Pre skutočného automobilového nadšenca nie je auto len dopravným prostriedkom, ale aj nástrojom slobody. S pomocou auta sa dostanete kamkoľvek v meste, krajine či kontinente. Skutočnému cestovateľovi však nestačí mať licenciu. Veď stále je veľa miest, kde mobil nechytá a kam sa odťahovky nedostanú. V takýchto prípadoch v prípade poruchy padá celá zodpovednosť na plecia motoristu.
Preto by mal každý vodič aspoň trochu rozumieť zariadeniu svojho auta a treba začať od motora. Samozrejme, moderné automobilky vyrábajú veľa automobilov s rôznymi typmi motorov, ale najčastejšie výrobcovia používajú vo svojich návrhoch spaľovacie motory. Majú vysokú účinnosť a zároveň poskytujú vysokú spoľahlivosť celého systému.
Pozor! Vo väčšine vedeckých článkov sú spaľovacie motory označované skratkou ako motory s vnútorným spaľovaním.
Čo sú ICE
Predtým, ako pristúpime k podrobnému štúdiu zariadenia spaľovacieho motora a ich princípu činnosti, zvážime, aké sú spaľovacie motory. Hneď je potrebné urobiť jednu dôležitú poznámku. Počas viac ako 100 rokov evolúcie vedci prišli s mnohými rôznymi dizajnmi, z ktorých každý má svoje výhody. Preto na začiatok zdôrazňujeme hlavné kritériá, podľa ktorých možno tieto mechanizmy rozlíšiť:
- V závislosti od spôsobu vytvárania horľavej zmesi sú všetky spaľovacie motory rozdelené na karburátorové, plynové a vstrekovacie zariadenia. Navyše ide o triedu s externým miešaním. Ak hovoríme o internom, tak ide o diesely.
- Podľa druhu paliva možno spaľovacie motory rozdeliť na benzínové, plynové a naftové.
- Chladenie motorového zariadenia môže byť dvoch typov: kvapalina a vzduch.
- valcov môžu byť umiestnené tak oproti sebe, ako aj v tvare písmena V.
- Zmes vo vnútri valcov môže byť zapálená iskrou. Stáva sa to v karburátorových a vstrekovacích spaľovacích motoroch alebo v dôsledku samovznietenia.
Vo väčšine automobilových časopisov a medzi profesionálnymi exportérmi automobilov je zvykom klasifikovať spaľovacie motory do nasledujúcich typov:
- Plynový motor. Toto zariadenie beží na benzín. Zapálenie je vynútené iskrou generovanou sviečkou. Za dávkovanie zmesi paliva a vzduchu je zodpovedný karburátor a vstrekovacie systémy. Zapálenie nastáva pri stlačení.
- Diesel . Motory s týmto typom zariadenia pracujú spaľovaním motorovej nafty. Hlavným rozdielom v porovnaní s benzínovými jednotkami je to, že palivo exploduje v dôsledku zvýšenia teploty vzduchu. To je možné vďaka zvýšeniu tlaku vo valci.
- Plynové systémy fungujú na propán-bután. Zapaľovanie je nútené. Do valca sa privádza plyn so vzduchom. V opačnom prípade je zariadenie takého spaľovacieho motora podobné benzínovému motoru.
Práve táto klasifikácia sa používa najčastejšie, poukazuje na špecifické vlastnosti systému.
Zariadenie a princíp činnosti
Zariadenie spaľovacieho motora
Najlepšie je zvážiť zariadenie spaľovacieho motora na príklade jednovalcového motora. Hlavnou časťou mechanizmu je valec. Obsahuje piest, ktorý sa pohybuje hore a dole. V tomto prípade existujú dva kontrolné body pre jeho pohyb: horný a spodný. V odbornej literatúre sa označujú ako TDC a BDC. Dekódovanie je nasledovné: horné a dolné mŕtve body.
Pozor! Piest je tiež spojený s hriadeľom. Spojovacím článkom je ojnica.
Hlavnou úlohou ojnice je premieňať energiu, ktorá vzniká v dôsledku pohybu piesta nahor a nadol, na rotačnú energiu. Výsledkom takejto premeny je pohyb auta v smere, ktorý potrebujete. Za to je zodpovedné zariadenie ICE. Nezabudnite tiež na palubnú sieť, ktorej prevádzka je možná vďaka energii generovanej motorom.
Zotrvačník je pripevnený na konci hriadeľa motora. Zabezpečuje stabilitu otáčania kľukového hriadeľa. Nasávacie a výfukové ventily sú umiestnené v hornej časti valca, ktorý je zase pokrytý špeciálnou hlavou.
Pozor! Ventily otvárajú a zatvárajú príslušné kanály v správnom čase.
Aby sa ventily spaľovacieho motora otvorili, pôsobia na ne vačky vačkového hriadeľa. To sa deje prostredníctvom prevodových častí. Samotný hriadeľ sa pohybuje pomocou ozubených kolies kľukového hriadeľa.
Pozor! Piest sa voľne pohybuje vo vnútri valca a na chvíľu zamrzne buď v hornej úvrati alebo v dolnej.
Aby zariadenie spaľovacieho motora fungovalo v normálnom režime, musí byť horľavá zmes dodávaná v jasne kalibrovanom pomere. V opačnom prípade nemusí dôjsť k požiaru. Veľkú úlohu zohráva aj moment, kedy k podaniu dôjde.
Olej je potrebný, aby sa zabránilo predčasnému opotrebovaniu dielov v spaľovacom motore. Vo všeobecnosti sa celé zariadenie spaľovacieho motora skladá z nasledujúcich hlavných prvkov:
- zapaľovacie sviečky,
- ventily,
- piesty
- piestne krúžky,
- spojovacie tyče,
- kľukový hriadeľ,
- kľuková skriňa.
Interakcia týchto prvkov systému umožňuje, aby zariadenie spaľovacieho motora generovalo energiu potrebnú na pohyb vozidla.
Princíp činnosti
Zvážte, ako funguje štvortaktný spaľovací motor. Aby ste pochopili, ako to funguje, musíte poznať význam pojmu takt. Toto je určitý časový úsek, počas ktorého sa vo valci vykonáva činnosť potrebná na prevádzku zariadenia. Môže to byť kompresia alebo zapaľovanie.
Cykly spaľovacieho motora tvoria pracovný cyklus, ktorý zase zabezpečuje chod celého systému. Počas tohto cyklu sa tepelná energia premieňa na mechanickú energiu. V dôsledku toho dochádza k pohybu kľukového hriadeľa.
Pozor! Pracovný cyklus sa považuje za ukončený, keď kľukový hriadeľ vykoná jednu otáčku. Ale toto tvrdenie platí len pre dvojtaktný motor.
Tu je potrebné uviesť jedno dôležité vysvetlenie. Teraz sa v automobiloch používa hlavne zariadenie štvortaktného motora. Takéto systémy sa vyznačujú vyššou spoľahlivosťou a lepším výkonom.
Na dokončenie štvortaktného cyklu sú potrebné dve otáčky kľukového hriadeľa. Sú to štyri pohyby piestu nahor a nadol. Každé opatrenie vykonáva akcie v presnom poradí:
- prívod,
- kompresia,
- rozšírenie,
- uvoľniť.
Predposledný cyklus sa nazýva aj pracovný zdvih. O hornej a dolnej úvrati už viete. Ale vzdialenosť medzi nimi naznačuje ďalší dôležitý parameter. A to objem spaľovacieho motora. V priemere sa môže pohybovať od 1,5 do 2,5 litra. Indikátor sa meria plusovými údajmi každého valca.
Počas prvej polovice otáčky sa piest pohybuje z TDC do BDC. Nasávací ventil zostáva otvorený, zatiaľ čo výfukový ventil je tesne uzavretý. V dôsledku tohto procesu sa vo valci vytvorí vákuum.
Do plynovodu spaľovacieho motora sa dostáva horľavá zmes benzínu a vzduchu. Tam sa mieša s výfukovými plynmi. V dôsledku toho vzniká látka ideálna na zapálenie, ktorú je možné v druhom dejstve stlačiť.
Kompresia nastáva, keď je valec úplne naplnený pracovnou zmesou. Kľukový hriadeľ pokračuje vo svojej rotácii a piest sa pohybuje z dolnej úvrate nahor.
Pozor! So znižovaním objemu sa zvyšuje teplota zmesi vo valci spaľovacieho motora.
V treťom cykle dochádza k expanzii. Keď kompresia príde k svojmu logickému záveru, sviečka vygeneruje iskru a dôjde k zapáleniu. V dieselovom motore sú veci trochu iné.
Po prvé, namiesto sviečky je nainštalovaná špeciálna tryska, ktorá vstrekuje palivo do systému v treťom cykle. Po druhé, do valca sa čerpá vzduch a nie zmes plynov.
Princíp činnosti naftového spaľovacieho motora je zaujímavý tým, že palivo sa v ňom samovoľne zapáli. Stáva sa to v dôsledku zvýšenia teploty vzduchu vo valci. Podobný výsledok možno dosiahnuť kompresiou, v dôsledku ktorej sa zvyšuje tlak a stúpa teplota.
Keď palivo vstupuje cez dýzu do valca spaľovacieho motora, teplota vo vnútri je taká vysoká, že vznietenie nastane samo. Pri použití benzínu sa tento výsledok nedá dosiahnuť. Ten sa totiž vznieti pri oveľa vyššej teplote.
Pozor! V procese pohybu piestu z mikrovýbuchu, ku ktorému došlo vo vnútri, časť ICE robí spätné trhnutie a kľukový hriadeľ sa posúva.
Posledný zdvih v štvortaktnom spaľovacom motore sa nazýva sanie. Vyskytuje sa v štvrtej polovici obratu. Princíp jeho fungovania je pomerne jednoduchý. Výfukový ventil sa otvorí a do neho vstupujú všetky produkty spaľovania, odkiaľ vstupujú do potrubia výfukových plynov.
Pred vypustením do atmosféry výfukové plyny z zvyčajne prechádzajú filtračným systémom. To umožňuje minimalizovať škody na životnom prostredí. Napriek tomu je konštrukcia naftových motorov stále oveľa ekologickejšia ako benzínových.
Zariadenia na zvýšenie výkonu spaľovacích motorov
Od vynálezu prvého spaľovacieho motora sa systém neustále zdokonaľoval. Ak si spomenieme na prvé motory sériových áut, tie dokázali zrýchliť maximálne na 50 míľ za hodinu. Moderné superautá ľahko prekonávajú značku 390 kilometrov. Vedcom sa podarilo dosiahnuť takéto výsledky integráciou ďalších systémov do zariadenia motora a niektorými štrukturálnymi zmenami.
Veľký nárast výkonu naraz bol daný ventilovým mechanizmom zavedeným do spaľovacieho motora. Ďalším krokom vo vývoji bolo umiestnenie vačkového hriadeľa v hornej časti konštrukcie. To umožnilo znížiť počet pohyblivých prvkov a zvýšiť produktivitu.
Taktiež nemožno uprieť užitočnosť moderného systému zapaľovania spaľovacieho motora. Poskytuje najvyššiu možnú stabilitu. Najprv sa vygeneruje náboj, ktorý vstupuje do distribútora a z neho do jednej zo sviečok.
Pozor! Samozrejme nesmieme zabudnúť na chladiaci systém, pozostávajúci z chladiča a čerpadla. Vďaka nemu je možné zabrániť včasnému prehriatiu zariadenia spaľovacieho motora.
Výsledky
Ako vidíte, zariadenie spaľovacieho motora nie je obzvlášť ťažké. Aby ste to pochopili, nepotrebujete žiadne špeciálne znalosti - stačí jednoduchá túžba. Napriek tomu znalosť princípov fungovania spaľovacieho motora rozhodne nebude pre každého vodiča nadbytočná.
