اکثر رانندگان نمی دانند موتور ماشین چیست. و دانستن این امر ضروری است زیرا بیهوده نیست که هنگام تحصیل در بسیاری از آموزشگاه های رانندگی به دانش آموزان اصل کارکرد موتورهای احتراق داخلی گفته می شود. هر راننده ای باید ایده ای در مورد عملکرد موتور داشته باشد، زیرا این دانش می تواند در جاده مفید باشد.
البته موتور خودرو انواع و برندهای مختلفی دارد که عملکرد آنها در موارد کوچک (سیستم های تزریق سوخت، آرایش سیلندرها و ...) با یکدیگر متفاوت است. با این حال، اصل اساسی برای همه انواع موتورهای احتراق داخلی بدون تغییر باقی می ماند.
دستگاه موتور خودرو در تئوری
همیشه مناسب است که دستگاه موتور احتراق داخلی را با استفاده از مثال عملکرد یک سیلندر در نظر بگیرید. اگرچه اغلب اتومبیل ها دارای 4، 6، 8 سیلندر هستند. در هر صورت قسمت اصلی موتور سیلندر است. این شامل یک پیستون است که می تواند بالا و پایین حرکت کند. در همان زمان، 2 مرز حرکت آن وجود دارد - بالا و پایین. حرفه ای ها آنها را TDC و BDC (مرگ بالا و پایین) می نامند.
خود پیستون به شاتون و میله اتصال به میل لنگ متصل است. هنگامی که پیستون بالا و پایین می رود، شاتون بار را به میل لنگ منتقل می کند و می چرخد. بارهای وارد شده از شفت به چرخ ها منتقل می شود و باعث می شود خودرو شروع به حرکت کند.
اما وظیفه اصلی این است که پیستون کار کند، زیرا این اوست که نیروی محرکه اصلی این مکانیسم پیچیده است. این کار با استفاده از بنزین، گازوئیل یا گاز انجام می شود. یک قطره سوخت که در محفظه احتراق مشتعل می شود، پیستون را با نیروی زیادی به پایین پرتاب می کند و در نتیجه آن را به حرکت در می آورد. سپس با اینرسی، پیستون به حد بالایی باز می گردد، جایی که انفجار بنزین دوباره رخ می دهد و این چرخه دائما تکرار می شود تا زمانی که راننده موتور را خاموش کند.
این چیزی است که یک موتور ماشین به نظر می رسد. با این حال، این فقط یک نظریه است. بیایید نگاهی دقیق تر به چرخه های موتور بیندازیم.
چرخه چهار سکته مغزی
تقریباً همه موتورها در یک چرخه 4 زمانه کار می کنند:
- ورودی سوخت
- فشرده سازی سوخت.
- احتراق.
- خروجی گازهای خروجی در خارج از محفظه احتراق.
طرح
شکل زیر یک نمودار معمولی از موتور خودرو (یک سیلندر) را نشان می دهد.
این نمودار به وضوح عناصر اصلی را نشان می دهد:
الف - میل بادامک.
ب - پوشش سوپاپ.
ج - سوپاپ اگزوز که از طریق آن گازها از محفظه احتراق خارج می شوند.
د - درگاه اگزوز.
ه - سر سیلندر.
F - محفظه خنک کننده. اغلب ضد یخ وجود دارد که محفظه موتور گرمایش را خنک می کند.
ز - بلوک موتور.
ح - مخزن روغن.
I - تابه جایی که تمام روغن در آن جریان دارد.
ی - شمع که جرقه ای ایجاد می کند تا مخلوط سوخت را مشتعل کند.
ک - شیر ورودی که مخلوط سوخت از طریق آن وارد محفظه احتراق می شود.
L - ورودی.
م - پیستونی که بالا و پایین حرکت می کند.
ن - شاتون متصل به پیستون. این عنصر اصلی است که نیرو را به میل لنگ منتقل می کند و حرکت خطی (بالا و پایین) را به چرخشی تبدیل می کند.
O - یاتاقان شاتون.
P - میل لنگ. به دلیل حرکت پیستون می چرخد.
همچنین ارزش برجسته کردن عنصری مانند حلقه های پیستون را دارد (به آنها حلقه های خراشنده روغن نیز می گویند). آنها در شکل نشان داده نشده اند، اما جزء مهمی از سیستم موتور خودرو هستند. این حلقه ها دور پیستون می پیچند و حداکثر آب بندی را بین دیواره های سیلندر و پیستون ایجاد می کنند. آنها از ورود سوخت به ظرف روغن و ورود روغن به محفظه احتراق جلوگیری می کنند. اکثر موتورهای قدیمی خودروهای VAZ و حتی موتورهای تولید کنندگان اروپایی دارای حلقه های فرسوده هستند که مهر و موم موثری بین پیستون و سیلندر ایجاد نمی کند که می تواند باعث ورود روغن به محفظه احتراق شود. در چنین شرایطی مصرف بنزین و نفت «ژور» افزایش خواهد یافت.
اینها عناصر اصلی طراحی هستند که در همه موتورهای احتراق داخلی وجود دارند. در واقع، عناصر بسیار بیشتری وجود دارد، اما ما به ظرافت ها دست نخواهیم داد.
یک موتور چگونه کار می کند؟
بیایید با موقعیت اولیه پیستون شروع کنیم - در بالای آن است. در این مرحله، دریچه ورودی توسط یک سوپاپ باز می شود، پیستون شروع به حرکت به سمت پایین می کند و مخلوط سوخت را به داخل سیلندر می مکد. در این حالت فقط یک قطره کوچک بنزین وارد ظرفیت سیلندر می شود. این اولین چرخه کار است.
در طول ضربه دوم، پیستون به پایین ترین نقطه خود می رسد، در حالی که ورودی بسته می شود، پیستون شروع به حرکت به سمت بالا می کند، در نتیجه مخلوط سوخت فشرده می شود، زیرا جایی برای رفتن در یک محفظه بسته ندارد. هنگامی که پیستون به حداکثر نقطه بالایی خود می رسد، مخلوط سوخت به حداکثر خود فشرده می شود.
مرحله سوم احتراق مخلوط سوخت فشرده با استفاده از شمع جرقه ای است که جرقه ساطع می کند. در نتیجه، ترکیب قابل احتراق منفجر می شود و پیستون را با نیروی زیادی به پایین هل می دهد.
در مرحله نهایی، قطعه به مرز پایینی می رسد و با اینرسی به نقطه بالایی باز می گردد. در این زمان، دریچه اگزوز باز می شود، مخلوط اگزوز به شکل گاز از محفظه احتراق خارج شده و از طریق سیستم اگزوز وارد خیابان می شود. پس از آن، چرخه، از مرحله اول شروع می شود، دوباره تکرار می شود و برای تمام مدت ادامه می یابد تا زمانی که راننده موتور را خاموش کند.
در نتیجه انفجار بنزین، پیستون به سمت پایین حرکت می کند و میل لنگ را فشار می دهد. می چرخد و بار را به چرخ های ماشین منتقل می کند. این چیزی است که یک موتور ماشین به نظر می رسد.
تفاوت در موتورهای بنزینی
روشی که در بالا توضیح داده شد جهانی است. با این اصل، کار تقریباً همه موتورهای بنزینی ساخته می شود. موتورهای دیزلی با این واقعیت متمایز می شوند که شمع وجود ندارد - عنصری که سوخت را مشتعل می کند. انفجار سوخت دیزل به دلیل فشرده سازی قوی مخلوط سوخت انجام می شود. یعنی در سیکل سوم پیستون بالا می آید، مخلوط سوخت را به شدت فشرده می کند و به طور طبیعی تحت فشار منفجر می شود.
جایگزین ICE
لازم به ذکر است که اخیراً اتومبیل های الکتریکی در بازار ظاهر شده اند - اتومبیل هایی با موتورهای الکتریکی. در آنجا، اصل عملکرد موتور کاملاً متفاوت است، زیرا منبع انرژی بنزین نیست، بلکه برق در باتری ها است. اما تا کنون، بازار خودرو به خودروهایی با موتورهای احتراق داخلی تعلق دارد و موتورهای الکتریکی نمی توانند از راندمان بالایی برخوردار باشند.
چند کلمه در پایان
چنین دستگاه موتور احتراق داخلی تقریباً کامل است. اما هر ساله فناوری های جدیدی توسعه می یابد که بازده موتور را افزایش می دهد و ویژگی های بنزین بهبود می یابد. با تعمیر و نگهداری مناسب، موتور خودرو می تواند برای چندین دهه دوام بیاورد. برخی از موتورهای موفق شرکت های ژاپنی و آلمانی تنها به دلیل فرسودگی مکانیکی قطعات و جفت های اصطکاک یک میلیون کیلومتر کار می کنند و غیرقابل استفاده می شوند. اما بسیاری از موتورها، حتی پس از یک میلیون کارکرد، با موفقیت تحت تعمیرات اساسی قرار می گیرند و به اهداف مورد نظر خود ادامه می دهند.
قبل از بررسی موضوع موتور ماشین چگونه کار می کند، حداقل به طور کلی درک ساختار آن ضروری است. در هر خودرویی یک موتور احتراق داخلی تعبیه شده است که عملکرد آن بر اساس تبدیل انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی است. بیایید عمیق تر به این مکانیسم نگاه کنیم.
چگونه موتور ماشین کار می کند - ما نمودار دستگاه را مطالعه می کنیم
دستگاه موتور کلاسیک شامل یک سیلندر و یک میل لنگ است که در قسمت پایین توسط یک تابه بسته می شود. داخل سیلندر با حلقه های مختلفی قرار دارد که در یک دنباله خاص حرکت می کند. به شکل لیوان است، در قسمت بالایی آن یک ته است. برای اینکه در نهایت بفهمید موتور خودرو چگونه کار می کند، باید بدانید که پیستون به کمک یک پین پیستون و یک شاتون به میل لنگ متصل می شود.
برای چرخش صاف و نرم از یاتاقان های اصلی و شاتون استفاده می شود که نقش بلبرینگ را ایفا می کنند. ترکیب میل لنگ شامل گونه ها و همچنین ژورنال های اصلی و شاتون است. به تمام این قطعات که با هم مونتاژ شده اند، مکانیزم میل لنگ گفته می شود که حرکت رفت و برگشتی پیستون را به چرخش دایره ای تبدیل می کند.
قسمت بالایی سیلندر توسط سر بسته می شود، جایی که دریچه های ورودی و خروجی قرار دارند. مطابق با حرکت پیستون و حرکت میل لنگ باز و بسته می شوند. برای درک دقیق نحوه عملکرد موتور خودرو، ویدئوهای موجود در کتابخانه ما باید به همان اندازه مقاله با جزئیات مطالعه شوند. در این میان سعی خواهیم کرد تأثیر آن را با کلمات بیان کنیم.
نحوه عملکرد موتور خودرو - مختصری در مورد فرآیندهای پیچیده
بنابراین، مرز حرکت پیستون دارای دو موقعیت شدید است - مراکز مرده بالا و پایین. در حالت اول، پیستون در حداکثر فاصله از میل لنگ قرار دارد و گزینه دوم کمترین فاصله بین پیستون و میل لنگ است. برای اطمینان از عبور پیستون از نقاط مرده بدون توقف، از فلایویل ساخته شده به شکل دیسک استفاده می شود.
یک پارامتر مهم برای موتورهای احتراق داخلی، نسبت تراکم است که به طور مستقیم بر قدرت و کارایی آن تأثیر می گذارد.
برای درک صحیح اصل کارکرد موتور خودرو، باید بدانید که بر اساس استفاده از گازهای منبسط شده در طول فرآیند گرمایش است که در نتیجه پیستون بین نقاط مرده بالا و پایین حرکت می کند. هنگامی که پیستون در موقعیت بالایی قرار دارد، احتراق سوخت وارد سیلندر شده و با هوا مخلوط می شود. در نتیجه دمای گازها و فشار آنها به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.
گازها کار مفیدی انجام می دهند که به همین دلیل پیستون به سمت پایین حرکت می کند. علاوه بر این، از طریق مکانیسم میل لنگ، عمل به گیربکس و سپس به چرخ های خودرو منتقل می شود. مواد زائد از طریق سیستم اگزوز از سیلندر خارج می شوند و بخش جدیدی از سوخت به جای آنها عرضه می شود. کل فرآیند، از تزریق سوخت تا گاز خروجی، چرخه کار موتور نامیده می شود.
اصل عملکرد موتور ماشین - تفاوت در مدل ها
چندین نوع اصلی از موتورهای احتراق داخلی وجود دارد. ساده ترین آنها یک موتور درون خطی است. آنها در یک ردیف چیده شده اند، حجم کاری مشخصی را به طور کلی تشکیل می دهند. اما به تدریج، برخی از تولید کنندگان از این فناوری ساخت فاصله گرفتند و به نسخه های فشرده تر رفتند.
بسیاری از مدل ها از طراحی موتور V استفاده می کنند. با استفاده از این گزینه، سیلندرها با زاویه ای نسبت به یکدیگر (در محدوده 180 درجه) قرار می گیرند. در بسیاری از طرح ها، تعداد سیلندرها از 6 تا 12 یا بیشتر متغیر است. این به شما امکان می دهد تا اندازه خطی موتور را به میزان قابل توجهی کاهش دهید و طول آن را کاهش دهید.
بنابراین، انواع موتورها به آنها اجازه می دهد تا با موفقیت در وسایل نقلیه برای اهداف مختلف استفاده شوند. این می تواند اتومبیل ها و کامیون های استاندارد و همچنین اتومبیل های اسپرت و SUV باشد. بسته به نوع موتور، مشخصات فنی خاصی از کل دستگاه به دنبال دارد.
اکثریت قریب به اتفاق خودروها از مشتقات نفت به عنوان سوخت موتور استفاده می کنند. وقتی این مواد می سوزند، گازهایی آزاد می شود. در یک فضای محدود فشار ایجاد می کنند. یک مکانیسم پیچیده این بارها را درک می کند و آنها را ابتدا به حرکت انتقالی و سپس به چرخشی تبدیل می کند. این اصل عملکرد موتور احتراق داخلی است. علاوه بر این، چرخش از قبل به چرخ های محرک منتقل می شود.
موتور پیستونی
مزیت چنین مکانیزمی چیست؟ چه چیزی یک اصل جدید برای عملکرد موتور احتراق داخلی ایجاد کرد؟ در حال حاضر، آنها نه تنها به اتومبیل، بلکه به وسایل نقلیه کشاورزی و بارگیری، لوکوموتیو قطار، موتور سیکلت، موتور سیکلت و اسکوتر مجهز هستند. موتورهای این نوع بر روی تجهیزات نظامی نصب می شوند: تانک ها، نفربرهای زرهی، هلیکوپترها، قایق ها. همچنین می توانید به اره برقی، ماشین چمن زنی، موتور پمپ ها، پست های ژنراتور و سایر تجهیزات متحرک فکر کنید که از سوخت دیزل، بنزین یا مخلوط گاز برای کار استفاده می کنند.
قبل از اختراع اصل احتراق داخلی، سوخت، اغلب جامد (زغال سنگ، هیزم)، در یک محفظه جداگانه سوزانده می شد. برای این کار از دیگ بخاری استفاده شد که آب را گرم می کرد. بخار به عنوان منبع اصلی نیروی محرکه استفاده شد. چنین مکانیزم‌هایی عظیم و کلی بودند. آنها مجهز به لوکوموتیوهای لوکوموتیو بخار و کشتی بودند. اختراع موتور احتراق داخلی باعث شد تا ابعاد مکانیزم ها به میزان قابل توجهی کاهش یابد.
سیستم
هنگامی که موتور در حال کار است، تعدادی از فرآیندهای چرخه ای به طور مداوم رخ می دهد. آنها باید پایدار باشند و در یک دوره زمانی کاملاً تعریف شده انجام شوند. این شرایط عملکرد روان همه سیستم ها را تضمین می کند.
موتورهای دیزلی سوخت را از قبل تصفیه نمی کنند. سیستم تامین سوخت آن را از مخزن می رساند و با فشار بالا به سیلندرها می رسد. بنزین در طول مسیر از قبل با هوا مخلوط می شود.
اصل کار یک موتور احتراق داخلی به این صورت است که سیستم احتراق این مخلوط را مشتعل می کند و مکانیزم میل لنگ انرژی گازها را دریافت، تبدیل و به گیربکس منتقل می کند. سیستم توزیع گاز محصولات احتراق را از سیلندرها آزاد می کند و آنها را از خودرو خارج می کند. در عین حال صدای اگزوز کاهش می یابد.
سیستم روغن کاری امکان چرخش قطعات متحرک را فراهم می کند. با این حال، سطوح مالش گرم می شوند. سیستم خنک کننده تضمین می کند که دما از مقادیر مجاز فراتر نمی رود. اگرچه همه فرآیندها به طور خودکار اتفاق می‌افتند، اما همچنان باید نظارت شوند. این توسط سیستم کنترل ارائه می شود. داده ها را به کنترل پنل در کابین راننده منتقل می کند.
یک مکانیسم نسبتاً پیچیده باید دارای بدنه باشد. اجزا و مجموعه های اصلی در آن سوار شده اند. تجهیزات اضافی برای سیستم هایی که عملکرد عادی آن را تضمین می کنند در نزدیکی قرار دارند و روی پایه های قابل جابجایی نصب می شوند.
مکانیسم میل لنگ در بلوک سیلندر قرار دارد. بار اصلی از گازهای سوخت سوخته به پیستون منتقل می شود. توسط یک میله اتصال به میل لنگ متصل می شود که حرکت انتقالی را به حرکت چرخشی تبدیل می کند.
همچنین در بلوک یک سیلندر وجود دارد. یک پیستون در امتداد صفحه داخلی خود حرکت می کند. شیارهایی در آن بریده شده است که در آن حلقه های اورینگ قرار می گیرند. این برای به حداقل رساندن شکاف بین هواپیماها و ایجاد فشرده سازی ضروری است.
سر سیلندر به بالای بدنه متصل است. مکانیزم توزیع گاز در آن نصب شده است. از یک شفت با اکسترنتیکس، بازوهای راکر و سوپاپ ها تشکیل شده است. باز و بسته شدن متناوب آنها ورود سوخت به سیلندر و سپس انتشار محصولات احتراق مصرف شده را تضمین می کند.
پالت بلوک سیلندر در پایین محفظه نصب شده است. روغن پس از روانکاری مفاصل مالشی قطعات مجموعه ها و مکانیسم ها در آنجا جریان می یابد. در داخل موتور هنوز کانال هایی وجود دارد که مایع خنک کننده از طریق آنها گردش می کند.
اصل عملکرد موتور احتراق داخلی
ماهیت این فرآیند تبدیل یک نوع انرژی به نوع دیگر است. این زمانی اتفاق می افتد که سوخت در فضای بسته سیلندر موتور سوزانده شود. گازهای آزاد شده در طی این منبسط شده و فشار اضافی در داخل فضای کار ایجاد می شود. توسط پیستون دریافت می شود. او می تواند بالا و پایین حرکت کند. پیستون با استفاده از شاتون به میل لنگ متصل می شود. در واقع، اینها قسمت های اصلی مکانیسم میل لنگ هستند - واحد اصلی که وظیفه تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به حرکت چرخشی شفت را بر عهده دارد.
اصل عملکرد موتور احتراق داخلی بر اساس تغییر سیکل متناوب است. هنگامی که پیستون به سمت پایین حرکت می کند، کار انجام می شود - میل لنگ در یک زاویه خاص می چرخد. یک فلایویل عظیم در یک انتها ثابت شده است. با دریافت شتاب، با اینرسی به حرکت خود ادامه می دهد و این همچنان میل لنگ را می چرخاند. شاتون اکنون پیستون را به سمت بالا فشار می دهد. او موقعیت کاری را می گیرد و دوباره آماده است تا انرژی سوخت مشتعل شده را به عهده بگیرد.
ویژگی های خاص
اصل عملکرد موتور احتراق داخلی خودروهای سواری اغلب بر اساس تبدیل انرژی بنزین قابل احتراق است. کامیون ها، تراکتورها و وسایل نقلیه ویژه عمدتاً مجهز به موتورهای دیزلی هستند. LPG همچنین می تواند به عنوان سوخت استفاده شود. موتورهای دیزلی سیستم جرقه زنی ندارند. احتراق سوخت از فشار ایجاد شده در محفظه کار سیلندر رخ می دهد.
چرخه کار را می توان در یک یا دو دور میل لنگ انجام داد. در حالت اول، چهار چرخه وجود دارد: ورودی و احتراق سوخت، ضربه قدرت، فشرده سازی، گازهای خروجی. یک موتور احتراق داخلی دو زمانه یک چرخه کامل را در یک دور میل لنگ انجام می دهد. در همان زمان، سوخت در یک چرخه پذیرفته و فشرده می شود و در چرخه دوم احتراق، استروک قدرت و گازهای خروجی آزاد می شود. نقش مکانیسم توزیع گاز در موتورهای این نوع توسط یک پیستون انجام می شود. با حرکت بالا و پایین، به طور متناوب دریچه های ورودی و خروجی سوخت را باز می کند.
علاوه بر موتورهای احتراق داخلی پیستونی، موتورهای توربین، جت و احتراق داخلی ترکیبی نیز وجود دارد. تبدیل انرژی سوخت در آنها به حرکت رو به جلو خودرو طبق اصول دیگری انجام می شود. طراحی موتور و سیستم های کمکی نیز تفاوت چشمگیری دارد.
تلفات
با وجود این واقعیت که موتور احتراق داخلی قابل اعتماد و پایدار است، بازده آن به اندازه کافی بالا نیست، همانطور که ممکن است در نگاه اول به نظر برسد. از نظر ریاضی، راندمان یک موتور احتراق داخلی به طور متوسط 30-45٪ است. این نشان می دهد که بیشتر انرژی سوخت قابل احتراق هدر می رود.
راندمان بهترین موتورهای بنزینی می تواند تنها 30٪ باشد. و فقط موتورهای دیزل اقتصادی عظیم که دارای مکانیسم ها و سیستم های اضافی زیادی هستند، می توانند به طور موثر تا 45٪ انرژی سوخت را از نظر قدرت و کار مفید تبدیل کنند.
طراحی موتور احتراق داخلی نمی تواند تلفات را از بین ببرد. بخشی از سوخت زمان سوختن ندارد و با گازهای خروجی از اگزوز خارج می شود. یکی دیگر از موارد تلفات، مصرف انرژی برای غلبه بر انواع مقاومت در حین اصطکاک سطوح جفت کننده قطعات مجموعه ها و مکانیسم ها است. و بخش دیگری از آن صرف راه اندازی سیستم های موتور می شود که عملکرد عادی و بدون وقفه آن را تضمین می کند.
اختراع موتور احتراق داخلی به بشر این امکان را داد که به طور قابل توجهی در توسعه گام بردارد. در حال حاضر موتورهایی که از انرژی آزاد شده در طی احتراق سوخت برای انجام کارهای مفید استفاده می کنند در بسیاری از زمینه های فعالیت های انسانی استفاده می شوند. اما این موتورها بیشترین کاربرد را در حمل و نقل دارند.
تمام نیروگاه ها از مکانیسم ها، اجزا و سیستم هایی تشکیل شده اند که در تعامل با یکدیگر، تبدیل انرژی آزاد شده در طی احتراق محصولات قابل اشتعال را به حرکت چرخشی میل لنگ تضمین می کنند. این حرکت است که کار مفید اوست.
برای روشن تر شدن آن، باید اصل عملکرد نیروگاه احتراق داخلی را درک کنید.
اصل عملیات
هنگامی که مخلوط قابل احتراق متشکل از محصولات قابل اشتعال و هوا سوزانده می شود، انرژی بیشتری آزاد می شود. علاوه بر این، در لحظه احتراق مخلوط، حجم آن به طور قابل توجهی افزایش می یابد، فشار در مرکز اشتعال افزایش می یابد، در واقع با آزاد شدن انرژی، یک انفجار کوچک رخ می دهد. این فرآیند به عنوان پایه در نظر گرفته می شود.
اگر احتراق در یک فضای بسته انجام شود، فشار ناشی از احتراق به دیواره های این فضا فشار می آورد. اگر یکی از دیوارها متحرک باشد، فشاری که سعی در افزایش حجم فضای محصور دارد، این دیوار را جابجا می کند. اگر مقداری میله به این دیوار وصل شده باشد، از قبل کار مکانیکی انجام می دهد - با دور شدن، این میله را فشار می دهد. با اتصال میله به میل لنگ در هنگام حرکت باعث چرخش میل لنگ حول محور خود می شود.
این اصل عملکرد واحد نیرو با احتراق داخلی است - یک فضای بسته (بوش سیلندر) با یک دیوار متحرک (پیستون) وجود دارد. دیوار توسط یک میله (میله) به یک میل لنگ (میل لنگ) متصل می شود. سپس عمل معکوس انجام می شود - میل لنگ با چرخش کامل حول محور، دیوار را با میله هل می دهد و بنابراین به عقب باز می گردد.
اما این فقط اصل کار با توضیح در مورد اجزای ساده است. در واقع، این روند کمی پیچیده تر به نظر می رسد، زیرا ابتدا باید اطمینان حاصل کنید که مخلوط وارد سیلندر می شود، آن را برای احتراق بهتر فشرده کنید و همچنین محصولات احتراق را حذف کنید. به این اعمال چرخه می گویند.
کل میله ها 4:
- ورودی (مخلوط وارد سیلندر می شود)؛
- فشرده سازی (مخلوط با کاهش حجم داخل آستین توسط پیستون فشرده می شود).
- ضربه کار (پس از احتراق، مخلوط به دلیل انبساط پیستون را به سمت پایین هل می دهد).
- رهاسازی (حذف محصولات احتراق از آستین برای تامین قسمت بعدی مخلوط)؛
ضربات موتور پیستون
از این نتیجه می شود که فقط سکته مغزی عملکرد مفیدی دارد ، سه مورد دیگر مقدماتی هستند. هر ضربه با حرکت خاصی از پیستون همراه است. در هنگام مصرف و سکته مغزی به سمت پایین حرکت می کند و در هنگام فشرده سازی و اگزوز به سمت بالا حرکت می کند. و از آنجایی که پیستون به میل لنگ متصل است، هر ضربه مربوط به زاویه خاصی از چرخش شفت حول محور است.
اجرای سیکل ها در موتور به دو صورت انجام می شود. اولین - با ترکیب چرخه ها. در چنین موتوری، تمام چرخه ها در یک چرخش کامل میل لنگ انجام می شود. یعنی نیم چرخش زانو. شفت که در آن حرکت پیستون به سمت بالا یا پایین با دو چرخه همراه است. به این موتورها 2 زمانه می گویند.
راه دوم ضربات جداگانه است. یک حرکت پیستون تنها با یک ضربه همراه است. در نتیجه برای اینکه یک چرخه کامل کار رخ دهد، 2 چرخش زانو لازم است. شفت حول محور چنین موتورهایی 4 زمانه تعیین شدند.
بلوک سیلندر
حالا خود دستگاه موتور احتراق داخلی. اساس هر نصب بلوک سیلندر است. همه اجزا در آن و روی آن قرار دارند.
ویژگی های طراحی بلوک به شرایط خاصی بستگی دارد - تعداد سیلندرها، محل آنها و روش خنک کننده. تعداد سیلندرهایی که در یک بلوک ترکیب می‌شوند می‌تواند از 1 تا 16 متغیر باشد. علاوه بر این، بلوک‌هایی با تعداد فرد سیلندر نادر هستند؛ از موتورهایی که در حال حاضر تولید می‌شوند، فقط نصب‌های یک و سه سیلندر وجود دارد. اکثر واحدها دارای یک جفت سیلندر هستند - 2، 4، 6، 8 و کمتر 12 و 16.
بلوک چهار سیلندر
نیروگاه های 1 تا 4 سیلندر معمولاً دارای آرایش خطی سیلندرها هستند. اگر تعداد سیلندرها بیشتر باشد، آنها را در دو ردیف، با زاویه مشخصی از موقعیت یک ردیف نسبت به ردیف دیگر، به اصطلاح نیروگاه ها با موقعیت V شکل قرار می دهند. این چیدمان باعث کاهش ابعاد بلوک شد، اما در عین حال ساخت آنها دشوارتر از چیدمان درون خطی است.
بلوک هشت سیلندر
نوع دیگری از بلوک ها وجود دارد که در آنها استوانه ها در دو ردیف و با زاویه 180 درجه بین آنها قرار گرفته اند. این موتورها نامیده می شوند. آنها عمدتا در موتور سیکلت ها یافت می شوند، اگرچه اتومبیل هایی با این نوع واحد قدرت نیز وجود دارد.
اما شرط تعداد سیلندرها و محل آنها اختیاری است. موتورهای 2 سیلندر و 4 سیلندر با موقعیت V شکل یا مخالف سیلندرها و همچنین موتورهای 6 سیلندر با آرایش درون خطی وجود دارد.
دو نوع خنک کننده استفاده می شود که در نیروگاه ها استفاده می شود - هوا و مایع. ویژگی طراحی بلوک به این بستگی دارد. واحد هوا خنک کوچکتر و از نظر ساختاری ساده تر است، زیرا سیلندرها در طراحی آن گنجانده نشده اند.
بلوک با خنک کننده مایع پیچیده تر است، طراحی آن شامل سیلندر است و یک ژاکت خنک کننده در بالای بلوک با سیلندر قرار دارد. مایعی در داخل آن گردش می کند و گرما را از سیلندرها خارج می کند. در این مورد، بلوک همراه با ژاکت خنک کننده یک کل را نشان می دهد.
از بالا، بلوک با یک صفحه مخصوص پوشیده شده است - سر سیلندر (سر سیلندر). یکی از اجزایی است که فضای بسته ای را فراهم می کند که فرآیند احتراق در آن انجام می شود. طراحی آن می تواند ساده، بدون مکانیسم های اضافی، یا پیچیده باشد.
مکانیزم میل لنگ
که در طراحی موتور گنجانده شده است، تبدیل حرکت رفت و برگشتی پیستون در آستین را به حرکت چرخشی میل لنگ فراهم می کند. عنصر اصلی این مکانیسم میل لنگ است. دارای اتصال متحرک با بلوک سیلندر است. چنین اتصالی چرخش این شفت را حول محور تضمین می کند.
یک فلایویل به یک انتهای شفت متصل است. وظیفه فلایویل این است که گشتاور را از شفت بیشتر منتقل کند. از آنجایی که یک موتور 4 زمانه به ازای هر دو دور چرخش میل لنگ تنها یک چرخش نیمه با یک عمل مفید دارد - حرکت کار، بقیه نیاز به یک عمل معکوس دارند که توسط چرخ فلایو انجام می شود. با داشتن جرم قابل توجه و چرخشی، به دلیل انرژی جنبشی، چرخش زانو را فراهم می کند. شفت در طول چرخه های آماده سازی.
دور فلایویل دارای چرخ دنده حلقه ای است که با کمک آن نیروگاه راه اندازی می شود.
در طرف دیگر شفت چرخ دنده محرک پمپ روغن و مکانیزم توزیع گاز و همچنین فلنجی برای نصب قرقره قرار دارد.
این مکانیسم همچنین شامل میله های اتصال است که انتقال نیرو از پیستون به میل لنگ و بالعکس را فراهم می کند. میله های اتصال نیز به صورت متحرک به شفت متصل می شوند.
سطوح بلوک سیلندر، زانوها. شفت و میله های اتصال در اتصالات مستقیماً با یکدیگر تماس ندارند ، بین آنها یاتاقان های ساده - آستر وجود دارد.
گروه سیلندر پیستون
این گروه از آستر سیلندر، پیستون، رینگ پیستون و پین تشکیل شده است. در این گروه است که فرآیند احتراق و انتقال انرژی آزاد شده برای تبدیل صورت می گیرد. احتراق در داخل آستین انجام می شود که از یک طرف توسط سر بلوک و از طرف دیگر توسط پیستون بسته می شود. خود پیستون می تواند در داخل آستین حرکت کند.
برای اطمینان از حداکثر سفتی در داخل آستر، از رینگ های پیستون برای جلوگیری از نشت مخلوط و محصولات احتراق بین دیواره های آستر و پیستون استفاده می شود.
پیستون به صورت متحرک به وسیله یک پین به شاتون متصل می شود.
مکانیزم توزیع گاز
وظیفه این مکانیسم تامین به موقع یک مخلوط قابل احتراق یا اجزای آن به سیلندر و همچنین حذف محصولات احتراق است.
موتورهای دو زمانه مکانیزمی ندارند. در آن، تامین مخلوط و حذف محصولات احتراق توسط پنجره های تکنولوژیکی که در دیواره های آستین ساخته شده اند انجام می شود. سه پنجره وجود دارد - ورودی، بای پس و خروجی.
پیستون در حال حرکت، پنجره ای را باز و بسته می کند و بدین ترتیب آستین با سوخت پر می شود و گازهای خروجی اگزوز خارج می شود. استفاده از چنین توزیع گازی به اجزای اضافی نیاز ندارد، بنابراین سر سیلندر چنین موتوری ساده است و وظیفه آن فقط اطمینان از سفتی سیلندر است.
موتور 4 زمانه دارای مکانیزم توزیع گاز است. سوخت چنین موتوری از طریق سوراخ های مخصوص در سر تامین می شود. این دهانه ها با دریچه بسته می شوند. در صورت نیاز به تامین سوخت یا خروج گاز از سیلندر، شیر مربوطه باز می شود. باز شدن سوپاپ ها توسط میل بادامک تامین می شود که با بادامک های خود در زمان مناسب شیر مورد نیاز را فشار داده و سوراخ را باز می کند. میل بادامک توسط میل لنگ به حرکت در می آید.
تسمه تایم و درایو زنجیر
طرح مکانیسم توزیع گاز ممکن است متفاوت باشد. موتورها با یک میل بادامک پایین (در بلوک سیلندر قرار دارد) و یک سوپاپ بالای سر (در سر سیلندر) تولید می شوند. انتقال نیرو از شفت به سوپاپ ها با استفاده از میله ها و بازوهای راکر انجام می شود.
رایج‌تر موتورهایی هستند که هم شفت و هم دریچه‌ها در بالا قرار دارند. با این آرایش، شفت نیز در سرسیلندر قرار می گیرد و بدون المان های میانی مستقیماً روی سوپاپ ها عمل می کند.
سیستم تامین
این سیستم سوخت را برای تامین بیشتر سیلندرها آماده می کند. طراحی این سیستم به سوخت مصرفی موتور بستگی دارد. اکنون اصلی ترین سوخت جدا شده از نفت و بخش های مختلف - بنزین و سوخت دیزل است.
موتورهای بنزینی دارای دو نوع سیستم سوخت هستند - کاربراتوری و تزریقی. در سیستم اول، تشکیل مخلوط در کاربراتور انجام می شود. این ماده سوخت را به جریان هوای عبوری از آن دوز می کند و آن را تامین می کند، سپس این مخلوط از قبل به سیلندرها وارد می شود. چنین سیستمی از مخزن سوخت، خطوط سوخت، پمپ سوخت خلاء و کاربراتور تشکیل شده است.
سیستم کاربراتور
در خودروهای تزریقی هم همین کار انجام می شود، اما دوز آنها دقیق تر است. همچنین سوخت موجود در انژکتورها از طریق نازل به جریان هوای موجود در لوله ورودی اضافه می شود. این انژکتور سوخت را اسپری می کند که ترکیب بهتری را ایجاد می کند. سیستم تزریق شامل یک مخزن، یک پمپ واقع در آن، فیلترها، خطوط سوخت و یک ریل سوخت با نازل های نصب شده بر روی منیفولد ورودی است.
در موتورهای دیزلی، اجزای مخلوط سوخت به طور جداگانه عرضه می شوند. مکانیسم توزیع گاز فقط هوا را از طریق سوپاپ ها به سیلندرها می رساند. سوخت به سیلندرها به صورت جداگانه، توسط نازل و تحت فشار بالا تامین می شود. این سیستم از مخزن، فیلترها، پمپ سوخت فشار قوی (TNVD) و انژکتورها تشکیل شده است.
اخیراً سیستم های تزریق ظاهر شده اند که بر اساس اصل سیستم سوخت دیزل - انژکتور با تزریق مستقیم کار می کنند.
سیستم حذف گاز خروجی خروجی از سیلندرها، خنثی سازی جزئی مواد مضر و کاهش صدا در هنگام خروج گاز خروجی را تضمین می کند. از یک منیفولد اگزوز، یک تشدید کننده، یک کاتالیزور (نه همیشه) و یک صدا خفه کن تشکیل شده است.
سیستم روغن کاری
سیستم روانکاری با ایجاد یک لایه خاص که از تماس مستقیم سطوح جلوگیری می کند، اصطکاک بین سطوح متقابل موتور را کاهش می دهد. علاوه بر این، گرما را حذف می کند، از عناصر موتور در برابر خوردگی محافظت می کند.
سیستم روانکاری شامل یک پمپ روغن، یک مخزن روغن - یک تابه، یک ورودی روغن، یک فیلتر روغن، کانال هایی است که روغن از طریق آنها به سطوح مالشی حرکت می کند.
سیستم خنک کننده
حفظ دمای عملیاتی بهینه در حین کارکرد موتور توسط سیستم خنک کننده ارائه می شود. دو نوع سیستم استفاده می شود - هوا و مایع.
سیستم هوا با دمیدن هوا در سیلندرها خنک کننده ایجاد می کند. برای خنک سازی بهتر، پره های خنک کننده روی سیلندرها ساخته می شود.
در یک سیستم مایع، خنک‌کاری توسط مایعی انجام می‌شود که در ژاکت خنک‌کننده در تماس مستقیم با دیواره بیرونی آستین‌ها گردش می‌کند. چنین سیستمی از یک ژاکت خنک کننده، یک پمپ آب، یک ترموستات، لوله ها و یک رادیاتور تشکیل شده است.
سیستم احتراق
سیستم جرقه زنی فقط در موتورهای بنزینی استفاده می شود. در موتورهای دیزلی، مخلوط با فشرده سازی مشتعل می شود، بنابراین او به چنین سیستمی نیاز ندارد.
در خودروهای بنزینی، احتراق توسط جرقه ای انجام می شود که در لحظه معینی بین الکترودهای شمع درخشنده نصب شده در سر بلوک می پرد به طوری که دامن آن در محفظه احتراق سیلندر قرار می گیرد.
سیستم جرقه زنی از یک سیم پیچ احتراق، توزیع کننده (توزیع کننده)، سیم کشی و شمع تشکیل شده است.
تجهیزات الکتریکی
این تجهیزات برق را به شبکه سواری خودرو از جمله سیستم جرقه زنی تامین می کند. از این تجهیزات برای راه اندازی موتور نیز استفاده می شود. این شامل یک باتری، یک ژنراتور، یک استارت، سیم کشی، سنسورهای مختلف است که عملکرد و وضعیت موتور را نظارت می کند.
این کل دستگاه موتور احتراق داخلی است. اگرچه به طور مداوم در حال بهبود است، اما اصل عملکرد آن تغییر نمی کند، تنها گره ها و مکانیسم های فردی بهبود می یابند.
تحولات مدرن
وظیفه اصلی که خودروسازان با آن دست و پنجه نرم می کنند کاهش مصرف سوخت و انتشار مواد مضر در جو است. بنابراین، آنها به طور مداوم سیستم قدرت را بهبود می بخشند، نتیجه آن معرفی اخیر سیستم های تزریق مستقیم است.
سوخت های جایگزین در حال جستجو هستند، آخرین پیشرفت در این مسیر تاکنون استفاده از الکل ها به عنوان سوخت و همچنین روغن های گیاهی است.
دانشمندان همچنین در تلاش هستند تا تولید موتورهایی را با اصل عملکرد کاملاً متفاوت ایجاد کنند. به عنوان مثال، موتور Wankel چنین است، اما تاکنون موفقیت خاصی حاصل نشده است.
اتولیکموتور احتراق داخلی مدرن از اجداد خود دور شده است. بزرگتر، قدرتمندتر، سازگارتر با محیط زیست شده است، اما در عین حال، اصل عملکرد، ساختار موتور خودرو و همچنین عناصر اصلی آن بدون تغییر باقی مانده است.
موتورهای احتراق داخلی که به طور گسترده در خودروها مورد استفاده قرار می گیرند، از نوع پیستونی هستند. این نوع موتور احتراق داخلی به دلیل اصل کار نام خود را به دست آورد. داخل موتور یک محفظه کار به نام سیلندر وجود دارد. مخلوط کار را می سوزاند. هنگامی که مخلوط سوخت و هوا در محفظه سوزانده می شود، فشاری که پیستون درک می کند افزایش می یابد. با حرکت، پیستون انرژی دریافتی را به کار مکانیکی تبدیل می کند.
موتور احتراق داخلی چطوره
اولین موتورهای پیستونی فقط یک سیلندر با قطر کوچک داشتند. در فرآیند توسعه، برای افزایش قدرت، ابتدا قطر سیلندر و سپس تعداد آنها افزایش یافت. به تدریج موتورهای احتراق داخلی شکلی آشنا به خود گرفتند. موتور یک ماشین مدرن می تواند تا 12 سیلندر داشته باشد.
ICE مدرن از چندین مکانیسم و سیستم های کمکی تشکیل شده است که برای سهولت درک، به شرح زیر گروه بندی می شوند:
- KShM - مکانیسم میل لنگ.
- زمان بندی - مکانیزمی برای تنظیم زمان بندی سوپاپ.
- سیستم روغن کاری.
- سیستم خنک کننده.
- سیستم تامین سوخت.
- سیستم اگزوز.
سیستم های ICE همچنین شامل سیستم های راه اندازی الکتریکی و کنترل موتور می باشد.
KShM - مکانیزم میل لنگ
KShM مکانیزم اصلی یک موتور پیستونی است. کار اصلی را انجام می دهد - انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. مکانیزم از بخش های زیر تشکیل شده است:
- بلوک سیلندر.
- سرسیلندر.
- پیستون با پین ها، حلقه ها و میله های اتصال.
- میل لنگ با چرخ فلایو.
زمان بندی - مکانیزم توزیع گاز
برای اینکه سوخت و هوای مورد نیاز وارد سیلندر شود و محصولات احتراق به موقع از محفظه کار خارج شوند، موتور احتراق داخلی مکانیزمی به نام توزیع گاز دارد. وظیفه باز و بسته کردن دریچه های ورودی و خروجی را بر عهده دارد که از طریق آن مخلوط سوخت و هوای قابل احتراق وارد سیلندرها شده و گازهای خروجی از اگزوز خارج می شود. بخش های زمان بندی عبارتند از:
- میل بادامک.
- شیرهای ورودی و خروجی با فنرها و بوش های راهنما.
- قطعات درایو سوپاپ.
- عناصر درایو زمان بندی
زمان بندی از میل لنگ موتور خودرو هدایت می شود. با کمک یک زنجیر یا تسمه، چرخش به میل بادامک منتقل می شود، که از طریق بادامک یا بازوهای چرخشی، دریچه ورودی یا خروجی را از طریق فشار دهنده ها فشار داده و آنها را به نوبه خود باز و بسته می کند.
بسته به طرح و تعداد سوپاپ ها می توان برای هر بانک سیلندر یک یا دو میل بادامک روی موتور نصب کرد. با یک سیستم دو شفت، هر شفت مسئول عملکرد سری سوپاپ های خود - ورودی یا خروجی است. طراحی تک شفت دارای نام انگلیسی SOHC (Single OverHead Camshaft) است. سیستم شفت دوگانه DOHC (میل بادامک دو سر بالا) نامیده می شود. 
در حین کار موتور، قطعات آن با گازهای داغی که در طی احتراق مخلوط سوخت و هوا تشکیل می شوند، در تماس هستند. برای اینکه قطعات یک موتور احتراق داخلی به دلیل انبساط بیش از حد در هنگام گرم شدن فرو نریزند، باید خنک شوند. می توانید موتور خودرو را با هوا یا مایع خنک کنید. موتورهای مدرن، به عنوان یک قاعده، دارای یک طرح خنک کننده مایع هستند که توسط قسمت های زیر تشکیل می شود:
- ژاکت خنک کننده موتور
- پمپ (پمپ)
- رادیاتور
- پنکه
- مخزن انبساط
ژاکت خنک کننده موتورهای احتراق داخلی توسط حفره های داخل BC و سرسیلندر تشکیل می شود که مایع خنک کننده از طریق آنها به گردش در می آید. گرمای اضافی را از قطعات موتور خارج کرده و به رادیاتور می برد. گردش خون توسط پمپی که توسط یک تسمه از میل لنگ هدایت می شود، تامین می شود.
ترموستات شرایط دمایی لازم را برای موتور خودرو فراهم می کند و جریان سیال را به رادیاتور هدایت می کند یا آن را دور می زند. رادیاتور به نوبه خود برای خنک کردن مایع گرم شده طراحی شده است. فن جریان هوا را افزایش می دهد و در نتیجه راندمان خنک کننده را افزایش می دهد. یک مخزن انبساط برای موتورهای مدرن ضروری است، زیرا خنک کننده های مورد استفاده در هنگام گرم شدن بسیار منبسط می شوند و به حجم اضافی نیاز دارند.
سیستم روغن کاری موتور
در هر موتوری، قطعات متحرک زیادی وجود دارد که برای کاهش تلفات قدرت اصطکاکی و جلوگیری از افزایش سایش و گیر کردن، نیاز به روغن کاری مداوم دارند. یک سیستم روغن کاری برای این کار وجود دارد. در طول راه، با کمک آن، چندین کار دیگر حل می شود: محافظت از قطعات موتور احتراق داخلی در برابر خوردگی، خنک سازی اضافی قطعات موتور و حذف محصولات سایش از نقاط تماس قطعات ساینده. سیستم روغن کاری موتور خودرو از موارد زیر تشکیل می شود: 
- مخزن روغن (تابه).
- پمپ تامین روغن.
- فیلتر روغن با .
- خطوط لوله نفت
- میله روغن (نشانگر سطح روغن).
- نشانگر فشار سیستم
- گردن پرکننده روغن.
پمپ روغن را از مخزن روغن گرفته و به خطوط و کانال های روغن واقع در BC و سرسیلندر می رساند. روغن از طریق آنها وارد نقاط تماس سطوح مالشی می شود.
سیستم تامین
سیستم تامین موتورهای احتراق داخلی با احتراق جرقه ای و احتراق تراکمی با یکدیگر متفاوت هستند، اگرچه تعدادی از عناصر مشترک دارند. رایج عبارتند از:
- مخزن سوخت.
- سنسور سطح سوخت
- فیلترهای سوخت - درشت و ریز.
- خطوط لوله سوخت
- منیفولد ورودی
- لوله های هوا.
- فیلتر هوا.
هر دو سیستم دارای پمپ سوخت، ریل سوخت، انژکتور سوخت هستند، اما به دلیل خواص فیزیکی متفاوت بنزین و گازوئیل، طراحی آنها تفاوت های قابل توجهی دارد. اصل عرضه یکسان است: سوخت از مخزن از طریق فیلترها از طریق فیلترها به ریل سوخت وارد می شود و از آنجا وارد انژکتورها می شود. اما اگر در اکثر موتورهای احتراق داخلی بنزینی، نازل ها آن را به منیفولد ورودی موتور خودرو وارد می کنند، در موتورهای دیزلی مستقیماً به داخل سیلندر وارد می شود و در همان جا با هوا مخلوط می شود. قسمت هایی که هوا را تمیز می کنند و به سیلندرها می رسانند - فیلتر هوا و لوله ها - نیز متعلق به سیستم سوخت هستند. 
سیستم اگزوز
سیستم اگزوز برای حذف گازهای خروجی از سیلندرهای موتور خودرو طراحی شده است. جزئیات اصلی، اجزای آن:
- منیفولد اگزوز
- لوله ورودی صدا خفه کن.
- طنین انداز.
- صدا خفه کن.
- لوله اگزوز.
در موتورهای احتراق داخلی مدرن، ساختار اگزوز با دستگاه هایی برای خنثی سازی انتشارات مضر تکمیل می شود. این شامل یک مبدل کاتالیزوری و سنسورهایی است که با واحد کنترل موتور ارتباط برقرار می کند. گازهای خروجی از منیفولد اگزوز از طریق لوله اگزوز وارد مبدل کاتالیزوری و سپس از طریق تشدید کننده به صدا خفه کن می شود. سپس از طریق لوله اگزوز وارد جو می شوند. 
در خاتمه لازم است به سیستم راه اندازی و کنترل موتور خودرو اشاره شود. آنها بخش مهمی از موتور هستند، اما باید همراه با سیستم الکتریکی خودرو در نظر گرفته شوند، که از حوصله این مقاله در مورد قطعات داخلی موتور خارج است.
