موتور احتراق داخلی رفت و برگشتی: تعریف، طبقه بندی و اصل عملکرد

2024 نویسنده: Erin Ralphs | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-02-19 15:13

برای بیش از صد سال در جهان، واحد قدرت اصلی در تمام وسایل نقلیه چرخ دار یک موتور احتراق داخلی پیستونی بوده است. موتور احتراق داخلی در قرن بیست و یکم که در ابتدای قرن بیستم ظاهر شد و جایگزین موتور بخار شد، سودآورترین نوع موتور از نظر اقتصادی و کارایی باقی مانده است. بیایید نگاهی دقیق‌تر به نحوه عملکرد این نوع موتورهای احتراق داخلی، نحوه عملکرد آن بیندازیم، موتورهای پیستونی دیگر را دریابیم.

تعریف، ویژگی‌های ICE

در روند توسعه علم و فناوری، طراحی موتورهای احتراق داخلی به طور مداوم بهبود یافته است. موتورها موفق شدند کارایی خود را ثابت کنند. اینگونه بود که موتورهای احتراق داخلی پیستونی و به عنوان یک زیرگونه، موتورهای کاربراتوری و تزریقی ظاهر شدند. موتورهای دیزل، پیستون دوار و واحدهای توربین گاز را می توان متمایز کرد.

یخ های بنزینی

موتور پیستونی سنتی مجهز به محفظه احتراق داخلی است. این سیلندر داخل بلوک موتور است. هنگامی که سوخت می سوزد، انرژی آزاد می شود و سپس به حرکت مکانیکی میل لنگ تبدیل می شود. به دلیل حرکت انتقالی پیستون ها که بر روی سیستم میله های اتصال و میل لنگ عمل می کنند، چرخ طیار می چرخد. می‌توانید در مورد طراحی موتور احتراق داخلی پیستونی GOST اطلاعات بیشتری کسب کنید.

موتور احتراق داخلی کاربراتور از این جهت متفاوت است که مخلوط کاری سوخت و هوا در یک دستگاه مخصوص - کاربراتور تهیه می شود. مخلوط به وسیله خلاء به داخل سیلندرها تزریق می شود. سپس توسط شمع مشتعل می شود.

Injection ICE طراحی مدرن تری دارد. در اینجا، به جای دستگاه مکانیکی سنتی، سیستم قدرت دارای نازل های الکترونیکی است. آنها مسئول تزریق مقادیر دقیق سوخت به طور مستقیم به سیلندرهای موتور هستند.

یخ های دیزل

موتور احتراق داخلی پیستونی دیزلی دارای تفاوت‌های ساختاری و اساسی با موتورهای احتراق داخلی بنزینی است.

اگر جرقه ای از شمع برای احتراق در واحد بنزینی استفاده شود، در موتورهای دیزلی اصل متفاوتی کار می کند و هیچ شمعی به جز درخشش وجود ندارد. سوخت دیزل از طریق انژکتورها وارد سیلندرها می شود، با هوا مخلوط می شود و سپس کل مخلوط فشرده می شود و در نتیجه تا دمای احتراق گرم می شود.

پیستون روتور

موتور پیستونی دوار ضروری استبا ICE سنتی متفاوت است. گازها بر روی قطعات و عناصر خاص عمل می کنند. بنابراین، تحت تأثیر گازها، روتور متحرک در یک محفظه خاص به شکل شکل هشت حرکت می کند. محفظه عملکرد پیستون، زمان بندی و میل لنگ را انجام می دهد. شکل دوربین به شکل هشت است.

واحدهای ترکیبی

در موتورهای احتراق داخلی توربین گاز، انرژی حرارتی به دلیل چرخش روتور مخصوص با پره های مخصوص به انرژی مکانیکی تبدیل می شود. این روتور محور توربین را به حرکت در می آورد.

پیستونی ویژه و موتورهای احتراق داخلی ترکیبی (و اینها موتورهای توربین گازی و موتورهای دوار هستند) را می توان با خیال راحت در کتاب قرمز وارد کرد. امروزه فقط مزدای ژاپنی موتور پیستونی دوار تولید می کند. کرایسلر زمانی یک سری آزمایشی از موتورهای احتراق داخلی توربین گاز تولید کرد، اما این در دهه 60 بود و هیچ یک از خودروسازان تا به امروز به این موضوع بازگشته اند.

در اتحاد جماهیر شوروی، موتورهای احتراق داخلی توربین گاز بر روی مخازن و کشتی‌های فرود نصب می‌شدند، با این حال، حتی در آنجا نیز بعداً تصمیم به کنار گذاشتن واحدهای این طرح گرفته شد.

دستگاه ICE

موتور یک مکانیسم واحد است. این شامل یک بلوک سیلندر، قطعات مکانیزم میل لنگ، مکانیسم زمان بندی، سیستم های تزریق و اگزوز است.

محفظه احتراق در داخل بلوک سیلندر قرار دارد، جایی که مخلوط سوخت و هوا مستقیماً مشتعل می شود و محصولات احتراق پیستون ها را فعال می کنند. به وسیله میل لنگمکانیسم، انرژی احتراق سوخت به میل لنگ منتقل می شود. مکانیسم زمان بندی برای اطمینان از باز و بسته شدن به موقع دریچه های ورودی و خروجی ضروری است.

اصل عملیات

هنگامی که موتور روشن می شود، مخلوطی از سوخت و هوا از طریق سوپاپ ورودی به سیلندرها تزریق می شود و با جرقه ای روی شمع که توسط سیستم جرقه زنی ایجاد می شود، مشتعل می شود. در حین احتراق، گازهایی تشکیل می شود. هنگامی که انبساط حرارتی رخ می دهد، فشار اضافی باعث می شود پیستون حرکت کند و در نتیجه میل لنگ را بچرخاند.

عملکرد موتورهای پیستونی چرخه ای است. در چرخه یک موتور احتراق داخلی پیستونی، می تواند از دو تا چهار چرخه باشد. چرخه های حین کار موتور چند صد بار در یک دقیقه تکرار می شوند. بنابراین میل لنگ می تواند به طور مداوم بچرخد.

یخ دو زمانه

هنگامی که موتور روشن می شود، پیستون توسط چرخش میل لنگ به حرکت در می آید. هنگامی که پیستون به نقطه مرگ پایین می رسد و شروع به حرکت به سمت بالا می کند، سیلندر با مخلوط سوخت و هوا تامین می شود.

هنگام حرکت به سمت بالا، پیستون شروع به فشرده سازی مخلوط می کند. هنگامی که پیستون به موقعیت بالای خود می رسد، جرقه ایجاد می شود. مخلوط سوخت و هوا مشتعل می شود. با انبساط، گازها پیستون را به سمت پایین فشار می دهند.

در این لحظه، دریچه اگزوز باز می شود که از طریق آن محصولات احتراق می توانند از محفظه خارج شوند. سپس دوباره با رسیدن به نقطه مرگ پایین، پیستون سفر خود را به سمت TDC آغاز می کند. همه این فرآیندها در یک چرخش میل لنگ انجام می شود.

چه زمانیپیستون حرکت جدیدی را آغاز می کند، دریچه ورودی باز می شود و قسمت جدیدی از مخلوط سوخت و هوا جایگزین گازهای خروجی می شود. کل فرآیند از نو شروع خواهد شد. یک موتور احتراق داخلی پیستونی دو زمانه حرکات کمتری نسبت به موتور چهار زمانه انجام می دهد. اتلاف اصطکاک را کاهش می دهد اما گرمای بیشتری تولید می کند.

مکانیسم توزیع گاز با یک پیستون جایگزین می شود. با حرکت پیستون، دریچه های ورودی و خروجی در بلوک سیلندر باز و بسته می شوند. در مقایسه با یک نیروگاه چهار زمانه، تبادل گاز در موتورهای دو زمانه یک اشکال بزرگ است. با آزاد شدن گازهای خروجی کارایی و قدرت از بین می رود.

با وجود این اشکال موتورهای احتراق داخلی پیستونی دو زمانه، آنها در موتورهای سیکلت، اسکوترها، به عنوان موتورهای بیرونی، در اره برقی استفاده می شوند.

موتور احتراق داخلی چهار زمانه

ICE چهار زمانه هیچ ضرری نسبت به موتور دو زمانه ندارد. چنین موتورهایی بر روی اکثر خودروها و سایر تجهیزات نصب می شوند. ورود و خروج گازهای خروجی یک فرآیند جداگانه است و با فشرده سازی ترکیب نمی شود، اگرچه موتور احتراق داخلی پیستونی از احتراق مخلوط کار می کند. عملکرد موتور توسط مکانیسم توزیع گاز هماهنگ می شود - سوپاپ ها به طور همزمان با سرعت میل لنگ باز و بسته می شوند. مصرف مخلوط سوخت تنها پس از خروج کامل گازهای خروجی انجام می شود.

مزایای موتورهای احتراق داخلی

ارزش را دارد که با محبوب ترین موتورها - در خط شروع کنیدواحدهای چهار سیلندر از جمله مزایا می توان به فشردگی، وزن سبک، یک سر سیلندر، قابلیت نگهداری بالا اشاره کرد.

در بین انواع موتورهای احتراق داخلی، موتورهای باکسر را نیز می توان تشخیص داد. آنها به دلیل طراحی پیچیده تر، محبوبیت زیادی ندارند. آنها عمدتاً در اتومبیل های مسابقه ای استفاده می شوند. از جمله مزایا - تعادل اولیه و ثانویه عالی و از این رو کار نرم است. فشار کمتری به میل لنگ وارد می شود. در نتیجه تلفات برق کمی وجود دارد. موتور مرکز ثقل پایینی دارد و ماشین کنترل بهتری دارد.

موتورهای شش سیلندر خطی کاملاً متعادل هستند و خود دستگاه بسیار نرم کار می کند. با وجود تعداد زیاد سیلندرها، هزینه تولید چندان بالا نیست. همچنین می‌توانید قابلیت نگهداری را برجسته کنید.

معایب موتورهای احتراق داخلی

عیب اصلی موتورهای احتراق داخلی رفت و برگشتی هنوز سمیت و سر و صدا نیست، اما راندمان ضعیف است. در یک موتور احتراق داخلی، تنها 20 درصد انرژی صرف کار مکانیکی واقعی می شود. همه چیز دیگر صرف گرمایش و سایر فرآیندها می شود. موتورها همچنین مواد مضر مانند اکسیدهای نیتروژن، مونوکسید کربن و آلدئیدهای مختلف را در جو آزاد می کنند.