هدف و دستگاه موتور احتراق داخلی

2024 نویسنده: Erin Ralphs | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-02-19 14:59

بیش از صد سال است که موتورهای احتراق داخلی به عنوان نیروگاه برای اکثر ماشین‌ها و مکانیزم‌ها استفاده می‌شوند. در آغاز قرن بیستم، آنها موتور بخار احتراق خارجی را جایگزین کردند. موتور احتراق داخلی در حال حاضر اقتصادی ترین و کارآمدترین موتور در بین موتورهای دیگر است. بیایید به دستگاه موتور احتراق داخلی نگاه کنیم.

تاریخچه آفرینش

تاریخ این واحدها از حدود 300 سال پیش آغاز شد. در آن زمان بود که لئوناردو داوینچی اولین طراحی یک موتور اولیه را توسعه داد. توسعه این واحد انگیزه ای به مونتاژ، آزمایش و بهبود مستمر موتور احتراق داخلی داد.

در سال 1861، طبق نقشه هایی که داوینچی برای جهان به جا گذاشت، آنها اولین موتور دو زمانه را ساختند. در آن زمان هیچ کس فکر نمی کرد که همه اتومبیل ها و سایر تجهیزات به چنین تأسیساتی مجهز شوند، اگرچه در آن زمان از واحدهای بخار در تجهیزات راه آهن استفاده می شد.

اولین کسی که از موتورهای احتراق داخلی در خودروها استفاده کرد،هنری فورد بود. او اولین کسی بود که کتابی در مورد طراحی و عملکرد موتور احتراق داخلی نوشت. فورد اولین کسی بود که کارایی این موتورها را محاسبه کرد.

طبقه بندی موتورهای احتراق داخلی

در روند توسعه، دستگاه موتور احتراق داخلی پیچیده تر شد. اما هدف او ثابت ماند. چندین نوع اصلی از موتورهای احتراق داخلی وجود دارد که امروزه کارآمدترین آنها هستند.

اول از نظر کارایی و اقتصادی - واحدهای رفت و برگشتی. در این واحدها، انرژی حاصل از احتراق مخلوط سوخت از طریق سیستم میله‌های اتصال و میل لنگ به حرکت تبدیل می‌شود.

آرایش کلی موتور احتراق داخلی کاربراتوری با موتورهای دیگر تفاوتی ندارد. اما مخلوط قابل احتراق مستقیماً در کاربراتور تهیه می شود. تزریق در یک منیفولد معمولی انجام می شود، از آنجا، تحت تأثیر خلاء، مخلوط وارد سیلندرها می شود و سپس از تخلیه الکتریکی روی یک شمع روشن می شود.

تفاوت یک موتور تزریقی با موتور کاربراتوری این است که سوخت به طور مستقیم از طریق نازل های جداگانه به هر سیلندر عرضه می شود. سپس، پس از مخلوط شدن بنزین با هوا، سوخت با جرقه شمع مشتعل می شود.

موتور دیزل با بنزین متفاوت است. به طور خلاصه دستگاه یک موتور احتراق داخلی دیزل را در نظر بگیرید. هیچ شمعی برای احتراق استفاده نمی شود. این سوخت تحت فشار زیاد مشتعل می شود. در نتیجه موتور دیزل گرم می شود. درجه حرارت بالاتر از دمای احتراق است. تزریق با استفاده از نازل انجام می شود.

موتورهای روتور پیستونی نیز به موتورهای احتراق داخلی تعلق دارند. در این واحدها انرژی حرارتی ازاحتراق سوخت روتور را تحت تأثیر قرار می دهد. شکل خاص و نیمرخ خاصی دارد. مسیر حرکت روتور سیاره ای است (عنصر در داخل یک محفظه خاص قرار دارد). روتور به طور همزمان تعداد زیادی کارکرد را انجام می دهد - این توزیع گاز، عملکرد میل لنگ و پیستون است.

موتورهای احتراق داخلی توربین گازی نیز وجود دارند. در این واحدها انرژی حرارتی از طریق روتور با تیغه های گوه ای شکل تبدیل می شود. سپس این مکانیسم ها باعث چرخش توربین می شوند.

موتورهای پیستونی قابل اطمینان ترین، کم هزینه ترین و مقرون به صرفه ترین موتورها در نظر گرفته می شوند. روتاری ها عملاً در فناوری خودروهای انبوه استفاده نمی شوند. اکنون تنها مزدای ژاپنی مدل هایی از خودروهای مجهز به موتورهای پیستونی دوار تولید می کند. خودروهای باتجربه با موتورهای توربین گاز توسط کرایسلر در دهه 60 تولید شد و پس از آن حتی یک خودروساز به این تاسیسات بازنگشت. در اتحاد جماهیر شوروی، برخی از مدل‌های تانک و کشتی‌های فرود برای مدت کوتاهی به موتورهای توربین گاز مجهز شدند. اما پس از آن تصمیم گرفته شد که چنین واحدهای نیرو را رها کنند. به همین دلیل است که ما دستگاه موتور احتراق داخلی را در نظر می گیریم - آنها محبوب ترین و کارآمدترین هستند.

دستگاه ICE

چندین سیستم در محفظه موتور ترکیب شده اند. این بلوک سیلندر است که اتاق های احتراق در آن قرار دارند. در دومی، مخلوط سوخت می سوزد. همچنین موتور از مکانیزم میل لنگ تشکیل شده است که برای تبدیل انرژی پیستون ها به چرخش میل لنگ طراحی شده است. در ساختمان برقاین واحد دارای مکانیزم توزیع گاز نیز می باشد. وظیفه آن اطمینان از باز و بسته شدن به موقع دریچه های ورودی و خروجی است. موتور بدون تزریق، احتراق و سیستم اگزوز نمی تواند کار کند.

هنگام راه اندازی واحد قدرت، مخلوطی از سوخت و هوا از طریق دریچه های ورودی باز به سیلندرها می رسد. سپس توسط یک تخلیه الکتریکی در شمع مشتعل می شود. هنگامی که مخلوط مشتعل می شود و گازها شروع به انبساط می کنند، فشار روی پیستون افزایش می یابد. دومی به حرکت در می آید و باعث می شود میل لنگ بچرخد.

طراحی و عملکرد موتور احتراق داخلی به گونه ای است که موتور در چرخه های خاصی کار می کند. این چرخه ها به طور مداوم با فرکانس بالا تکرار می شوند. این چرخش مداوم میل لنگ را تضمین می کند.

اصل عملکرد موتورهای احتراق داخلی دو زمانه

هنگامی که موتور روشن می شود، پیستون که توسط چرخش میل لنگ به حرکت در می آید، شروع به حرکت می کند. هنگامی که به پایین ترین نقطه خود می رسد و شروع به حرکت به سمت بالا می کند، سوخت به سیلندر می رسد.

هنگام حرکت به سمت بالا، پیستون مخلوط را فشرده می کند. وقتی شمع به نقطه مرگ بالا می رسد، به دلیل تخلیه الکتریکی مخلوط را مشتعل می کند. گازها فورا منبسط می شوند و پیستون را به سمت پایین فشار می دهند.

سپس، دریچه اگزوز سیلندر باز می شود و محصولات احتراق از سیلندرها به سیستم اگزوز خارج می شوند. سپس، دوباره با رسیدن به نقطه پایین، پیستون شروع به حرکت به سمت بالا می کند. میل لنگ یک چرخش می کند.

وقتی جدید شروع می شودحرکت پیستون، دریچه های ورودی دوباره باز می شوند و مخلوط سوخت تامین می شود. کل حجمی را که محصولات احتراق اشغال کرده اند را اشغال می کند و چرخه دوباره تکرار می شود. با توجه به این واقعیت که پیستون در چنین موتورهایی فقط در دو چرخه کار می کند، برخلاف موتور احتراق داخلی چهار زمانه، حرکات کمتری انجام می شود. کاهش تلفات اصطکاکی اما این موتورها داغتر می شوند.

در واحدهای قدرت دو زمانه، پیستون نقش مکانیزم توزیع گاز را نیز ایفا می کند. در فرآیند حرکت، دهانه های ورودی مخلوط سوخت و انتشار گازهای خروجی باز و بسته می شود. بدترین تبادل گاز در مقایسه با موتورهای چهار زمانه، عیب اصلی چنین موتورهایی است. در زمان خروج گازهای خروجی، قدرت به طور قابل توجهی از دست می رود.

در حال حاضر، موتورهای دو زمانه در موتور سیکلت، اسکوتر، قایق، اره بنزینی و سایر وسایل نقلیه کم مصرف استفاده می شود.

چهارزمانه

دستگاه این نوع موتورهای احتراق داخلی کمی با دو زمانه متفاوت است. اصل کار نیز کمی متفاوت است. چهار حرکت در هر چرخش میل لنگ وجود دارد.

اولین مرحله، تامین مخلوط قابل احتراق به سیلندر موتور است. موتور، تحت تأثیر خلاء، مخلوط را به داخل سیلندر می مکد. پیستون در سیلندر در این لحظه پایین می آید. دریچه ورودی باز است و بنزین اتمیزه شده و هوا وارد محفظه احتراق می شود.

بعدی مرحله فشرده سازی می آید. دریچه ورودی بسته می شود و پیستون به سمت بالا حرکت می کند. در این حالت، مخلوط موجود در سیلندر به طور قابل توجهی فشرده می شود. به دلیل فشار، مخلوطگرم می کند. فشار تمرکز را افزایش می دهد.

سومین سیکل کاری دنبال می شود. هنگامی که پیستون تقریباً به موقعیت بالای خود می رسد، سیستم جرقه زنی فعال می شود. جرقه ای روی شمع می پرد و مخلوط مشتعل می شود. در اثر انبساط آنی گازها و پخش شدن انرژی انفجار، پیستون تحت فشار به سمت پایین حرکت می کند. این چرخه در عملکرد یک موتور چهار زمانه چرخه اصلی است. سه معیار دیگر تأثیری بر خلق اثر ندارند و کمکی هستند.

در چرخه چهارم، مرحله رهاسازی آغاز می شود. هنگامی که پیستون به پایین محفظه احتراق می رسد، دریچه خروجی باز می شود و گازهای خروجی ابتدا به سیستم اگزوز و سپس به اتمسفر خارج می شوند.

در اینجا دستگاه و اصل عملکرد موتور احتراق داخلی چهار زمانه است که زیر کاپوت اکثر خودروها نصب می شود.

سیستم های کمکی

دستگاه موتور احتراق داخلی را بررسی کردیم. اما هر موتوری اگر به سیستم های اضافی مجهز نبود نمی توانست کار کند. در زیر در مورد آنها صحبت خواهیم کرد.

اشتعال

این سیستم بخشی از تجهیزات الکتریکی است. برای ایجاد جرقه هایی طراحی شده است که مخلوط سوخت را مشتعل می کند.

سیستم شامل یک باتری و یک ژنراتور، یک قفل احتراق، یک سیم پیچ و یک دستگاه خاص - توزیع کننده احتراق است.

سیستم دریافت

برای اینکه موتور بدون وقفه وارد شود ضروری استهوا برای تشکیل مخلوط به اکسیژن نیاز است. بنزین به خودی خود نمی سوزد. لازم به ذکر است که در کاربراتورها ورودی فقط فیلتر و مجرای هوا می باشد. سیستم ورودی خودروهای مدرن پیچیده تر است. این شامل یک ورودی هوا به شکل لوله، یک فیلتر، یک دریچه گاز و یک منیفولد ورودی است.

سیستم برق

از اصل موتور احتراق داخلی، می دانیم که موتور باید چیزی بسوزاند. بنزین یا گازوئیل است. سیستم قدرت تامین سوخت را در حین کارکرد موتور فراهم می کند.

در ابتدایی ترین حالت، این سیستم از یک مخزن و همچنین یک خط سوخت، فیلتر و پمپ تشکیل شده است که سوخت کاربراتور را تامین می کند. در خودروهای تزریقی، سیستم قدرت توسط ECU کنترل می شود.

سیستم روغن کاری

سیستم روانکاری شامل پمپ روغن، مخزن، فیلتر روغن است. واحدهای برق دیزلی و بنزینی قدرتمند نیز دارای یک خنک کننده برای تمیز کردن روان کننده هستند. پمپ توسط میل لنگ هدایت می شود.

نتیجه گیری

موتور احتراق داخلی یعنی همین. ما دستگاه و اصل عملکرد آن را بررسی کردیم و اکنون مشخص شده است که ماشین، اره برقی یا دیزل ژنراتور چگونه کار می کند.