Tikram automobilių entuziastui automobilis yra ne tik susisiekimo priemonė, bet ir laisvės instrumentas. Automobilio pagalba galite nuvykti į bet kurią miesto, šalies ar žemyno vietą. Tačiau tikram keliautojui neužtenka turėti licenciją. Juk vis dar yra daug vietų, kur mobilusis negauna, o vilkikai nepasiekia. Tokiais atvejais gedimo atveju visa atsakomybė krenta ant vairuotojo pečių.
Todėl kiekvienas vairuotojas turėtų bent šiek tiek suprasti savo automobilio įrenginį, o pradėti reikia nuo variklio. Žinoma, šiuolaikinės automobilių kompanijos gamina daugybę automobilių su skirtingų tipų varikliais, tačiau dažniausiai gamintojai savo konstrukcijose naudoja vidaus degimo variklius. Jie pasižymi dideliu efektyvumu ir tuo pačiu užtikrina aukštą visos sistemos patikimumą.
Dėmesio! Daugumoje mokslinių straipsnių vidaus degimo varikliai sutrumpintai vadinami vidaus degimo varikliais.
Kas yra ICE
Prieš pradėdami išsamų vidaus degimo variklio įtaiso ir jų veikimo principo tyrimą, apsvarstysime, kas yra vidaus degimo varikliai. Iš karto reikia pasakyti vieną svarbią pastabą. Per daugiau nei 100 evoliucijos metų mokslininkai sugalvojo daugybę dizaino variantų, kurių kiekvienas turi savo privalumų. Todėl pirmiausia pabrėžiame pagrindinius kriterijus, pagal kuriuos galima atskirti šiuos mechanizmus:
- Priklausomai nuo degiojo mišinio sudarymo būdo, visi vidaus degimo varikliai skirstomi į karbiuratorių, dujų ir įpurškimo įtaisus. Be to, tai klasė su išoriniu maišymu. Jei mes kalbame apie vidinius, tai yra dyzeliniai varikliai.
- Pagal kuro rūšį vidaus degimo varikliai gali būti skirstomi į benzininius, dujinius ir dyzelinius.
- Variklio įtaiso aušinimas gali būti dviejų tipų: skysčio ir oro.
- cilindrai gali būti išdėstyti vienas priešais kitą ir V raidės pavidalu.
- Cilindrų viduje esantis mišinys gali užsidegti nuo kibirkšties. Taip nutinka karbiuratoriaus ir įpurškimo vidaus degimo varikliuose arba dėl savaiminio užsidegimo.
Daugumoje automobilių žurnalų ir tarp profesionalių automobilių eksportuotojų įprasta suskirstyti vidaus degimo variklius į šiuos tipus:
- Dujinis variklis. Šis prietaisas veikia su benzinu. Uždegimas yra priverstas žvakės generuojamos kibirkšties. Karbiuratorius ir įpurškimo sistemos yra atsakingos už kuro ir oro mišinio dozavimą. Uždegimas įvyksta suspaudus.
- Dyzelinas . Varikliai su tokio tipo įrenginiais dirba degindami dyzelinį kurą. Pagrindinis skirtumas, palyginti su benzininiais agregatais, yra tas, kad degalai sprogsta dėl oro temperatūros padidėjimo. Pastarasis tampa įmanomas dėl slėgio padidėjimo cilindro viduje.
- Dujų sistemos veikia naudojant propaną-butaną. Uždegimas priverstinis.Į balioną tiekiamos dujos su oru. Priešingu atveju tokio vidaus degimo variklio įtaisas yra panašus į benzininį.
Būtent ši klasifikacija naudojama dažniausiai, nurodant specifines sistemos ypatybes.
Prietaisas ir veikimo principas
Vidaus degimo variklio įtaisas
Geriausia apsvarstyti vidaus degimo variklio įtaisą naudojant vieno cilindro variklio pavyzdį. Pagrindinė mechanizmo dalis yra cilindras. Jame yra stūmoklis, kuris juda aukštyn ir žemyn. Šiuo atveju yra du jo judėjimo valdymo taškai: viršutinis ir apatinis. Profesinėje literatūroje jie vadinami TDC ir BDC. Dekodavimas yra toks: viršutinė ir apatinė negyvos vietos.
Dėmesio! Stūmoklis taip pat yra prijungtas prie veleno. Jungiamoji grandis yra švaistiklis.
Pagrindinė švaistiklio užduotis yra energiją, kuri susidaro dėl stūmoklio judėjimo aukštyn ir žemyn, paversti sukimosi energija. Tokios transformacijos rezultatas – automobilio judėjimas jums reikalinga kryptimi. Už tai atsakingas ICE įrenginys. Taip pat nepamirškite apie borto tinklą, kurio veikimas tampa įmanomas dėl variklio generuojamos energijos.
Smagratis pritvirtintas prie variklio veleno galo. Tai užtikrina alkūninio veleno sukimosi stabilumą. Įsiurbimo ir išmetimo vožtuvai yra cilindro viršuje, kuris, savo ruožtu, yra uždengtas specialia galvute.
Dėmesio! Vožtuvai tinkamu laiku atidaro ir uždaro atitinkamus kanalus.
Kad atsidarytų vidaus degimo variklio vožtuvai, juos veikia skirstomojo veleno kumšteliai. Tai vyksta per transmisijos dalis. Pats velenas juda alkūninio veleno krumpliaračių pagalba.
Dėmesio! Stūmoklis laisvai juda cilindro viduje, akimirką užšąla arba viršutiniame negyvajame taške, arba apačioje.
Kad vidaus degimo variklio įtaisas veiktų įprastu režimu, degusis mišinys turi būti tiekiamas aiškiai sukalibruota proporcija. Priešingu atveju gaisras gali neįvykti. Didžiulį vaidmenį taip pat vaidina padavimo momentas.
Alyva reikalinga tam, kad būtų išvengta priešlaikinio vidaus degimo variklio dalių susidėvėjimo. Apskritai, visą vidaus degimo variklio įrenginį sudaro šie pagrindiniai elementai:
- uždegimo žvakės,
- vožtuvai,
- stūmokliai
- stūmoklio žiedai,
- švaistikliai,
- alkūninis velenas,
- karteris.
Šių sistemos elementų sąveika leidžia vidaus degimo variklio įrenginiui generuoti energiją, reikalingą automobilio judėjimui.
Veikimo principas
Apsvarstykite, kaip veikia keturtaktis vidaus degimo variklis. Norėdami suprasti, kaip tai veikia, turite žinoti takto sąvokos reikšmę. Tai yra tam tikras laikotarpis, per kurį cilindro viduje atliekami prietaiso veikimui reikalingi veiksmai. Tai gali būti suspaudimas arba uždegimas.
Vidaus degimo variklio ciklai sudaro darbo ciklą, kuris savo ruožtu užtikrina visos sistemos veikimą. Šio ciklo metu šiluminė energija paverčiama mechanine energija. Dėl to įvyksta alkūninio veleno judėjimas.
Dėmesio! Darbo ciklas laikomas baigtu, kai alkūninis velenas padaro vieną apsisukimą. Tačiau šis teiginys tinka tik dviejų taktų varikliui.
Čia reikia pateikti vieną svarbų paaiškinimą. Dabar automobiliuose daugiausia naudojamas keturtakčio variklio įtaisas. Tokios sistemos pasižymi didesniu patikimumu ir geresniu našumu.
Norint užbaigti keturių taktų ciklą, reikia dviejų alkūninio veleno apsisukimų. Tai keturi stūmoklio judesiai aukštyn ir žemyn. Kiekviena priemonė atlieka veiksmus tikslia seka:
- įėjimas,
- suspaudimas,
- pratęsimas,
- paleisti.
Priešpaskutinis ciklas dar vadinamas darbiniu smūgiu. Jūs jau žinote apie viršutinius ir apatinius mirusiuosius centrus. Tačiau atstumas tarp jų rodo dar vieną svarbų parametrą. Būtent vidaus degimo variklio tūris. Vidutiniškai jis gali svyruoti nuo 1,5 iki 2,5 litro. Indikatorius matuojamas plius kiekvieno cilindro duomenimis.
Pirmosios pusės apsisukimo metu stūmoklis juda iš TDC į BDC. Įsiurbimo vožtuvas lieka atidarytas, kol išmetimo vožtuvas yra sandariai uždarytas. Dėl šio proceso cilindre susidaro vakuumas.
Degus benzino ir oro mišinys patenka į vidaus degimo variklio dujotiekį. Ten jis sumaišomas su išmetamosiomis dujomis. Dėl to susidaro idealiai uždegimui medžiaga, kurią galima suspausti antrajame veiksme.
Suspaudimas atsiranda, kai cilindras yra visiškai užpildytas darbiniu mišiniu. Alkūninis velenas toliau sukasi, o stūmoklis juda iš apačios negyvojo taško į viršų.
Dėmesio! Tūriui mažėjant, pakyla mišinio temperatūra vidaus degimo variklio cilindro viduje.
Trečiajame cikle vyksta išsiplėtimas. Kai suspaudimas pasiekia logišką išvadą, žvakė sukuria kibirkštį ir užsidega. Dyzeliniame variklyje viskas yra šiek tiek kitaip.
Pirma, vietoj žvakės sumontuotas specialus antgalis, kuris trečiuoju ciklu įpurškia kurą į sistemą. Antra, į cilindrą pumpuojamas oras, o ne dujų mišinys.
Dyzelinio vidaus degimo variklio veikimo principas įdomus tuo, kad jame esantys degalai užsidega savaime. Taip nutinka dėl oro temperatūros padidėjimo cilindro viduje. Panašų rezultatą galima pasiekti dėl suspaudimo, dėl kurio padidėja slėgis ir pakyla temperatūra.
Kai degalai per purkštuką patenka į vidaus degimo variklio cilindrą, temperatūra viduje būna tokia aukšta, kad užsidega savaime. Naudojant benziną šio rezultato pasiekti nepavyks. Taip yra todėl, kad jis užsidega daug aukštesnėje temperatūroje.
Dėmesio! Stūmoklio judėjimo metu dėl viduje įvykusio mikrosprogimo ICE dalis daro atvirkštinį trūkčiojimą, o alkūninis velenas slenka.
Paskutinis keturtakčio vidaus degimo variklio taktas vadinamas įsiurbimu. Tai įvyksta ketvirtoje posūkio pusėje. Jo veikimo principas yra gana paprastas. Atsidaro išmetimo vožtuvas, į jį patenka visi degimo produktai, iš kur patenka į išmetamųjų dujų vamzdyną.
Prieš išleidžiant į atmosferą, išmetamos dujos iš paprastai praeina per filtrų sistemą. Tai leidžia sumažinti žalą aplinkai. Nepaisant to, dyzelinių variklių konstrukcija vis dar yra daug draugiškesnė aplinkai nei benzininių.
Prietaisai, skirti padidinti vidaus degimo variklių našumą
Nuo pirmojo vidaus degimo variklio išradimo sistema buvo nuolat tobulinama. Jei prisimintume pirmuosius serijinių automobilių variklius, jie galėjo įsibėgėti iki 50 mylių per valandą. Šiuolaikiniai superautomobiliai nesunkiai įveikia 390 kilometrų ženklą. Tokių rezultatų mokslininkams pavyko pasiekti į variklio įrenginį integravus papildomas sistemas ir kai kuriuos struktūrinius pakeitimus.
Vienu metu didelį galios padidėjimą davė vožtuvo mechanizmas, įvestas į vidaus degimo variklį. Kitas evoliucijos žingsnis buvo skirstomojo veleno vieta konstrukcijos viršuje. Tai leido sumažinti judančių elementų skaičių ir padidinti našumą.
Taip pat negalima paneigti šiuolaikinės vidaus degimo variklio uždegimo sistemos naudingumo. Tai užtikrina didžiausią įmanomą stabilumą. Pirmiausia sugeneruojamas mokestis, kuris patenka į skirstytuvą, o iš jo – į vieną iš žvakių.
Dėmesio! Žinoma, nereikia pamiršti ir aušinimo sistemos, kurią sudaro radiatorius ir siurblys. Jo dėka galima išvengti savalaikio vidaus degimo variklio įrenginio perkaitimo.
Rezultatai
Kaip matote, vidaus degimo variklio įtaisas nėra ypač sunkus. Norint tai suprasti, nereikia jokių specialių žinių – pakanka paprasto noro. Nepaisant to, vidaus degimo variklio veikimo principų išmanymas tikrai nebus nereikalingas kiekvienam vairuotojui.
