و بزرگ هستند و دوم اینکه پیستون ها و آستین های اگزوز در ناحیه پنجره های اگزوز دارای کشش حرارتی قابل توجه و تمایل به گرم شدن بیش از حد هستند. رینگ های پیستون اگزوز نیز از نظر حرارتی تحت فشار هستند، مستعد کک شدن و از دست دادن خاصیت ارتجاعی هستند. این ویژگی ها طراحی چنین موتورهایی را به یک کار غیر پیش پا افتاده تبدیل می کند.

موتورهای تخلیه شده با سوپاپ جریان مستقیم مجهز به میل بادامک و دریچه های اگزوز هستند. این امر به میزان قابل توجهی نیاز به مواد و اجرای CPG را کاهش می دهد. ورودی از طریق پنجره های آستر سیلندر که توسط پیستون باز می شود انجام می شود. اکثر دیزل های دو زمانه مدرن اینگونه مونتاژ می شوند. قسمت پنجره و آستین قسمت پایین در بسیاری از موارد توسط هوای شارژ خنک می شود.

در مواردی که یکی از الزامات اصلی موتور کاهش هزینه آن است، از انواع مختلف پاکسازی پنجره-پنجره کانتور محفظه لنگ استفاده می شود - حلقه، حلقه رفت و برگشتی (دفلکتور) در اصلاحات مختلف. برای بهبود پارامترهای موتور، از انواع تکنیک های طراحی استفاده می شود - طول متغیر کانال های ورودی و خروجی، تعداد و مکان کانال های بای پس می تواند متفاوت باشد، قرقره ها، برش های چرخشی گاز، آستین ها و پرده ها استفاده می شود که ارتفاع پنجره ها را تغییر می دهد (و بر این اساس، لحظات شروع مکش و اگزوز). اکثر این موتورها به صورت غیرفعال با هوا خنک می شوند. معایب آنها کیفیت نسبتا پایین تبادل گاز و از بین رفتن مخلوط قابل احتراق در حین تصفیه است؛ در حضور چندین سیلندر، بخش های محفظه میل لنگ باید از هم جدا شده و آب بندی شوند، طراحی میل لنگ پیچیده تر و گران تر می شود.

واحدهای اضافی مورد نیاز برای موتورهای احتراق داخلی

نقطه ضعف یک موتور احتراق داخلی این است که بالاترین قدرت خود را تنها در محدوده دور باریک تولید می کند. بنابراین، یک ویژگی جدایی ناپذیر موتور احتراق داخلی /mirtesen.ru/market/avto/zapchasti/transmissiya" id="marketCategoryTag" class="categoryTag" target="_blank">Transmission" href="http://en.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%D0%D1%D0%D1%D0%D1%D1 انتقال BC%D0%B8%D1 %81%D1%81%D0%B8%D1%8F">. فقط در برخی موارد (مثلاً در هواپیماها) می توان از انتقال پیچیده صرف نظر کرد. ایده یک خودروی هیبریدی به تدریج در حال تسخیر جهان است که در آن موتور همیشه در حالت بهینه کار می کند.

علاوه بر این، یک موتور احتراق داخلی به یک سیستم قدرت (برای تامین سوخت و هوا - تهیه مخلوط سوخت و هوا)، یک سیستم اگزوز (برای حذف گازهای خروجی) و یک سیستم روغن کاری (طراحی شده برای کاهش نیروهای اصطکاک در مکانیزم موتور، محافظت از قطعات موتور در برابر خوردگی، و همچنین همراه با یک سیستم خنک کننده برای حفظ شرایط بهینه حرارتی)، سیستم های خنک کننده استفاده می شود (برای حفظ شرایط حرارتی بهینه)، سیستم های خنک کننده استفاده می شود. موتور راه اندازی کمکی، پنوماتیک، با کمک قدرت عضلانی انسان)، سیستم جرقه زنی (برای احتراق مخلوط سوخت و هوا، مورد استفاده در موتورهای با احتراق مثبت).

اغراق نیست اگر بگوییم که امروزه اکثر دستگاه های خودکششی با موتورهای احتراق داخلی با طرح های مختلف و با استفاده از اصول عملکردی مختلف مجهز شده اند. در هر صورت اگر از حمل و نقل جاده ای صحبت کنیم. در این مقاله نگاهی دقیق تر به ICE خواهیم داشت. چیست، این واحد چگونه کار می کند، مزایا و معایب آن چیست، با خواندن آن خواهید فهمید.

اصل عملکرد موتورهای احتراق داخلی

اصل اصلی کار یک موتور احتراق داخلی بر این واقعیت استوار است که سوخت (جامد، مایع یا گاز) در حجم کاری اختصاص داده شده در داخل خود واحد می سوزد و انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند.

مخلوط کاری که وارد سیلندرهای چنین موتوری می شود فشرده می شود. پس از احتراق آن، با کمک دستگاه های خاص، فشار بیش از حد گازها ایجاد می شود و پیستون سیلندرها را مجبور می کند به موقعیت اصلی خود بازگردند. این یک چرخه کاری ثابت ایجاد می کند که انرژی جنبشی را با کمک مکانیسم های خاص به گشتاور تبدیل می کند.

تا به امروز، دستگاه ICE می تواند سه نوع اصلی داشته باشد:

• اغلب آسان نامیده می شود.
• واحد قدرت چهار زمانه که امکان دستیابی به قدرت و بازده بالاتر را فراهم می کند.
• با ویژگی های قدرت پیشرفته

علاوه بر این، اصلاحات دیگری در مدارهای اصلی وجود دارد که خواص خاصی از این نوع نیروگاه ها را بهبود می بخشد.

مزایای موتورهای احتراق داخلی

بر خلاف واحدهای قدرت که حضور محفظه های خارجی را فراهم می کنند، موتور احتراق داخلی مزایای قابل توجهی دارد. اصلی ترین آنها عبارتند از:

• ابعاد بسیار فشرده تر؛
• رتبه های قدرت بالاتر؛
• مقادیر بازده بهینه

لازم به ذکر است که در مورد موتور احتراق داخلی صحبت می شود که این دستگاهی است که در اکثر موارد اجازه استفاده از انواع مختلف سوخت را می دهد. این می تواند بنزین، سوخت دیزل، طبیعی یا نفت سفید و حتی چوب معمولی باشد.

چنین تطبیق پذیری به این مفهوم موتور محبوبیت شایسته، فراگیر بودن و رهبری واقعاً جهانی آن بخشیده است.

گشت تاریخی مختصر

به طور کلی پذیرفته شده است که موتور احتراق داخلی تاریخچه خود را از زمان ایجاد یک واحد پیستونی توسط فرانسوی دی ریواس در سال 1807 که از هیدروژن در حالت تجمع گازی به عنوان سوخت استفاده می کرد، شمارش کرده است. و اگرچه از آن زمان تاکنون دستگاه ICE دستخوش تغییرات و اصلاحات قابل توجهی شده است، ایده های اصلی این اختراع امروزه همچنان مورد استفاده قرار می گیرد.

اولین موتور احتراق داخلی چهار زمانه در سال 1876 در آلمان روشن شد. در اواسط دهه 80 قرن نوزدهم ، کاربراتوری در روسیه ساخته شد که امکان دوز عرضه بنزین به سیلندرهای موتور را فراهم کرد.

و در اواخر قرن قبل از گذشته، مهندس مشهور آلمانی ایده احتراق یک مخلوط قابل احتراق تحت فشار را ارائه کرد که به طور قابل توجهی ویژگی های قدرت موتورهای احتراق داخلی و شاخص های راندمان واحدهایی از این نوع را افزایش داد که قبلاً چیزهای زیادی برای دلخواه باقی گذاشته بود. از آن زمان، توسعه موتورهای احتراق داخلی عمدتاً در مسیر بهبود، نوسازی و معرفی پیشرفت‌های مختلف بوده است.

انواع و اقسام اصلی موتورهای احتراق داخلی

با این وجود، بیش از 100 سال سابقه این نوع واحدها، توسعه چندین نوع اصلی نیروگاه با احتراق داخلی سوخت را ممکن ساخته است. آنها نه تنها در ترکیب مخلوط کاری مورد استفاده، بلکه در ویژگی های طراحی نیز با یکدیگر متفاوت هستند.

موتورهای بنزینی

همانطور که از نام آن مشخص است واحدهای این گروه از انواع بنزین به عنوان سوخت استفاده می کنند.

به نوبه خود، چنین نیروگاه هایی معمولاً به دو گروه بزرگ تقسیم می شوند:

• کاربراتور. در چنین دستگاه هایی مخلوط سوخت قبل از ورود به سیلندرها با توده های هوا در دستگاه مخصوص (کاربراتور) غنی می شود. سپس با یک جرقه الکتریکی مشتعل می شود. از برجسته ترین نمایندگان این نوع می توان به مدل های VAZ اشاره کرد که موتور احتراق داخلی آن برای مدت زمان طولانی منحصراً از نوع کاربراتوری بود.
• تزریق. این یک سیستم پیچیده تر است که در آن سوخت از طریق یک منیفولد و انژکتورهای خاص به سیلندرها تزریق می شود. این می تواند هم به صورت مکانیکی و هم از طریق یک دستگاه الکترونیکی خاص رخ دهد. سیستم های تزریق مستقیم Common Rail پربازده ترین در نظر گرفته می شوند. تقریبا بر روی تمام خودروهای مدرن نصب شده است.

موتورهای بنزینی انژکتوری مقرون به صرفه تر هستند و راندمان بالاتری دارند. با این حال، هزینه چنین واحدهایی بسیار بالاتر است و تعمیر و نگهداری و بهره برداری بسیار دشوارتر است.

موتورهای دیزلی

در طلوع وجود واحدهایی از این نوع، اغلب می توان شوخی در مورد موتور احتراق داخلی شنید که این دستگاهی است که مانند اسب بنزین می خورد، اما بسیار کندتر حرکت می کند. با اختراع موتور دیزل، این شوخی تا حدی اهمیت خود را از دست داده است. عمدتاً به این دلیل که دیزل قادر است با سوخت بسیار پایین‌تری کار کند. این بدان معنی است که بسیار ارزان تر از بنزین است.

تفاوت اساسی اصلی بین احتراق داخلی عدم احتراق اجباری مخلوط سوخت است. سوخت دیزل توسط انژکتورهای مخصوص به داخل سیلندرها تزریق می شود و در اثر نیروی فشار پیستون، قطرات جداگانه سوخت مشتعل می شود. موتور دیزل در کنار مزایا، معایبی نیز دارد. از جمله موارد زیر است:

• قدرت بسیار کمتر در مقایسه با نیروگاه های بنزینی؛
• ابعاد بزرگ و ویژگی های وزن؛
• مشکلات شروع در شرایط شدید آب و هوایی و آب و هوایی؛
• کشش ناکافی و تمایل به تلفات غیر قابل توجیه توان، به ویژه در سرعت های نسبتاً بالا.

علاوه بر این، تعمیر یک موتور احتراق داخلی نوع دیزل معمولاً بسیار پیچیده‌تر و پرهزینه‌تر از تنظیم یا بازیابی عملکرد یک واحد بنزینی است.

موتورهای گازسوز

علیرغم ارزان بودن گاز طبیعی مورد استفاده به عنوان سوخت، ساخت موتورهای احتراق داخلی گازسوز به طور غیرقابل مقایسه پیچیده تر است، که منجر به افزایش قابل توجهی در هزینه کل واحد، نصب و راه اندازی آن به ویژه می شود.

در نیروگاه های این نوع، گاز مایع یا طبیعی از طریق سیستمی از گیربکس ها، منیفولدها و نازل های مخصوص وارد سیلندرها می شود. احتراق مخلوط سوخت به همان روشی که در تاسیسات بنزین کاربراتوری اتفاق می افتد - با کمک یک جرقه الکتریکی که از یک شمع سرچشمه می گیرد.

انواع ترکیبی موتورهای احتراق داخلی

تعداد کمی از مردم در مورد سیستم های ترکیبی ICE می دانند. چیست و کجا کاربرد دارد؟

البته این در مورد خودروهای هیبریدی مدرنی نیست که هم با سوخت و هم با موتور الکتریکی کار کنند. موتورهای احتراق داخلی ترکیبی معمولاً چنین واحدهایی نامیده می شوند که عناصر اصول مختلف سیستم های سوخت را ترکیب می کنند. برجسته ترین نماینده خانواده چنین موتورهایی کارخانه های گازوئیل هستند. در آنها، مخلوط سوخت تقریباً به همان روشی که در واحدهای گازی وارد بلوک موتور احتراق داخلی می شود. اما سوخت نه با کمک تخلیه الکتریکی از یک شمع، بلکه با بخشی از سوخت دیزل مشتعل می شود، همانطور که در یک موتور دیزل معمولی اتفاق می افتد.

تعمیر و نگهداری موتورهای احتراق داخلی

با وجود تنوع نسبتاً گسترده ای از اصلاحات، همه موتورهای احتراق داخلی دارای طرح ها و نمودارهای اولیه مشابهی هستند. با این وجود، برای انجام تعمیر و نگهداری با کیفیت بالا و تعمیر موتورهای احتراق داخلی، لازم است ساختار آن را به طور کامل بشناسیم، اصول عملکرد را درک کرده و بتوانیم مشکلات را شناسایی کنیم. برای انجام این کار، البته، لازم است که طراحی انواع موتورهای احتراق داخلی را به دقت مطالعه کنید تا خودتان هدف قطعات، مجموعه ها، مکانیسم ها و سیستم های خاص را درک کنید. این آسان نیست، اما بسیار هیجان انگیز است! و از همه مهمتر، ضروری است.

به خصوص برای ذهن های کنجکاو که می خواهند به طور مستقل تمام اسرار و اسرار تقریباً هر وسیله نقلیه را درک کنند، یک نمودار شماتیک تقریبی از یک موتور احتراق داخلی در عکس بالا ارائه شده است.

بنابراین، ما متوجه شدیم که این واحد قدرت چیست.

با این حال، گاز روشنایی نه تنها برای روشنایی مناسب بود.

اعتبار ایجاد یک موتور احتراق داخلی موفق تجاری متعلق به مکانیک بلژیکی Jean Etienne Lenoir است. در حین کار در یک کارخانه آبکاری، لنوار به این ایده رسید که مخلوط هوا و سوخت در موتور گازی می تواند توسط جرقه الکتریکی مشتعل شود و تصمیم گرفت بر اساس این ایده موتوری بسازد. لنوار با حل مشکلاتی که در طول مسیر به وجود آمد (سکته محکم و گرم شدن بیش از حد پیستون، منجر به گیر کردن)، با فکر کردن به سیستم خنک کننده و روغن کاری موتور، یک موتور احتراق داخلی قابل اجرا ایجاد کرد. در سال 1864 بیش از سیصد دستگاه از این موتورها با ظرفیت های مختلف تولید شد. لنوآر پس از ثروتمند شدن، کار بر روی بهبود بیشتر ماشین خود را متوقف کرد و این سرنوشت او را از پیش تعیین کرد - او توسط یک موتور پیشرفته تر که توسط مخترع آلمانی آگوست اتو ایجاد شد و او حق اختراع مدل موتور گازی خود را در سال 1864 دریافت کرد، مجبور شد از بازار خارج شود.

در سال 1864، مخترع آلمانی آگوستو اتو با مهندس ثروتمند لانگن برای اجرای اختراع خود قراردادی امضا کرد - شرکت "اتو و شرکت" ایجاد شد. نه اتو و نه لانگن دانش کافی در مورد مهندسی برق نداشتند و احتراق الکتریکی را رها کردند. آنها با شعله باز از طریق یک لوله مشتعل شدند. سیلندر موتور اتو بر خلاف موتور لنوار عمودی بود. شفت چرخان بالای سیلندر در طرف قرار داده شد. اصل کار: یک محور چرخشی پیستون را به اندازه 1/10 ارتفاع سیلندر بالا می برد که در نتیجه فضای کمیاب زیر پیستون ایجاد می شود و مخلوطی از هوا و گاز به داخل آن مکیده می شود. سپس مخلوط مشتعل شد. در حین انفجار، فشار زیر پیستون تقریباً به 4 اتمسفر افزایش یافت. در اثر این فشار، پیستون بالا رفت، حجم گاز افزایش یافت و فشار کاهش یافت. پیستون ابتدا تحت فشار گاز و سپس با اینرسی بالا رفت تا جایی که خلاء در زیر آن ایجاد شد. بنابراین انرژی سوخت سوخته با حداکثر کامل در موتور استفاده شد. این یافته اصلی اتو بود. حرکت رو به پایین پیستون تحت تأثیر فشار اتمسفر شروع شد و پس از رسیدن فشار در سیلندر به فشار اتمسفر، دریچه اگزوز باز شد و پیستون گازهای خروجی را با جرم خود جابجا کرد. با توجه به گسترش کاملتر محصولات احتراق، راندمان این موتور به طور قابل توجهی بالاتر از راندمان موتور لنوار بود و به 15 درصد رسید، یعنی از راندمان بهترین موتورهای بخار آن زمان فراتر رفت. علاوه بر این ، موتورهای اتو تقریباً پنج برابر اقتصادی تر از موتورهای Lenoir بودند ، آنها بلافاصله تقاضای زیادی پیدا کردند. در سال های بعد حدود پنج هزار دستگاه از آنها تولید شد. با وجود این، اتو سخت تلاش کرد تا طراحی آنها را بهبود بخشد. به زودی، یک گیربکس میل لنگ و میله استفاده شد. با این حال، مهم ترین اختراع او در سال 1877 بود، زمانی که اتو اختراع یک موتور سیکل چهار زمانه جدید را دریافت کرد. این چرخه هنوز زیربنای کار اکثر موتورهای بنزینی و بنزینی تا به امروز است.

انواع موتورهای احتراق داخلی

موتور پیستونی

موتور احتراق داخلی دوار

موتور احتراق داخلی توربین گاز

• موتورهای پیستونی - محفظه احتراق در یک سیلندر قرار دارد که در آن انرژی حرارتی سوخت به انرژی مکانیکی تبدیل می شود که با استفاده از مکانیزم میل لنگ از حرکت انتقالی پیستون به حرکت چرخشی تبدیل می شود.

ICE ها طبقه بندی می شوند:

الف) بر اساس هدف - به حمل و نقل، ثابت و ویژه تقسیم می شوند.

ب) با توجه به نوع سوخت مصرفی - مایع سبک (بنزین، گاز)، مایع سنگین (سوخت گازوئیل، نفت کوره دریایی).

ج) با توجه به روش تشکیل یک مخلوط قابل احتراق - خارجی (کاربراتور، انژکتور) و داخلی (در سیلندر موتور).

د) با توجه به روش احتراق (با اشتعال اجباری، با اشتعال تراکمی، کالری سازی).

ه) با توجه به محل سیلندرها ، آنها به صورت درون خطی ، عمودی ، مخالف با یک و دو میل لنگ ، شکل V با یک میل لنگ فوقانی و تحتانی ، شکل VR شکل و شکل W شکل ، تک ردیف و دو ردیف ستاره ای ، H شکل ، دو ردیف با میل لنگ موازی ، "Double Dast" ، DiaMond شکل ، سه شکل و برخی دیگر تقسیم می شوند.

بنزین

کاربراتور بنزینی

چرخه کار موتورهای احتراق داخلی چهار زمانه دو دور کامل میل لنگ را انجام می دهد که از چهار چرخه جداگانه تشکیل شده است:

1. مصرف،
2. فشرده سازی شارژ،
3. سکته مغزی کار و
4. رها کردن (اگزوز).

تغییر در چرخه های کاری توسط یک مکانیسم توزیع گاز خاص ارائه می شود، اغلب با یک یا دو میل بادامک، سیستمی از فشار دهنده ها و سوپاپ ها نشان داده می شود که به طور مستقیم تغییر فاز را ارائه می دهد. برخی از موتورهای احتراق داخلی برای این منظور از آستین های قرقره (Ricardo) استفاده می کنند که دارای پورت های ورودی و/یا خروجی هستند. ارتباط حفره سیلندر با کلکتورها در این مورد با حرکات شعاعی و چرخشی آستین قرقره و باز کردن کانال مورد نظر با پنجره ها فراهم می شود. با توجه به ویژگی های دینامیک گاز - اینرسی گازها، زمان وقوع باد گاز، ورودی، کورس برق و اگزوز در یک همپوشانی چرخه چهار زمانه واقعی، این امر نامیده می شود. همپوشانی زمان بندی سوپاپ. هر چه سرعت کارکرد موتور بیشتر باشد، همپوشانی فاز بیشتر و هر چه بزرگتر باشد، گشتاور موتور احتراق داخلی در دورهای پایین کمتر می شود. بنابراین، موتورهای احتراق داخلی مدرن به طور فزاینده ای از دستگاه هایی استفاده می کنند که به شما امکان می دهد زمان بندی سوپاپ را در حین کار تغییر دهید. به ویژه برای این منظور موتورهای با کنترل سوپاپ برقی (BMW، مزدا) مناسب هستند. موتورهای نسبت تراکم متغیر (SAAB) نیز برای انعطاف پذیری بیشتر در دسترس هستند.

موتورهای دو زمانه دارای گزینه‌های چیدمان زیادی و طیف گسترده‌ای از سیستم‌های ساختاری هستند. اصل اساسی هر موتور دو زمانه، انجام عملکردهای یک عنصر توزیع گاز توسط پیستون است. چرخه کاری، به طور دقیق، از سه چرخه تشکیل شده است: سکته مغزی، که از نقطه مرگ بالا به طول می انجامد. TDC) تا 20-30 درجه تا نقطه مرگ پایین ( NMT) پاکسازی که در واقع ورودی و اگزوز و فشرده سازی را با هم ترکیب می کند که از 20-30 درجه بعد از BDC تا TDC طول می کشد. تصفیه، از نقطه نظر دینامیک گاز، حلقه ضعیف چرخه دو زمانه است. از یک طرف، اطمینان از جداسازی کامل شارژ تازه و گازهای خروجی غیرممکن است، بنابراین، یا از دست دادن مخلوط تازه ای که به معنای واقعی کلمه به لوله اگزوز می رود اجتناب ناپذیر است (اگر موتور احتراق داخلی یک موتور دیزلی است، ما در مورد اتلاف هوا صحبت می کنیم)، از طرف دیگر، ضربه کار به خودی خود نیم دور طول نمی کشد، بلکه کمتر از آن کاهش می یابد. در عین حال، مدت زمان فرآیند بسیار مهم تبادل گاز، که در یک موتور چهار زمانه نیمی از چرخه کار را می گیرد، قابل افزایش نیست. موتورهای دو زمانه ممکن است اصلاً سیستم توزیع گاز نداشته باشند. با این حال، اگر ما در مورد موتورهای ارزان قیمت ساده صحبت نمی کنیم، یک موتور دو زمانه به دلیل استفاده اجباری از یک دمنده یا یک سیستم فشار، پیچیده تر و گران تر است، افزایش تنش حرارتی CPG به مواد گران تری برای پیستون ها، رینگ ها، آستر سیلندر نیاز دارد. عملکرد عملکرد عنصر توزیع گاز توسط پیستون باعث می شود که ارتفاع آن کمتر از ضربان پیستون + ارتفاع پنجره های پاکسازی نباشد، که در یک موتور سیکلت بحرانی نیست، اما به طور قابل توجهی پیستون را حتی در قدرت های نسبتا کم سنگین تر می کند. هنگامی که قدرت در صدها اسب بخار اندازه گیری می شود، افزایش جرم پیستون به یک عامل بسیار جدی تبدیل می شود. معرفی آستین های توزیع کننده عمودی در موتورهای ریکاردو تلاشی برای کاهش اندازه و وزن پیستون بود. این سیستم در اجرا پیچیده و گران بود ، به جز هوانوردی ، چنین موتورهایی در هیچ جای دیگری استفاده نشدند. سوپاپ‌های اگزوز (با سوپاپ‌های جریان مستقیم) در مقایسه با سوپاپ‌های اگزوز چهار زمانه، دو برابر تراکم حرارتی دارند و شرایط بدتری برای حذف حرارت دارند و نشیمن‌گاه‌های آن‌ها تماس مستقیم بیشتری با گازهای خروجی دارند.

ساده ترین از نظر ترتیب عملیات و پیچیده ترین از نظر طراحی، سیستم Fairbanks-Morse است که در اتحاد جماهیر شوروی و روسیه عمدتاً توسط لوکوموتیوهای دیزلی سری D100 ارائه شده است. چنین موتوری یک سیستم دو شفت متقارن با پیستون های واگرا است که هر کدام به میل لنگ خود متصل هستند. بنابراین، این موتور دارای دو میل لنگ است که به صورت مکانیکی هماهنگ شده اند. آن که به پیستون های اگزوز متصل است 20-30 درجه از ورودی جلوتر است. با توجه به این پیشرفت، کیفیت حذف، که در این مورد جریان مستقیم است، بهبود می‌یابد و پر شدن سیلندر بهبود می‌یابد، زیرا پنجره‌های اگزوز از قبل در انتهای تخلیه بسته شده‌اند. در دهه 30 - 40 قرن بیستم، طرح هایی با جفت پیستون های واگرا پیشنهاد شد - الماس شکل، مثلثی. موتورهای دیزلی هوانوردی با سه پیستون واگرای شعاعی وجود داشت که دو پیستون ورودی و یک اگزوز بودند. در دهه 1920، یونکرز یک سیستم تک شفت با میله های اتصال بلند که با بازوهای تکان دهنده مخصوص به انگشتان پیستون های بالایی متصل بود، پیشنهاد کرد. پیستون بالایی توسط یک جفت میله اتصال بلند نیروها را به میل لنگ منتقل می کرد و در هر سیلندر سه میل لنگ وجود داشت. همچنین پیستون های مربعی حفره های جمع کننده روی بازوهای راکر وجود داشت. موتورهای دو زمانه با پیستون های واگرا در هر سیستمی اصولاً دو اشکال دارند: اول اینکه بسیار پیچیده و بزرگ هستند و دوم اینکه پیستون ها و آستین های اگزوز در ناحیه پنجره های اگزوز دارای کشش حرارتی قابل توجه و تمایل به گرم شدن بیش از حد هستند. رینگ های پیستون اگزوز نیز از نظر حرارتی تحت فشار هستند، مستعد کک شدن و از دست دادن خاصیت ارتجاعی هستند. این ویژگی ها طراحی چنین موتورهایی را به یک کار غیر پیش پا افتاده تبدیل می کند.

موتورهای تخلیه شده با سوپاپ جریان مستقیم مجهز به میل بادامک و دریچه های اگزوز هستند. این امر به میزان قابل توجهی نیاز به مواد و اجرای CPG را کاهش می دهد. ورودی از طریق پنجره های آستر سیلندر که توسط پیستون باز می شود انجام می شود. اکثر دیزل های دو زمانه مدرن اینگونه مونتاژ می شوند. قسمت پنجره و آستین قسمت پایین در بسیاری از موارد توسط هوای شارژ خنک می شود.

در مواردی که یکی از الزامات اصلی موتور کاهش هزینه آن است، از انواع مختلف پاکسازی پنجره-پنجره کانتور محفظه لنگ استفاده می شود - حلقه، حلقه رفت و برگشتی (دفلکتور) در اصلاحات مختلف. برای بهبود پارامترهای موتور، از انواع تکنیک های طراحی استفاده می شود - طول متغیر کانال های ورودی و خروجی، تعداد و مکان کانال های بای پس می تواند متفاوت باشد، قرقره ها، برش های چرخشی گاز، آستین ها و پرده ها استفاده می شود که ارتفاع پنجره ها را تغییر می دهد (و بر این اساس، لحظات شروع مکش و اگزوز). اکثر این موتورها به صورت غیرفعال با هوا خنک می شوند. معایب آنها کیفیت نسبتا پایین تبادل گاز و از بین رفتن مخلوط قابل احتراق در حین تصفیه است؛ در حضور چندین سیلندر، بخش های محفظه میل لنگ باید از هم جدا شده و آب بندی شوند، طراحی میل لنگ پیچیده تر و گران تر می شود.

واحدهای اضافی مورد نیاز برای موتورهای احتراق داخلی

نقطه ضعف یک موتور احتراق داخلی این است که بالاترین قدرت خود را تنها در محدوده دور باریک تولید می کند. بنابراین، یکی از ویژگی های اساسی یک موتور احتراق داخلی، انتقال نیرو است. فقط در برخی موارد (مثلاً در هواپیماها) می توان از انتقال پیچیده صرف نظر کرد. ایده یک خودروی هیبریدی به تدریج در حال تسخیر جهان است که در آن موتور همیشه در حالت بهینه کار می کند.

علاوه بر این، یک موتور احتراق داخلی به یک سیستم قدرت (برای تامین سوخت و هوا - تهیه مخلوط سوخت و هوا)، یک سیستم اگزوز (برای حذف گازهای خروجی) و یک سیستم روغن کاری (طراحی شده برای کاهش نیروهای اصطکاک در مکانیزم موتور، محافظت از قطعات موتور در برابر خوردگی، و همچنین همراه با یک سیستم خنک کننده برای حفظ شرایط بهینه حرارتی)، سیستم های خنک کننده استفاده می شود (برای حفظ شرایط حرارتی بهینه)، سیستم های خنک کننده استفاده می شود. موتور راه اندازی کمکی، پنوماتیک، با کمک قدرت عضلانی انسان)، سیستم جرقه زنی (برای احتراق مخلوط سوخت و هوا، مورد استفاده در موتورهای با احتراق اجباری).

همچنین ببینید

• فیلیپ لبون - مهندس فرانسوی که در سال 1801 اختراع یک موتور احتراق داخلی را دریافت کرد که مخلوطی از گاز و هوا را فشرده می کند.
• موتور دوار: طرح ها و طبقه بندی
• موتور پیستونی دوار (موتور وانکل)

یادداشت

پیوندها

• بن نایت "افزایش مسافت پیموده شده" //مقاله ای در مورد فناوری هایی که مصرف سوخت موتورهای احتراق داخلی خودرو را کاهش می دهد

احتراق داخلی دستگاه آن حتی برای یک حرفه ای بسیار پیچیده است.

هنگام خرید خودرو ابتدا به مشخصات موتور توجه کنید. این مقاله به شما در درک پارامترهای اساسی موتور کمک می کند.

تعداد سیلندر. خودروهای مدرن تا 16 سیلندر دارند. این خیلی است. اما واقعیت این است که موتورهای احتراق داخلی پیستونی با قدرت و حجم یکسان می توانند در پارامترهای دیگر تفاوت قابل توجهی داشته باشند.

چیدمان سیلندرها چگونه است؟

سیلندرها را می توان در دو نوع ترتیب داد: در خط (تدوینی) و V شکل (دو ردیف).

با زاویه کمبر بزرگ، ویژگی های دینامیکی به طور قابل توجهی کاهش می یابد، اما اینرسی افزایش می یابد. با زاویه کمبر کوچک، اینرسی و وزن کاهش می یابد، اما این منجر به گرمای بیش از حد سریع می شود.

موتور باکسر

همچنین یک موتور باکسر رادیکال با زاویه 180 درجه وجود دارد. در چنین موتوری تمام معایب و مزایا حداکثر است.

مزایای چنین موتوری را در نظر بگیرید. این موتور به راحتی در قسمت پایینی محفظه موتور تعبیه می شود که به شما امکان می دهد مرکز جرم را پایین بیاورید و در نتیجه پایداری خودرو و هندلینگ آن را افزایش می دهد که از اهمیت کمتری برخوردار نیست.

موتورهای احتراق داخلی متقابل، بار ارتعاشی را کاهش داده و کاملاً متعادل هستند. آنها همچنین کوتاهتر از موتورهای تک ردیفی هستند. معایبی نیز وجود دارد - عرض محفظه موتور خودرو افزایش می یابد. موتور باکسر روی خودروهای برندهای پورشه و همچنین سوبارو نصب می شود.

انواع موتور - W شکل

در حال حاضر موتور W شکلی که فولکس واگن تولید می کند شامل دو گروه پیستونی از موتورهای نوع VR است که در زاویه 72 درجه قرار دارند و به همین دلیل موتوری با چهار بانک سیلندر به دست می آید.

حالا موتورهای W شکل با 16، 12 و 8 سیلندر می سازند.

موتور W8- چهار ردیف با دو سیلندر در هر ردیف. دارای دو محور تعادل است که دو برابر سریعتر از میل لنگ می چرخند، آنها برای متعادل کردن نیروهای اینرسی مورد نیاز هستند. این موتور مکانی برای قرار گرفتن روی خودرو دارد - VW Passat W8.

موتور W12 - چهار ردیف، اما در حال حاضر سه سیلندر در هر ردیف. در خودروهای VW Phaeton W12 و Audi A8 W12 یافت می شود.

موتور W16 - چهار ردیف، چهار سیلندر در هر ردیف، فقط روی ماشین بوگاتی ویرون 16.4 است. این موتور 1000 اسب بخاری و در آن تأثیر شدید گشتاورهای اینرسی که بر میله های اتصال تأثیر منفی می گذارد با افزایش زاویه کمبر به 90 درجه کاهش می یابد و در همان زمان سرعت پیستون به 17.2 متر بر ثانیه کاهش می یابد. درست است، ابعاد موتور از این افزایش یافته است: طول آن 710، عرض 767 میلی متر است.

و نادرترین نوع موتور است ردیف V شکل (همچنین به نام - VR، تصویر بالا سمت راست را ببینید)، که ترکیبی از دو نوع است. موتورهای VR دارای یک چمبر کوچک بین سیلندرها، تنها 15 درجه هستند که امکان استفاده از یک سر مشترک را بر روی آنها ممکن می سازد.

ظرفیت موتور. تقریباً تمام خصوصیات دیگر موتور به این پارامتر یک موتور احتراق داخلی پیستونی بستگی دارد. در صورت افزایش حجم موتور، قدرت افزایش یافته و در نتیجه مصرف سوخت افزایش می یابد.

مواد موتور موتورها معمولاً از سه نوع ماده ساخته می شوند: آلومینیوم یا آلیاژهای آن، چدن و ​​سایر آلیاژهای فروآلیاژ یا آلیاژهای منیزیم. در عمل فقط منابع و صدای موتور به این پارامترها بستگی دارد.

مهمترین پارامترهای موتور

گشتاور. با حداکثر تلاش کششی توسط موتور تولید می شود. واحد اندازه گیری متر جدید (nm) است. گشتاور به طور مستقیم بر "کشش موتور" (توانایی شتاب گیری در سرعت های پایین) تأثیر می گذارد.

قدرت.واحد اندازه گیری اسب بخار (اسب بخار) است که زمان شتاب و سرعت ماشین به آن بستگی دارد.
حداکثر چرخش میل لنگ (دور در دقیقه). آنها تعداد دورهایی را نشان می دهند که موتور قادر به تحمل آن بدون از دست دادن قدرت منابع است. تعداد زیاد چرخش نشان دهنده تیزی و پویایی در شخصیت خودرو است.

مهم در خودرو و مشخصات مصرف

روغن.مصرف آن بر حسب لیتر در هزار کیلومتر اندازه گیری می شود. نام تجاری روغن با xxWxx مشخص می شود که عدد اول چگالی و عدد دوم ویسکوزیته را نشان می دهد. روغن های با چگالی و ویسکوزیته بالا به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان و دوام موتور را افزایش می دهند و روغن هایی با چگالی کم ویژگی های دینامیکی خوبی ارائه می دهند.

سوختمصرف آن بر حسب لیتر در هر صد کیلومتر اندازه گیری می شود. تقریباً هر مارک بنزینی را می توان در اتومبیل های مدرن استفاده کرد ، اما لازم به یادآوری است که عدد اکتان کم بر افت قدرت و قدرت تأثیر می گذارد و عدد اکتان بالاتر از حد معمول منبع را کاهش می دهد اما قدرت را افزایش می دهد.