Karakteristike motora unutrašnjim sagorevanjem

Motori sa unutrašnjim sagorevanjem spadaju u najčešći tip toplotnih motora, odnosno motora kod kojih se toplota koja se oslobađa pri sagorevanju goriva pretvara u mehaničku energiju. Toplotni motori mogu se podijeliti u dvije glavne grupe:

motori sa vanjskim sagorijevanjem - parne mašine, parne turbine, Stirlingovi motori itd. Od motora ove grupe u udžbeniku se razmatraju samo Stirlingovi motori, jer su njihovi dizajni bliski dizajnu motora sa unutrašnjim sagorevanjem;

motori sa unutrašnjim sagorevanjem. Kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem, procesi sagorevanja goriva, oslobađanja toplote i pretvaranja njenog dela u mehanički rad odvijaju se direktno unutar motora. Ovi motori uključuju klipne i kombinovane motore, gasne turbine i mlazne motore.

Šematski dijagrami motori sa unutrašnjim sagorevanjem prikazani su na sl. jedan.

Za klipni motor (slika 1, a) glavni dijelovi su: poklopac cilindra (glava) cilindra; klip kućišta radilice; klipnjača; usisni i izduvni ventili radilice. Gorivo i vazduh neophodan za njegovo sagorevanje unose se u zapreminu cilindra motora, ograničenu dnom poklopca, zidovima cilindra i dnom klipa. Gasovi visoke temperature i pritiska koji nastaju tokom sagorevanja pritiskaju klip i pokreću ga u cilindru. Translacijsko kretanje klipa kroz klipnjaču pretvara se u rotacijsko radilica nalazi se u kućištu radilice. U vezi sa povratnim kretanjem klipa, sagorevanje goriva u klipnim motorima moguće je samo u periodično uzastopnim delovima, a sagorevanju svakog dela mora da prethodi niz pripremnih procesa.

V gasne turbine(Sl. 1, b) sagorevanje goriva se odvija u posebnoj komori za sagorevanje. Gorivo mu se dovodi pumpom kroz mlaznicu. Vazduh potreban za sagorevanje potiskuje se u komoru za sagorevanje pomoću kompresora postavljenog na istoj osovini kao i rotor gasne turbine. Produkti sagorevanja ulaze u gasnu turbinu kroz vodeću lopaticu.

Plinska turbina koja ima radna tijela u obliku lopatica posebnog profila, smještena na disku i koja zajedno s tim tvori rotirajuće kolo, može raditi velikom brzinom. Upotreba nekoliko uzastopnih redova lopatica u turbini (višestepene turbine) omogućava potpunije korištenje energije vrućih plinova. Međutim, plinske turbine su još uvijek inferiornije u pogledu efikasnosti u odnosu na klipne motore s unutarnjim sagorijevanjem, posebno kada rade pri djelomičnom opterećenju, a osim toga, karakteriziraju ih visoki toplinski stres lopatica radnog kola zbog njihovog kontinuiranog rada u visokom opterećenju. temperatura gasnog okruženja. Sa smanjenjem temperature gasova koji ulaze u turbinu, kako bi se povećala pouzdanost lopatica, snaga se smanjuje i efikasnost turbine se pogoršava. Plinske turbine se široko koriste kao pomoćne jedinice u klipu i mlazni motori, kao i nezavisni elektrane. Upotreba materijala otpornih na toplinu i hlađenje lopatica, poboljšanje termodinamičkih shema plinskih turbina može poboljšati njihove performanse i proširiti opseg.

Rice. 1. Šeme motora sa unutrašnjim sagorevanjem

U mlaznim motorima na tečno gorivo (slika 1, c), tečno gorivo i oksidator se na ovaj ili onaj način (na primjer, pumpama) dovode pod pritiskom iz rezervoara u komoru za izgaranje. Produkti sagorevanja se šire u mlaznici i izlaze u okolinu velikom brzinom. Istjecanje plinova iz mlaznice je uzrok mlaznog potiska motora.

Pozitivnim svojstvom mlaznih motora treba smatrati da je njihov mlazni potisak gotovo neovisan o brzini instalacije, a njegova snaga raste s povećanjem brzine zraka koji ulazi u motor, odnosno s povećanjem brzine kretanja. Ovo svojstvo se koristi prilikom prijave turbomlazni motori u avijaciji. Glavni nedostaci mlaznih motora su relativno niska efikasnost i relativno kratak vijek trajanja.

Kombinirani motori s unutarnjim sagorijevanjem nazivaju se motori koji se sastoje od klipnog dijela i nekoliko kompresionih i ekspanzionih strojeva (ili uređaja), kao i uređaja za dovod i odvođenje topline, ujedinjenih zajedničkim radnim fluidom. Klipni motor sa unutrašnjim sagorevanjem koristi se kao klipni deo kombinovanog motora.

Energija se u takvoj instalaciji do potrošača prenosi osovinom klipnog dijela, ili osovinom druge ekspanzione mašine, ili oba vratila istovremeno. Broj strojeva za kompresiju i ekspanziju, njihovi tipovi i konstrukcije, njihova povezanost s klipnim dijelom i među sobom određeni su svrhom kombiniranog motora, njegovim rasporedom i radnim uvjetima. Najkompaktniji i najekonomičniji kombinovani motori, kod kojih se nastavak ekspanzije izduvnih gasova klipnog dela vrši u gasnoj turbini, a sveže punjenje se prethodno komprimira u centrifugalnom ili aksijalnom kompresoru (potonji nije još stečena distribucija), a snaga se obično prenosi na potrošača preko radilice klipnog dijela.

Klipni motor i plinska turbina kao dio kombinovanog motora uspješno se nadopunjuju: u prvom se toplina malih količina plina pod visokim tlakom najefikasnije pretvara u mehanički rad, a u drugom toplina velikih količina plina pod niskim pritiskom najbolje je koristiti.

Kombinirani motor, čija je jedna od široko rasprostranjenih shema prikazana na sl. 2 sastoji se od klipnog dijela koji se koristi kao klipni motor s unutarnjim sagorijevanjem, plinska turbina i kompresor. Izduvni gasovi nakon klipnog motora, dok su još na visokoj temperaturi i pritisku, rotiraju lopatice rotora gasne turbine, što prenosi obrtni moment kompresoru. Kompresor usisava zrak iz atmosfere i pod određenim pritiskom pumpa ga u cilindre klipnog motora. Povećanje punjenja cilindara motora vazduhom povećanjem usisnog pritiska naziva se pojačanje. Kada je napunjen, gustoća zraka se povećava i, stoga, svježe punjenje koje puni cilindar pri usisu se povećava u poređenju sa punjenjem zraka u istom motoru bez nadpunjenja.

Za sagorijevanje goriva unesenog u cilindar potrebna je određena masa zraka (za potpuno sagorijevanje 1 kg tekućeg goriva, teoretski, potrebno je oko 15 kg zraka). Dakle, što više zraka ulazi u cilindar, to se više goriva može sagorjeti u njemu, odnosno dobiti više snage.

Glavne prednosti kombinovanog motora su mala zapremina i težina po 1 kW, kao i visoka efikasnost, često veća od one kod konvencionalnog klipnog motora.

Najekonomičniji su klipni i kombinovani motori sa unutrašnjim sagorevanjem, koji se široko koriste u transportnoj i stacionarnoj energiji. Imaju prilično dug vijek trajanja, relativno mali dimenzije i mase, visoke efikasnosti, njihove karakteristike su u dobrom skladu sa karakteristikama potrošača. Glavnim nedostatkom motora treba smatrati povratno kretanje klipa, povezano s prisustvom koljenastog mehanizma, što komplicira dizajn i ograničava mogućnost povećanja brzine, posebno kod značajnih veličina motora.

Rice. 2. Šema kombinovanog motora

Udžbenik se bavi klipnim i kombinovanim motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, koji su u širokoj upotrebi.

TO kategorija: - Dizajn i rad motora

CIKLUSI MOTORA S UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM

Ideja o korišćenju proizvoda sagorevanja organskog goriva kao radnog fluida pripada Sadiju Karnotu. On je obrazložio princip rada motora sa unutrašnjim sagorevanjem (ICE) sa predkompresijom vazduha 1824. godine, ali zbog ograničenih tehničkih mogućnosti, stvaranje takve mašine nije bilo moguće realizovati.

Godine 1895. u Njemačkoj je inženjer R. Diesel napravio motor sa unutrašnjim miješanjem zraka i tečnog goriva. U takvom motoru se samo zrak komprimira, a zatim se u njega ubrizgava gorivo kroz mlaznicu. Ispostavilo se zbog odvojene kompresije zraka u cilindru takvog motora veliki pritisak i temperatura, a gorivo koje je tamo ubrizgano spontano se zapalilo. Takvi motori se nazivaju dizel motori u čast njihovog izumitelja.

Glavne prednosti klipnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem u odnosu na PTU su njihova kompaktnost i visok temperaturni nivo dovoda toplote u radni fluid. Kompaktnost motora sa unutrašnjim sagorevanjem je posledica kombinacije tri elementa toplotnog motora u cilindru motora: toplog izvora toplote, kompresijskog i ekspanzionog cilindra. Budući da je ICE ciklus otvoren, koristi vanjsko okruženje (ispuh proizvoda sagorijevanja) kao hladni izvor topline. Male dimenzije cilindra motora sa unutrašnjim sagorevanjem praktično uklanjaju ograničenja maksimalne temperature radnog fluida. Cilindar motora sa unutrašnjim sagorevanjem ima prinudno hlađenje, a proces sagorevanja je brz, tako da metal cilindra ima prihvatljivu temperaturu. Efikasnost takvih motora je visoka.

Glavni nedostatak klipnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem je tehničko ograničenje njihove snage, koje direktno zavisi od zapremine cilindra.

Princip rada klipnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem

Razmotrite princip rada klipnih motora s unutarnjim izgaranjem na primjeru četverotaktnog motora karburatorski motor(Otto motor). Dijagram cilindra sa klipom takvog motora i dijagram promjene tlaka plina u njegovom cilindru u zavisnosti od položaja klipa (indikatorski dijagram) prikazani su na sl. 11.1.

Prvi takt motora karakterizira otvaranje usisnog ventila 1k i pomicanje klipa od gornje mrtve točke (TDC) do donje mrtve točke (BDC) uvlačeći zrak ili mješavinu zraka i goriva u cilindar. Na dijagramu indikatora, ovo je linija 0-1, koja ide od ambijentalnog pritiska R os do područja razrjeđivanja koje stvara klip kada se pomjeri udesno.

Drugi takt motora počinje sa zatvorenim ventilima pomicanjem klipa iz BDC u TDC. U ovom slučaju radni fluid se komprimira s povećanjem njegovog pritiska i temperature (linija 1-2). Prije nego što klip dosegne TDC, gorivo se zapali, što rezultira daljnjim povećanjem tlaka i temperature. Sam proces sagorevanja goriva (linija 2-3) je završen već kada klip prođe TDC. Drugi takt motora smatra se završenim kada klip dosegne TDC.

Treći hod karakteriše kretanje klipa od TDC do BDC, (radni hod). Samo u ovom ciklusu se dobija koristan mehanički rad. Potpuno sagorevanje goriva je završeno u (3), a ekspanzija produkata sagorevanja se dešava na (3-4).

Četvrti takt motora počinje kada klip dosegne BDC i otvori se izduvni ventil 2k. Istovremeno, pritisak gasa u cilindru naglo opada i kada se klip kreće prema TDC, gasovi se istiskuju iz cilindra. Kada se gasovi istiskuju u cilindru, pritisak je veći od atmosferskog, jer plinovi moraju savladati otpor izduvnog ventila, ispušne cijevi, prigušivača itd. u izduvnom traktu motora. Kada se klipom dostigne TDC položaj, ventil 2k se zatvara i ciklus motora sa unutrašnjim sagorevanjem počinje iznova otvaranjem ventila 1k itd.

Područje ograničeno indikatorski dijagram 0-1-2-3-4-0, odgovara dva okreta radilica motor (puna 4 ciklusa motora). Za izračunavanje snage motora sa unutrašnjim sagorevanjem koristi se prosečni indikatorski pritisak motora R i. Ovaj pritisak odgovara oblasti 0-1-2-3-4-0 (Sl. 11.1) podeljenoj sa hodom klipa u cilindru (udaljenost između TDC i BDC). Koristeći indikatorski pritisak, rad motora sa unutrašnjim sagorevanjem za dva obrtaja radilice može se predstaviti kao umnožak P i po hodu klipa L (površina ​​​zasjenjenog pravokutnika na slici 11.1) i križa -površina presjeka cilindra f. Indikatorska snaga motora sa unutrašnjim sagorevanjem po cilindru u kilovatima određena je izrazom

, (11.1)

gdje je P i - prosječni tlak indikatora, kPa; f - površina poprečnog presjeka cilindra, m 2; L - hod klipa, m; n - broj okretaja radilice, s -1; V \u003d fL - korisna zapremina cilindar (između TDC i BDC), m 3 .

Međutim, rasvjetni plin nije bio prikladan samo za rasvjetu.

Zasluge za stvaranje komercijalno uspješnog motora s unutarnjim sagorijevanjem pripadaju belgijskom mehaničaru Jean Étienne Lenoir. Dok je radio u fabrici za galvanizaciju, Lenoir je došao na ideju da se mešavina vazduha i goriva u gasnom motoru može zapaliti električnom varnicom i odlučio je da napravi motor na osnovu te ideje. Nakon što je riješio probleme koji su se pojavili na putu (zategnuti hod i pregrijavanje klipa, što dovodi do zaglavljivanja), razmišljajući o sistemu hlađenja i podmazivanja motora, Lenoir je stvorio radni motor s unutrašnjim sagorijevanjem. Godine 1864. proizvedeno je više od tri stotine ovih motora. različite snage. Obogativši se, Lenoir je prestao raditi na daljnjem poboljšanju svog automobila, a to je predodredilo njenu sudbinu - protjerala ju je s tržišta napredniji motor koji je stvorio njemački izumitelj August Otto i dobila patent za izum svog modela. gas motor 1864. godine.

Godine 1864. njemački pronalazač Augusto Otto sklopio je sporazum sa bogatim inženjerom Langenom da implementira svoj izum - stvorena je kompanija "Otto and Company". Ni Otto ni Langen nisu imali dovoljno znanja o elektrotehnici i napustili su električno paljenje. Zapalili su se otvorenim plamenom kroz cijev. Cilindar Otto motora, za razliku od Lenoir motora, bio je okomit. Rotirajuća osovina je postavljena iznad cilindra sa strane. Princip rada: rotirajuća osovina podigla je klip za 1/10 visine cilindra, zbog čega se ispod klipa formirao razrijeđeni prostor i usisala mješavina zraka i plina. Smjesa se tada zapalila. Tokom eksplozije, pritisak ispod klipa se povećao na približno 4 atm. Pod dejstvom ovog pritiska klip se podigao, zapremina gasa se povećala, a pritisak opao. Klip se, prvo pod pritiskom gasa, a zatim po inerciji, podizao sve dok se ispod njega nije stvorio vakuum. Tako je energija sagorjelog goriva iskorištena u motoru maksimalno potpuno. Ovo je bio Otonov glavni originalni nalaz. Radni hod klipa naniže je počeo pod dejstvom atmosferskog pritiska, a nakon što je pritisak u cilindru dostigao atmosferski pritisak, otvorio se izduvni ventil, a klip je svojom masom istisnuo izduvne gasove. Zbog potpunijeg širenja produkata sagorevanja, efikasnost ovog motora bila je znatno veća od efikasnosti Lenoir motora i dostigla je 15%, odnosno premašila je efikasnost najboljih parne mašine tog vremena. Osim toga, Otto motori su bili gotovo pet puta ekonomičniji od Lenoir motora, odmah su postali veoma traženi. U narednim godinama proizvedeno ih je oko pet hiljada. Uprkos tome, Otto je naporno radio na poboljšanju njihovog dizajna. Ubrzo je korišćena radilica. Međutim, najznačajniji od njegovih izuma napravljen je 1877. godine, kada je Otto dobio patent za novi motor sa četvorotaktnim ciklusom. Ovaj ciklus je još uvijek u osnovi rada većine plina i benzinski motori.

Vrste motora sa unutrašnjim sagorevanjem

klipni motor

rotacioni motor sa unutrašnjim sagorevanjem

Gasnoturbinski motor sa unutrašnjim sagorevanjem

• Klipni motori - komora za sagorevanje je sadržana u cilindru, gde se toplotna energija goriva pretvara u mehaničku energiju, koja se iz kretanja klipa unapred pretvara u rotaciono kretanje pomoću kolenastog mehanizma.

ICE se klasifikuju:

a) Po namjeni - dijele se na transportne, stacionarne i specijalne.

b) Po vrsti goriva koje se koristi - lako tečno (benzin, gas), teško tečno ( dizel gorivo, brodska loživa ulja).

c) putem obrazovanja zapaljive smeše- vanjski (karburator, injektor) i unutrašnji (u cilindru motora).

d) Prema načinu paljenja (sa prinudnim paljenjem, sa kompresijskim paljenjem, kaloriranjem).

e) Prema položaju cilindara dijele se na linijske, vertikalne, suprotne sa jednom i dvije radilice, V-oblike sa gornjim i donjim radilicom, VR-oblike i W-oblike, jednoredne i dvoredne -redni zvezdasti, H-oblik, dvoredni sa paralelnim radilicama, "dvostruki ventilator", rombasti, trogredni i neki drugi.

Petrol

Benzinski karburator

Radni ciklus četvorotaktnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem traje dva puni promet radilica, koja se sastoji od četiri odvojena ciklusa:

1. unos,
2. kompresija punjenja,
3. radni hod i
4. otpuštanje (ispuh).

Promjenu radnih ciklusa osigurava poseban mehanizam za distribuciju plina, najčešće ga predstavlja jedan ili dva bregaste osovine, sistem potiskivača i ventila koji direktno obezbjeđuju promjenu faze. Neki motori sa unutrašnjim sagorevanjem su za ovu svrhu koristili čaure za kalem (Ricardo), koji imaju ulazne i/ili ispušne otvore. Komunikacija šupljine cilindra sa kolektorima u ovom slučaju bila je osigurana radijalnim i rotacijskim pokretima čahure kalema, otvarajući željeni kanal sa prozorima. Zbog posebnosti plinske dinamike - preklapanja inercije plinova, vremena nastanka plinskog vjetra, usisnog, pogonskog i izduvnog udara u stvarnom četverotaktnom ciklusu, to se naziva preklapanje vremena ventila. Što je veća radna brzina motora, to je preklapanje faza veće i što je veće, to je manji obrtni moment motora sa unutrašnjim sagorevanjem za low revs. Stoga moderni motori s unutarnjim sagorijevanjem sve više koriste uređaje koji vam omogućavaju promjenu vremena ventila tijekom rada. Posebno su pogodni za ovu svrhu motori sa upravljanjem elektromagnetnim ventilom (BMW, Mazda). Motori sa varijabilnim omjerom kompresije (SAAB) također su dostupni za veću fleksibilnost.

Dvotaktni motori imaju mnogo mogućnosti rasporeda i širok izbor strukturalnih sistema. Osnovni princip svakog dvotaktnog motora je izvođenje funkcija elementa za distribuciju plina pomoću klipa. Radni ciklus se sastoji, striktno govoreći, od tri ciklusa: radni hod, koji traje od gornje mrtve tačke ( TDC) do 20-30 stepeni do donje mrtve tačke ( NMT), pročišćavanje, koje zapravo kombinuje usis i izduv, i kompresiju, koje traje od 20-30 stepeni nakon BDC do TDC. Pročišćavanje je, sa stanovišta plinske dinamike, slaba karika dvotaktnog ciklusa. S jedne strane, nemoguće je osigurati potpuno odvajanje svježeg punjenja i izduvnih gasova, dakle, ili je gubitak svježe smjese neizbježan, bukvalno izleti u auspuha(ako je motor sa unutrašnjim sagorevanjem dizel, govorimo o gubitku vazduha), sa druge strane, radni hod ne traje pola obrtaja, već manje, što samo po sebi smanjuje efikasnost. Istovremeno, trajanje izuzetno važnog procesa izmjene plina, koji u četverotaktnom motoru traje pola radnog ciklusa, ne može se povećati. Dvotaktni motori možda uopšte nemaju sistem za distribuciju gasa. Međutim, ako ne govorimo o pojednostavljenim jeftinim motorima, dvotaktni motor je komplikovaniji i skuplji zbog obavezne upotrebe ventilatora ili sistema za pritisak, povećani toplotni stres CPG-a zahtijeva skuplje materijale za klipove, prstenove , obloge cilindara. Izvođenje funkcija elementa za distribuciju plina od strane klipa zahtijeva da njegova visina bude ne manja od hoda klipa + visine prozora za pročišćavanje, što nije kritično kod mopeda, ali značajno otežava klip čak i pri relativno niskim ovlasti. Kada se snaga mjeri u stotinama konjskih snaga, povećanje mase klipa postaje vrlo ozbiljan faktor. Uvođenje razvodnih čahure s vertikalnim hodom u Ricardo motore bio je pokušaj da se omogući smanjenje veličine i težine klipa. Sistem se pokazao komplikovanim i skupim u izvedbi, osim u avijaciji, takvi motori nisu korišteni nigdje drugdje. Izduvni ventili (sa ventilom direktnog protoka) imaju dvostruko veću gustinu toplote u odnosu na četvorotaktne ispušne ventile i lošije uslove odvođenja toplote, a njihova sedišta imaju duži direktni kontakt sa izduvnim gasovima.

Najjednostavniji u pogledu redoslijeda rada i najsloženiji u smislu dizajna je Fairbanks-Morse sistem, predstavljen u SSSR-u i Rusiji, uglavnom dizelskim dizel motorima serije D100. Takav motor je simetričan sistem s dvije osovine s divergentnim klipovima, od kojih je svaki povezan sa svojom radilicom. Dakle, ovaj motor ima dva mehanički sinhronizovana radilica; onaj spojen na izduvne klipove je ispred usisnog za 20-30 stepeni. Zbog ovog napredovanja poboljšava se kvalitet odsisavanja, koje je u ovom slučaju direktno protočno, a poboljšava se i punjenje cilindra, jer su izduvni prozori već zatvoreni na kraju pražnjenja. 30-ih - 40-ih godina dvadesetog stoljeća predložene su sheme s parovima klipova koji se razilaze - u obliku dijamanta, trokutastog oblika; Postojali su avionski dizel motori sa tri radijalno divergentna klipa, od kojih su dva bila usisna i jedan izduvna. Tokom 1920-ih, Junkers je predložio sistem sa jednom osovinom sa dugim klipnjačama spojenim na prste gornjih klipova sa posebnim klackalicama; gornji klip je prenosio sile na radilicu pomoću para dugih klipnjača, a bilo je tri radilice po cilindru. Na klackalici su bili i četvrtasti klipovi šupljina za čišćenje. Dvotaktni motori s divergentnim klipovima bilo kojeg sistema u osnovi imaju dva nedostatka: prvo, vrlo su složeni i glomazni, a drugo, izduvni klipovi i obloge u području izduvnih prozora imaju značajnu toplinsku napetost i sklonost pregrijavanju . Izduvni klipni prstenovi su takođe termički opterećeni, skloni koksovanju i gubitku elastičnosti. Ove karakteristike čine dizajn takvih motora netrivijalnim zadatkom.

Motori sa direktnim protokom koji čiste ventile opremljeni su bregastim vratilom i ispušnim ventilima. Ovo značajno smanjuje zahtjeve za materijalima i izvođenjem CPG-a. Usis se vrši kroz prozore u košuljici cilindra, koji se otvaraju klipom. Ovako se sklapa većina modernih dvotaktnih dizelaša. Područje prozora i rukav u donjem dijelu u mnogim slučajevima se hlade punim zrakom.

U slučajevima kada je jedan od glavnih zahtjeva za motor smanjenje troškova, koriste se različite vrste koljenasta komora kontura prozor-prozor za čišćenje - petlja, klipna petlja (deflektor) u raznim modifikacijama. Da bi se poboljšali parametri motora, koriste se različite tehnike dizajna - promjenjiva dužina usisnih i izduvnih kanala, broj i lokacija obilaznih kanala može varirati, koriste se kalemovi, rotirajući plinski rezači, rukavi i zavjese koje mijenjaju visina prozora (i, shodno tome, momenti početka usisavanja i izduvavanja). Većina ovih motora je pasivno hlađena zrakom. Njihovi nedostaci su relativno nizak kvalitet izmjene plina i gubitak zapaljive smjese tokom pročišćavanja; u prisustvu nekoliko cilindara, sekcije komora radilice moraju se podijeliti i zabrtviti, dizajn radilice postaje složeniji i više skupo.

Potrebne dodatne jedinice za motore sa unutrašnjim sagorevanjem

Nedostatak motora sa unutrašnjim sagorevanjem je što najveću snagu razvija samo u uskom opsegu obrtaja. Stoga je bitan atribut motora sa unutrašnjim sagorevanjem menjač. Samo u nekim slučajevima (na primjer, u avionima) može se izostaviti složeni prijenos. Ideja o hibridnom automobilu postepeno osvaja svijet, u kojem motor uvijek radi u optimalnom režimu.

Osim toga, motoru s unutarnjim sagorijevanjem potreban je sistem napajanja (za dovod goriva i zraka - kuhanje mešavina goriva i vazduha), izduvni sistem (za izduvne gasove), ne možete bez sistema za podmazivanje (dizajniran da smanji sile trenja u mehanizmima motora, zaštiti delove motora od korozije, a takođe zajedno sa sistemom za hlađenje za održavanje optimalnih termičkih uslova), sistemi za hlađenje (za održavanje optimalnog termičkog režima motora), sistem za pokretanje (koriste se metode pokretanja: električni starter, uz pomoć pomoćnog startnog motora, pneumatski, uz pomoć ljudske mišićne snage), sistem paljenja (za paljenje mješavina goriva i zraka, koja se koristi za motore s prinudnim paljenjem).

vidi takođe

• Philippe Lebon - francuski inženjer koji je 1801. godine dobio patent za motor sa unutrašnjim sagorevanjem koji komprimira mešavinu gasa i vazduha.
• Rotacioni motor: dizajn i klasifikacija
• Rotacioni klipni motor (Wankel motor)

Bilješke

Linkovi

• Ben Knight "Povećanje kilometraže" //Članak o tehnologijama koje smanjuju potrošnju goriva automobilskih motora sa unutrašnjim sagorevanjem

Trenutno je motor sa unutrašnjim sagorevanjem glavni tip motor automobila. Motor sa unutrašnjim sagorevanjem (skraćeni naziv - ICE) je toplotni motor koji pretvara hemijsku energiju goriva u mehanički rad.

Postoje sledeće glavne vrste motora sa unutrašnjim sagorevanjem: klipni, rotacioni klip i gasna turbina. Od predstavljenih tipova motora, najčešći je klipni motor s unutarnjim sagorijevanjem, pa se uređaj i princip rada razmatraju na njegovom primjeru.

Vrline klipni motor sa unutrašnjim sagorevanjem, koji je obezbedio njegovu široku upotrebu, su: autonomija, svestranost (kombinacija sa različitim potrošačima), jeftino, kompaktnost, mala težina, mogućnost brzog pokretanja, više goriva.

Međutim, motori sa unutrašnjim sagorevanjem imaju niz značajnih nedostatke, koji uključuju: visok nivo buke, veliku brzinu radilice, toksičnost izduvnih gasova, nizak resurs, nizak koeficijent korisna akcija.

U zavisnosti od vrste goriva koje se koristi, razlikuju se benzinski i dizel motori. Alternativna goriva koja se koriste u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem su prirodni gas, alkoholna goriva - metanol i etanol, vodonik.

Sa stanovišta ekologije, hidrogenski motor obećava, jer. ne stvara štetne emisije. Zajedno sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, vodonik se koristi za stvaranje električne energije gorivne ćelije automobili.

Uređaj motora sa unutrašnjim sagorevanjem

Klipni motor sa unutrašnjim sagorevanjem uključuje kućište, dva mehanizma (razvod kurlice i gasa) i niz sistema (ulaz, gorivo, paljenje, podmazivanje, hlađenje, izduvni i kontrolni sistem).

Kućište motora integriše blok cilindra i glavu cilindra. Mehanizam radilice pretvara povratno kretanje klipa u rotaciono kretanje radilice. Mehanizam za distribuciju plina osigurava pravovremeno dovod zraka ili mješavine goriva i zraka u cilindre i oslobađanje izduvnih plinova.

Sistem upravljanja motorom obezbeđuje elektronsko upravljanje rad sistema motora sa unutrašnjim sagorevanjem.

Rad motora sa unutrašnjim sagorevanjem

Princip ICE operacija zasniva se na efektu toplotnog širenja gasova koji nastaje prilikom sagorevanja mešavine goriva i vazduha i obezbeđuje kretanje klipa u cilindru.

Rad klipnog motora s unutrašnjim sagorijevanjem odvija se ciklički. Svaki radni ciklus odvija se u dva okretaja radilice i uključuje četiri ciklusa (četvorotaktni motor): usisni, kompresijski, pogonski i izduvni.

Za vrijeme usisnog i pogonskog takta, klip se pomiče prema dolje, dok se takt kompresije i izduva pomiče prema gore. Radni ciklusi u svakom od cilindara motora se ne poklapaju u fazi, što osigurava ujednačen rad motora sa unutrašnjim sagorevanjem. U nekim izvedbama motora s unutrašnjim sagorijevanjem radni ciklus se provodi u dva ciklusa - kompresijski i pogonski (dvotaktni motor).

Na usisnom hodu ulaz i sistemi za gorivo omogućavaju formiranje mješavine goriva i zraka. Ovisno o dizajnu, smjesa se formira u usisna grana(centralno i distribuirano ubrizgavanje benzinskih motora) ili direktno u komoru za sagorevanje ( direktno ubrizgavanje benzinski motori, ubrizgavanje dizel motori). Kada se otvore usisni ventili mehanizma za distribuciju plina, zrak ili mješavina goriva i zraka se dovodi u komoru za sagorijevanje zbog vakuuma koji nastaje kada se klip kreće prema dolje.

Na taktu kompresije Usisni ventili se zatvaraju i mješavina zraka i goriva se komprimira u cilindrima motora.

Stroke stroke praćeno paljenjem mješavine goriva i zraka (prisilno ili samozapaljenje). Kao rezultat paljenja, stvara se velika količina plinova koji vrše pritisak na klip i tjeraju ga da se pomjeri prema dolje. Kretanje klipa kroz kolenasti mehanizam pretvara se u rotaciono kretanje radilice, koje se zatim koristi za pogon vozila.

Na taktnom otpuštanju otvaraju se izduvni ventili mehanizma za distribuciju gasa, a izduvni gasovi se odvode iz cilindara u izduvni sistem, gde se čiste, hlade i smanjuje buka. Gasovi se zatim ispuštaju u atmosferu.

Razmatrani princip rada motora sa unutrašnjim sagorevanjem omogućava razumevanje zašto motor sa unutrašnjim sagorevanjem ima nisku efikasnost - oko 40%. U određenom trenutku, po pravilu, koristan rad se obavlja samo u jednom cilindru, dok u ostatku - osiguravaju cikluse: usis, kompresiju, izduv.

KLIPNI MOTORI SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM

Kao što je gore spomenuto, toplinsko širenje se koristi u motorima s unutrašnjim sagorijevanjem. Ali kako se primjenjuje i koju funkciju obavlja, razmotrit ćemo na primjeru rada klipnog motora s unutarnjim izgaranjem. Motor je energetsko-energetska mašina koja pretvara bilo koju energiju u mehanički rad. Motori kod kojih mehanički rad nastaje kao rezultat pretvorbe toplinske energije nazivaju se toplinski. Toplotna energija se dobija sagorevanjem bilo kog goriva. Toplotni motor u kojem se dio kemijske energije goriva koje gori u radnoj šupljini pretvara u mehaničku energiju naziva se klipni motor s unutarnjim sagorijevanjem.

PROCESI RADA U KLIPNIM I KOMBINOVANIM MOTORIMA KLASIFIKACIJA MOTORA S UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM

Motor sa unutrašnjim sagorevanjem je klipni toplotni motor u kome se procesi sagorevanja goriva, oslobađanja toplote i njenog pretvaranja u mehanički rad odvijaju direktno u cilindru motora.

Motori sa unutrašnjim sagorevanjem mogu se podijeliti na:

plinske turbine;

klipni motori;

mlazni motori.

U plinskim turbinama gorivo se sagorijeva u posebnoj komori za sagorijevanje. Plinske turbine koje imaju samo rotirajuće dijelove mogu raditi pri velikim brzinama. Glavni nedostaci gasnih turbina su niska efikasnost i rad lopatica u gasnom okruženju visoke temperature.

U klipnom motoru, gorivo i vazduh potrebni za sagorevanje se unose u zapreminu cilindra motora. Gasovi koji nastaju tokom sagorevanja imaju visoku temperaturu i stvaraju pritisak na klip, pokrećući ga u cilindru. Translacijsko kretanje klipa kroz klipnjaču prenosi se na radilicu ugrađenu u kućište radilice i pretvara se u rotacijsko kretanje osovine.

Kod mlaznih motora snaga raste sa povećanjem brzine. Stoga su uobičajeni u avijaciji. Nedostatak takvih motora je njihova visoka cijena.

Najekonomičniji su klipni motori sa unutrašnjim sagorevanjem. Ali prisutnost koljenastog mehanizma, koji komplicira dizajn i ograničava mogućnost povećanja broja okretaja, njihov je nedostatak.

Motori sa unutrašnjim sagorevanjem se klasifikuju prema sledećim glavnim karakteristikama:

1. prema načinu formiranja smjese:

a) motori sa spoljašnjim formiranjem mešavine, kada se zapaljiva smeša formira izvan cilindra. Primjer takvih motora su plinski i karburatorski.

b) motori sa unutrašnjim formiranjem mešavine, kada se zapaljiva smeša formira direktno unutar cilindra. Na primjer, dizel motori i motori sa lakim ubrizgavanjem goriva u cilindar.

2. prema vrsti goriva koje se koristi:

a) motori koji rade na laka tečna goriva (benzin, nafta i kerozin);

b) motori koji rade na teško tečno gorivo (solarno ulje i dizel gorivo);

c) motori koji rade na gasno gorivo (komprimovani i tečni gasovi).

3. prema načinu paljenja zapaljive smjese:

a) motori sa paljenjem zapaljive smjese od električne varnice (karburator, ubrizgavanje plina i lakog goriva);

b) motori sa kompresijskim paljenjem (dizelaši).

4. prema načinu realizacije radnog ciklusa:

a) četiri udarca. Za ove motore, radni ciklus se završava u 4 takta klipa ili 2 okretaja radilice;

b) dvotaktni. Za ove motore, radni ciklus u svakom cilindru se završava u dva takta klipa ili u jednom obrtaju radilice.

5. prema broju i rasporedu cilindara:

a) jednocilindrični i višecilindrični motori (dva, četiri, šest, osam cilindara itd.)

b) jednoredni motori (vertikalni i horizontalni);

c) dvoredni motori (u obliku slova V i sa suprotnim cilindrima).

6. metodom hlađenja:

a) motori hlađeni tekućinom;

b) motori sa vazdušnim hlađenjem.

7. po dogovoru:

a) transportni motori ugrađeni na automobile, traktore, građevinske mašine i druga transportna vozila;

b) stacionarni motori;

c) motori posebne namjene.