Descrizione del lavoro del motore a combustione interna. Come funziona e come funziona un motore a combustione interna

Ad oggi motore combustione interna(GHIACCIO) o come viene anche chiamato "aspirato" - il principale tipo di motore ampiamente utilizzato nell'industria automobilistica. Cos'è il DVS? Si tratta di un'unità termica multifunzionale che, con l'ausilio delle reazioni chimiche e delle leggi della fisica, converte l'energia chimica della miscela di combustibile in forza meccanica (lavoro).

I motori a combustione interna si dividono in:

1. Motore a pistoni.
2. Motore a pistoni rotanti.
3. Motore a turbina a gas.

Il motore a combustione interna a pistoni è il più popolare tra i motori di cui sopra, ha ottenuto riconoscimenti a livello mondiale ed è da molti anni leader nel settore automobilistico. Propongo di considerare il dispositivo in modo più dettagliato GHIACCIO, così come il principio del suo lavoro.

I vantaggi di un motore a combustione interna a pistoni includono:

1. Universalità (applicazione su vari veicoli).
2. Elevato livello di durata della batteria.
3. Dimensioni compatte.
4. Prezzo accettabile.
5. Capacità di iniziare rapidamente.
6. Leggero.
7. Capacità di lavorare con diversi tipi di carburante.

Oltre ai "vantaggi", ha un motore a combustione interna e una serie di gravi svantaggi, tra cui:

1. Alta velocità dell'albero a gomiti.
2. Ottimo livello di rumore.
3. Troppa tossicità nei gas di scarico.
4. Bassa efficienza (coefficiente di prestazione).
5. Una piccola risorsa di servizio.

Motori a combustione interna differiscono per tipo di carburante, sono:

1. Benzina.
2. Diesel.
3. Così come gas e alcol.

Gli ultimi due possono essere definiti alternativi, perché oggi non sono molto utilizzati.

Il motore a combustione interna a base di alcol che funziona a idrogeno è il più promettente ed ecologico, non emette "CO2" dannosa nell'atmosfera, che è contenuta nei gas di scarico dei motori a combustione interna alternativi.

Il motore a combustione interna a pistoni è costituito dai seguenti sottosistemi:

1. Meccanismo a manovella (KShM).
2. sistema di aspirazione.
3. Sistema di alimentazione carburante.
4. Sistema di lubrificazione.
5. Sistema di accensione (nei motori a benzina).
6. Sistema di laurea.
7. Sistema di raffreddamento.
8. Sistema di controllo.

L'alloggiamento del motore è costituito da diverse parti, che includono: un blocco cilindri e una testata (testata). Il compito dell'albero motore è convertire i movimenti alternativi del pistone in movimenti rotatori dell'albero motore. Il meccanismo di distribuzione del gas è necessario affinché il motore a combustione interna garantisca l'assunzione tempestiva della miscela aria-carburante nei cilindri e lo stesso rilascio tempestivo dei gas di scarico.

Il sistema di aspirazione serve a fornire tempestivamente aria al motore, necessaria per la formazione di una miscela aria-carburante. Il sistema di alimentazione fornisce carburante al motore, in tandem questi due sistemi lavorano per formare una miscela aria-carburante, dopodiché viene alimentata attraverso il sistema di iniezione nella camera di combustione.

L'accensione della miscela aria-carburante avviene a causa del sistema di accensione (negli ICE a benzina), nei motori diesel l'accensione avviene a causa della compressione della miscela e delle candelette.

Il sistema di lubrificazione, come suggerisce il nome, viene utilizzato per lubrificare le parti di sfregamento, riducendone così l'usura, aumentandone la durata e rimuovendo così la temperatura dalle loro superfici. Il raffreddamento delle superfici e delle parti riscaldate è fornito dal sistema di raffreddamento, rimuove la temperatura con l'aiuto del liquido di raffreddamento attraverso i suoi canali, che, passando attraverso il radiatore, si raffredda e ripete il ciclo. Il sistema di scarico garantisce la rimozione dei gas di scarico dalle bombole ICE per mezzo di cui fa parte questo sistema, riduce la rumorosità accompagnata dall'emissione di gas e dalla loro tossicità.

Sistema di gestione del motore (in modelli moderni la centralina elettronica (ECU) o il computer di bordo è responsabile). controllo elettronico tutti i sistemi sopra descritti e garantendone il sincronismo.

Come funziona un motore a combustione interna?

Il principio di funzionamento del motore a combustione interna si basa sull'effetto dell'espansione termica dei gas, che si verifica durante la combustione della miscela aria-carburante, a causa della quale il pistone si muove nel cilindro. Il ciclo di lavoro di un motore a combustione interna avviene in due giri dell'albero motore e consiste in quattro cicli, da cui il nome: un motore a quattro tempi.

1. Il primo colpo è l'ingresso.
2. Il secondo è la compressione.
3. Il terzo è il flusso di lavoro.
4. Quarto rilascio.

Durante le prime due corse - aspirazione e corsa di lavoro si abbassa, per le altre due compressione e scarico - il pistone sale. Il duty cycle di ciascuno dei cilindri è configurato in modo tale da non coincidere in fase, ciò è necessario per garantire il funzionamento uniforme del motore a combustione interna. Ci sono altri motori al mondo, il cui ciclo di lavoro si verifica in soli due cicli: compressione e corsa di potenza, questo motore è chiamato a due tempi.

Sulla corsa di aspirazione, il sistema di alimentazione e l'aspirazione formano una miscela aria-carburante, che si forma nel collettore di aspirazione o direttamente nella camera di combustione (tutto dipende dal tipo di progettazione). Nel collettore di aspirazione nel caso di iniezione centralizzata e distribuita di motori a combustione interna a benzina. In camera di combustione nel caso di iniezione diretta nei motori a benzina e diesel. La miscela aria-carburante o aria durante l'apertura delle valvole di fasatura di ingresso viene fornita alla camera di combustione a causa del vuoto che si verifica durante il movimento verso il basso del pistone.

Le valvole di aspirazione si chiudono durante la corsa di compressione, dopodiché la miscela aria-carburante nei cilindri del motore viene compressa. Durante la corsa "power stroke", la miscela si accende forzatamente o si accende spontaneamente. Dopo l'accensione, nella camera si forma una grande pressione, creata dai gas, questa pressione agisce sul pistone, che non ha altra scelta che iniziare a scendere. Questo movimento del pistone, a stretto contatto con il meccanismo a manovella, aziona l'albero motore, che a sua volta genera una coppia che mette in moto le ruote dell'auto.

La corsa di "scarico", dopo la quale i gas di scarico rilasciano la camera di combustione, e quindi l'impianto di scarico, lasciandolo raffreddato e parzialmente depurato nell'atmosfera.

Breve riassunto

Dopo che abbiamo considerato principio di funzionamento di un motore a combustione interna si può capire perché il motore a combustione interna ha un rendimento basso, che si aggira intorno al 40%. Mentre un'azione utile si svolge in un cilindro, il resto dei cilindri, grosso modo, sono inattivi, fornendo cicli di lavoro al primo: aspirazione, compressione, scarico.

Questo è tutto per me, spero che tu capisca tutto, dopo aver letto questo articolo puoi facilmente rispondere alla domanda su cos'è un motore a combustione interna e come funziona un motore a combustione interna. Grazie per l'attenzione!

Da circa cento anni, ovunque nel mondo, il motore principale di auto e moto, trattori e mietitrebbie e altre apparecchiature è stato un motore a combustione interna. Venendo all'inizio del XX secolo per sostituire i motori a combustione esterna (vapore), rimane la tipologia di motore più economica del XXI secolo. In questo articolo considereremo in dettaglio il dispositivo, il principio di funzionamento vari tipi ICE e suoi principali sistemi ausiliari.

Definizione e caratteristiche generali del motore a combustione interna

La caratteristica principale di qualsiasi motore a combustione interna è che il carburante si accende direttamente all'interno della sua camera di lavoro e non in ulteriori vettori esterni. Durante il funzionamento, l'energia chimica e termica della combustione del carburante viene convertita in lavoro meccanico. Il principio di funzionamento del motore a combustione interna si basa sull'effetto fisico dell'espansione termica dei gas, che si forma durante la combustione della miscela aria-carburante sotto pressione all'interno dei cilindri del motore.

Classificazione dei motori a combustione interna

Nel processo di evoluzione dei motori a combustione interna, i seguenti tipi di questi motori hanno dimostrato la loro efficacia:

• Pistone motori a combustione interna. In essi, la camera di lavoro si trova all'interno dei cilindri e l'energia termica viene convertita in lavoro meccanico per mezzo di un meccanismo a manovella che trasferisce l'energia del movimento all'albero motore. I motori a pistoni sono divisi, a loro volta, in
• carburatore, in cui la miscela aria-carburante si forma nel carburatore, iniettata nel cilindro e lì accesa da una scintilla di una candela;
• iniezione, in cui la miscela viene immessa direttamente nel collettore di aspirazione, tramite appositi ugelli, sotto controllo blocco elettronico controllo, e si accende anche per mezzo di una candela;
• diesel, in cui l'accensione della miscela aria-carburante avviene senza candela, comprimendo aria, che viene riscaldata per pressione da una temperatura superiore alla temperatura di combustione, e il carburante viene iniettato nei cilindri attraverso ugelli.
• Pistone rotante motori a combustione interna. Nei motori di questo tipo, l'energia termica viene convertita in lavoro meccanico facendo ruotare i gas di lavoro di un rotore di forma e profilo speciali. Il rotore si muove lungo una "traiettoria planetaria" all'interno della camera di lavoro, che ha la forma di un "otto", e svolge le funzioni sia di pistone che di distribuzione (meccanismo di distribuzione del gas) e di albero a gomiti.
• turbina a gas motori a combustione interna. In questi motori la trasformazione dell'energia termica in lavoro meccanico avviene ruotando il rotore con speciali pale cuneiformi, che aziona l'albero della turbina.

I più affidabili, senza pretese, economici in termini di consumo di carburante e necessità di manutenzione regolare sono i motori a pistoni.

Nel Libro rosso possono essere incluse apparecchiature con altri tipi di motori a combustione interna. Al giorno d'oggi solo Mazda produce automobili con motori a pistoni rotanti. Una serie sperimentale di auto con un motore a turbina a gas è stata prodotta da Chrysler, ma erano gli anni '60 e nessuna delle case automobilistiche è tornata su questo problema. In URSS, i carri armati T-80 e le navi da sbarco Zubr erano equipaggiati con motori a turbina a gas, ma in seguito si decise di abbandonare questo tipo di motore. A questo proposito, soffermiamoci in dettaglio sui motori a combustione interna alternativi "dominati dal mondo".

L'alloggiamento del motore combina in un unico organismo:

• blocco cilindri, all'interno delle camere di combustione di cui si accende la miscela aria-carburante, ed i gas di questa combustione azionano i pistoni;
• meccanismo a manovella, che trasferisce l'energia del movimento all'albero a gomiti;
• meccanismo di distribuzione del gas, che ha lo scopo di garantire la tempestiva apertura/chiusura delle valvole di ingresso/uscita della miscela combustibile e dei gas di scarico;
• sistema di alimentazione ("iniezione") e accensione ("accensione") della miscela aria-carburante;
• sistema di rimozione dei prodotti della combustione(gas di scarico).

Sezione trasversale di un motore a combustione interna a quattro tempi

Quando il motore viene avviato, una miscela aria-carburante viene iniettata nei suoi cilindri attraverso le valvole di aspirazione e si accende lì da una scintilla di candela. Durante la combustione e l'espansione termica dei gas dall'eccesso di pressione, il pistone si mette in moto, trasferendo il lavoro meccanico alla rotazione dell'albero motore.

Il funzionamento di un motore a combustione interna a pistoni avviene ciclicamente. Questi cicli vengono ripetuti ad una frequenza di diverse centinaia di volte al minuto. Ciò garantisce una rotazione traslazionale continua dell'albero motore in uscita dal motore.

Definiamo la terminologia. Una corsa è un processo di lavoro che si verifica in un motore in una corsa del pistone, più precisamente in uno dei suoi movimenti in una direzione, su o giù. Un ciclo è un insieme di cicli che si ripetono in una determinata sequenza. In base al numero di corse all'interno di un ciclo di lavoro, i motori a combustione interna sono suddivisi in due tempi (il ciclo viene eseguito in un giro dell'albero motore e due tempi del pistone) e quattro tempi (per due giri dell'albero motore e quattro pistoni). Allo stesso tempo, sia in quelli che negli altri motori, il processo di lavoro segue il seguente piano: aspirazione; compressione; combustione; espansione e rilascio.

I principi di funzionamento del motore a combustione interna

- Il principio di funzionamento di un motore a due tempi

Quando il motore si avvia, il pistone, trascinato dalla rotazione dell'albero a gomiti, inizia a muoversi. Non appena raggiunge il punto morto inferiore (BDC) e procede a salire, viene fornita una miscela aria-carburante alla camera di combustione del cilindro.

Nel suo movimento verso l'alto, il pistone lo comprime. Quando il pistone raggiunge il suo punto morto superiore (PMS), una scintilla della candela elettronica accende la miscela aria-carburante. Espandendosi istantaneamente, i vapori del carburante in fiamme spingono rapidamente il pistone al punto morto inferiore.

A questo punto si apre la valvola di scarico, attraverso la quale i gas di scarico caldi vengono rimossi dalla camera di combustione. Superato nuovamente il BDC, il pistone riprende il suo movimento fino al PMS. Durante questo periodo, l'albero motore compie un giro.

Con un nuovo movimento del pistone, si riapre il canale di ingresso della miscela aria-carburante, che sostituisce l'intero volume dei gas di scarico, e l'intero processo viene ripetuto di nuovo. A causa del fatto che il lavoro del pistone in tali motori è limitato a due tempi, effettua un numero molto inferiore di movimenti per unità di tempo rispetto a un motore a quattro tempi. Le perdite per attrito sono ridotte al minimo. Tuttavia, viene rilasciata molta energia termica e i motori a due tempi si riscaldano più velocemente e più fortemente.

Nei motori a due tempi, il pistone sostituisce il meccanismo della valvola di distribuzione del gas, durante il suo movimento in determinati momenti, aprendo e chiudendo le aperture di aspirazione e scarico di lavoro nel cilindro. Peggio ancora, rispetto a un motore a quattro tempi, lo scambio di gas è il principale inconveniente di un sistema ICE a due tempi. Al momento della rimozione dei gas di scarico, si perde una certa percentuale non solo della sostanza di lavoro, ma anche della potenza.

Gli ambiti di applicazione pratica dei motori a combustione interna a due tempi sono i ciclomotori e gli scooter; motori fuoribordo, tosaerba, motoseghe, ecc. tecnologia a bassa potenza.

Queste carenze sono private dei motori a combustione interna a quattro tempi, che, in varie opzioni e sono installati su quasi tutte le auto moderne, trattori e altre attrezzature. In essi, l'aspirazione / scarico di una miscela combustibile / gas di scarico vengono eseguiti come flussi di lavoro separati e non combinati con compressione ed espansione, come in quelli a due tempi. Con l'aiuto del meccanismo di distribuzione del gas, è assicurata la sincronizzazione meccanica del funzionamento delle valvole di aspirazione e scarico con la velocità dell'albero motore. In un motore a quattro tempi, l'iniezione della miscela aria-carburante avviene solo dopo la completa rimozione dei gas di scarico e la chiusura delle valvole di scarico.

Il processo di lavoro di un motore a combustione interna

Ogni corsa di lavoro è una corsa del pistone nell'intervallo dal punto morto superiore a quello inferiore. In questo caso, il motore attraversa le seguenti fasi di funzionamento:

• Colpo uno, ingresso. Il pistone si sposta dal punto morto superiore al punto morto inferiore. In questo momento, all'interno del cilindro si verifica un vuoto, la valvola di aspirazione si apre ed entra la miscela aria-carburante. Al termine dell'aspirazione, la pressione nella cavità del cilindro è compresa tra 0,07 e 0,095 MPa; temperatura - da 80 a 120 gradi Celsius.
• Barra due, compressione. Quando il pistone si sposta dal punto morto inferiore a quello superiore e le valvole di aspirazione e scarico sono chiuse, la miscela combustibile viene compressa nella cavità del cilindro. Questo processo è accompagnato da un aumento della pressione fino a 1,2-1,7 MPa e dalla temperatura fino a 300-400 gradi Celsius.
• Barra tre, espansione. La miscela aria-carburante si accende. Questo è accompagnato dal rilascio di una notevole quantità di energia termica. La temperatura nella cavità del cilindro sale bruscamente a 2,5 mila gradi Celsius. Sotto pressione, il pistone si sposta rapidamente al punto morto inferiore. L'indicatore di pressione in questo caso va da 4 a 6 MPa.
• Barra quattro, problema. Durante il movimento inverso del pistone al punto morto superiore, si apre la valvola di scarico, attraverso la quale i gas di scarico vengono spinti fuori dal cilindro nel tubo di scarico e quindi nel tubo di scarico. ambiente. Gli indicatori di pressione nella fase finale del ciclo sono 0,1-0,12 MPa; temperatura - 600-900 gradi Celsius.

Sistemi ausiliari del motore a combustione interna

Il sistema di accensione fa parte dell'equipaggiamento elettrico della macchina ed è progettato per fornire una scintilla, accendendo la miscela aria-carburante nella camera di lavoro del cilindro. I componenti del sistema di accensione sono:

• Fonte di energia. Durante l'avvio del motore, questo è batteria di accumulatori e durante il suo funzionamento - il generatore.
• Interruttore o interruttore di accensione. In precedenza era un dispositivo di contatto meccanico e, negli ultimi anni, sempre più spesso elettrico, per l'alimentazione della tensione elettrica.
• Accumulo di energia. Una bobina, o autotrasformatore, è un'unità progettata per immagazzinare e convertire energia sufficiente per causare la scarica desiderata tra gli elettrodi della candela.
• Distributore di accensione (distributore). Un dispositivo progettato per distribuire un impulso ad alta tensione lungo i fili che portano alle candele di ciascuno dei cilindri.

Sistema di accensione ICE

- sistema di aspirazione

Il sistema di aspirazione ICE è progettato per ininterrotto deposito nel motore atmosferico aria, per mescolarlo al carburante e preparare una miscela combustibile. Va notato che nei motori a carburatore del passato, il sistema di aspirazione è costituito da un condotto dell'aria e da un filtro dell'aria. E questo è tutto. La composizione del sistema di aspirazione di auto moderne, trattori e altre attrezzature comprende:

• Presa d'aria. È un tubo di derivazione di una forma conveniente per ogni particolare motore. Attraverso di essa, l'aria atmosferica viene aspirata nel motore, attraverso la differenza di pressione nell'atmosfera e nel motore, dove si forma il vuoto quando i pistoni si muovono.
• Filtro dell'aria. Questo è un prodotto di consumo progettato per pulire l'aria che entra nel motore da polvere e particelle solide, la loro ritenzione sul filtro.
• valvola a farfalla. Una valvola dell'aria progettata per regolare l'erogazione della quantità d'aria desiderata. Meccanicamente, si attiva premendo il pedale dell'acceleratore, ed entra tecnologia moderna- con l'ausilio dell'elettronica.
• Collettore di aspirazione. Distribuisce il flusso d'aria attraverso i cilindri del motore. Per dare al flusso d'aria la distribuzione desiderata, vengono utilizzate speciali alette di aspirazione e un booster di vuoto.

Il sistema di alimentazione, o il sistema di alimentazione del motore a combustione interna, è "responsabile" della continuità rifornimento di carburante per formare una miscela aria-carburante. Il sistema di alimentazione comprende:

• Serbatoio di carburante- un contenitore per lo stoccaggio di benzina o gasolio, con dispositivo per il prelievo di carburante (pompa).
• Linee del carburante- una serie di tubi e tubi flessibili attraverso i quali il suo "cibo" entra nel motore.
• Dispositivo di miscelazione, ovvero carburatore o iniettore- un meccanismo speciale per la preparazione della miscela aria-carburante e la sua iniezione nel motore a combustione interna.
• Centralina elettronica(ECU) formazione e iniezione della miscela - nei motori a iniezione, questo dispositivo è "responsabile" del lavoro sincrono ed efficiente sulla formazione e l'alimentazione di una miscela combustibile al motore.
• Pompa di benzina - dispositivo elettrico per pompare benzina o gasolio nella linea del carburante.
• Il filtro del carburante è un materiale di consumo per un'ulteriore purificazione del carburante durante il suo trasporto dal serbatoio al motore.

Schema del sistema di alimentazione ICE

- Sistema di lubrificazione

Lo scopo del sistema di lubrificazione ICE è riduzione dell'attrito e il suo effetto distruttivo sulle parti; rapimento parti dell'eccesso calore; rimozione prodotti fuliggine e usura; protezione metallo contro la corrosione. Il sistema di lubrificazione del motore comprende:

• Coppa dell'olio- serbatoio olio motore. Il livello dell'olio nella coppa è controllato non solo da un'apposita astina di livello, ma anche da un sensore.
• Pompa dell'olio- pompa l'olio dalla coppa e lo fornisce alle parti del motore necessarie attraverso speciali canali forati - "linee". Sotto l'influenza della gravità, l'olio scorre dalle parti lubrificate, torna nella coppa dell'olio, si accumula lì e il ciclo di lubrificazione viene ripetuto di nuovo.
• Filtro dell'olio intrappola e rimuove le particelle solide dall'olio motore formate dalla fuliggine e dai prodotti di usura delle parti. L'elemento filtrante viene sempre sostituito con uno nuovo ad ogni cambio dell'olio motore.
• Radiatore olio Progettato per raffreddare l'olio motore utilizzando il liquido del sistema di raffreddamento del motore.

Serve il sistema di scarico del motore a combustione interna per la rimozione speso gas e riduzione del rumore lavoro motorio. Nella tecnologia moderna, il sistema di scarico è costituito dalle seguenti parti (in ordine di gas di scarico in uscita dal motore):

• Un collettore di scarico. Si tratta di un sistema di tubazioni in ghisa resistente al calore, che riceve i gas di scarico caldi, ne smorza il processo oscillatorio primario e li invia ulteriormente al tubo di scarico.
• Pluviale- un'uscita del gas curva in metallo resistente al fuoco, popolarmente denominata "pantaloni".
• Risonatore, o, nel linguaggio popolare, il "banco" della marmitta è un contenitore in cui i gas di scarico vengono separati e la loro velocità viene ridotta.
• Catalizzatore- un dispositivo progettato per la depurazione dei gas di scarico e la loro neutralizzazione.
• Silenziatore- un contenitore con un complesso di partizioni speciali progettate per cambiare ripetutamente la direzione del flusso di gas e, di conseguenza, il loro livello di rumore.

Impianto di scarico

- Sistema di raffreddamento

Se ciclomotori, scooter e motociclette economiche utilizzano ancora un sistema di raffreddamento del motore raffreddato ad aria, con un flusso d'aria in arrivo, ovviamente non è sufficiente per apparecchiature più potenti. È qui che entra in gioco un sistema di raffreddamento a liquido. per assorbendo il calore in eccesso al motore e riduzione dei carichi termici sui suoi dettagli.

• Termosifone Il sistema di raffreddamento viene utilizzato per rilasciare il calore in eccesso nell'ambiente. È costituito da un gran numero di tubi in alluminio curvi, con alette per un'ulteriore dissipazione del calore.
• Fan progettato per migliorare l'effetto di raffreddamento sul radiatore dal flusso d'aria in arrivo.
• Pompa dell'acqua(pompa) - "aziona" il liquido di raffreddamento nei cerchi "piccolo" e "grande", assicurandone la circolazione attraverso il motore e il radiatore.
• Termostato- una speciale valvola che assicura la temperatura ottimale del liquido di raffreddamento avviandolo in un "cerchio piccolo", bypassando il radiatore (a motore freddo) e in un "cerchio largo", attraverso il radiatore - quando il motore è caldo.

Il lavoro coordinato di questi sistemi ausiliari garantisce la massima efficienza del motore a combustione interna e la sua affidabilità.

In conclusione, va notato che nel prossimo futuro non si prevede la comparsa di degni concorrenti del motore a combustione interna. Ci sono tutte le ragioni per affermare che nella sua forma moderna e migliorata, rimarrà il tipo di motore dominante in tutti i settori dell'economia mondiale per molti decenni a venire.

Il moderno motore a combustione interna è andato lontano dai suoi antenati. È diventato più grande, più potente, più ecologico, ma allo stesso tempo il principio di funzionamento, la struttura del motore dell'auto, nonché i suoi elementi principali, sono rimasti invariati.

I motori a combustione interna, ampiamente utilizzati nelle automobili, sono del tipo a pistoni. Questo tipo di motore a combustione interna ha preso il nome dal principio di funzionamento. All'interno del motore c'è una camera di lavoro chiamata cilindro. Brucia la miscela di lavoro. Quando la miscela di carburante e aria viene bruciata nella camera, la pressione percepita dal pistone aumenta. Muovendo, il pistone converte l'energia ricevuta in lavoro meccanico.

Com'è il motore a combustione interna

I primi motori a pistoni avevano un solo cilindro di piccolo diametro. Nel processo di sviluppo, per aumentare la potenza, è stato prima aumentato il diametro del cilindro e poi il loro numero. A poco a poco, i motori a combustione interna hanno assunto la forma a noi familiare. Il motore auto moderna può avere fino a 12 cilindri.

Il moderno ICE è costituito da diversi meccanismi e sistemi ausiliari, che, per facilità di percezione, sono raggruppati come segue:

1. KShM - meccanismo a manovella.
2. Temporizzazione: un meccanismo per regolare la fasatura della valvola.
3. Sistema di lubrificazione.
4. Sistema di raffreddamento.
5. Sistema di alimentazione del carburante.
6. Impianto di scarico.

I sistemi ICE includono anche i sistemi di avviamento elettrico e di controllo del motore.

KShM - meccanismo a manovella

KShM è il meccanismo principale di un motore a pistoni. Si esibisce lavoro principale- converte energia termica in meccanico. Il meccanismo è composto dalle seguenti parti:

• Blocco cilindri.
• Testata.
• Pistoni con spinotti, anelli e bielle.
• Albero motore con volano.

Temporizzazione - meccanismo di distribuzione del gas

Per entrare nel cilindro giusta quantità carburante e aria, e i prodotti della combustione sono stati rimossi dalla camera di lavoro in tempo, il motore a combustione interna ha un meccanismo chiamato distribuzione del gas. È responsabile dell'apertura e della chiusura delle valvole di aspirazione e scarico, attraverso le quali la miscela combustibile aria-carburante entra nei cilindri e i gas di scarico vengono rimossi. Le parti di temporizzazione includono:

• Albero a camme.
• Valvole di ingresso e uscita con molle e boccole di guida.
• Parti dell'azionamento della valvola.
• Elementi di azionamento della temporizzazione.

La fasatura è azionata dall'albero a gomiti del motore dell'auto. Con l'aiuto di una catena o cintura, la rotazione viene trasmessa a albero a camme che, tramite camme o bilancieri tramite pulsanti, preme sulla valvola di ingresso o uscita e a sua volta le apre e le chiude

A seconda del design e del numero di valvole, è possibile installare una o due valvole sul motore. alberi a camme per ogni fila di cilindri. Con un sistema a due alberi, ogni albero è responsabile del funzionamento della propria serie di valvole: aspirazione o scarico. Il design ad albero singolo ha titolo inglese SOHC (albero a camme in testa singolo). Il sistema a doppio albero è chiamato DOHC (Double Overhead Camshaft).

Durante il funzionamento del motore, le sue parti entrano in contatto con i gas caldi che si formano durante la combustione della miscela aria-carburante. Affinché le parti di un motore a combustione interna non collassano a causa dell'eccessiva espansione quando riscaldate, devono essere raffreddate. Puoi raffreddare il motore dell'auto con aria o liquido. I motori moderni, di regola, hanno uno schema di raffreddamento a liquido, formato dalle seguenti parti:

• Camicia di raffreddamento del motore
• Pompa (pompa)
• Termostato
• Termosifone
• Fan
• Vaso di espansione

La camicia di raffreddamento dei motori a combustione interna è formata da cavità all'interno del BC e della testata, attraverso le quali circola il liquido di raffreddamento. Rimuove il calore in eccesso dalle parti del motore e lo trasporta al radiatore. La circolazione è fornita da una pompa azionata da una cinghia dall'albero motore.

Il termostato fornisce il necessario regime di temperatura motore dell'auto, reindirizzando il flusso di fluido nel radiatore o bypassandolo. Il radiatore, a sua volta, è progettato per raffreddare il liquido riscaldato. La ventola migliora il flusso d'aria, aumentando così l'efficienza di raffreddamento. Un vaso di espansione è necessario per i motori moderni, poiché i liquidi di raffreddamento utilizzati si espandono notevolmente quando riscaldati e richiedono volume aggiuntivo.

Sistema di lubrificazione del motore

In ogni motore, ci sono molte parti mobili che devono essere costantemente lubrificate per ridurre la perdita di potenza per attrito ed evitare una maggiore usura e inceppamenti. C'è un sistema di lubrificazione per questo. Lungo la strada, con il suo aiuto, vengono risolti molti altri compiti: protezione delle parti del motore a combustione interna dalla corrosione, raffreddamento aggiuntivo delle parti del motore e rimozione dei prodotti di usura dai punti di contatto delle parti di sfregamento. Il sistema di lubrificazione del motore di un'auto è formato da:

• Coppa dell'olio (coppa).
• Pompa di alimentazione dell'olio.
• Filtro olio con .
• Oleodotti.
• Astina di livello dell'olio (indicatore del livello dell'olio).
• Indicatore di pressione del sistema.
• Bocchettone di riempimento olio.

La pompa preleva l'olio dalla coppa dell'olio e lo fornisce alle linee e ai canali dell'olio situati nel BC e nella testata. Attraverso di loro, l'olio entra nei punti di contatto delle superfici di sfregamento.

Sistema di approvvigionamento

Il sistema di alimentazione per motori a combustione interna con accensione a scintilla e accensione per compressione differiscono tra loro, sebbene condividano una serie di elementi comuni. Comuni sono:

• Serbatoio di carburante.
• Sensore livello carburante.
• Filtri del carburante: grossolani e fini.
• Condutture del carburante.
• Collettore di aspirazione.
• Tubi dell'aria.
• Filtro dell'aria.

Entrambi i sistemi hanno pompe del carburante, rail del carburante, iniettori di carburante, ma a causa di vari Proprietà fisiche benzina e diesel, il loro design presenta differenze significative. Il principio di alimentazione è lo stesso: il carburante dal serbatoio viene alimentato attraverso i filtri attraverso i filtri nel rail del carburante, da cui entra negli iniettori. Ma se nella maggior parte dei motori a combustione interna a benzina gli ugelli lo alimentano nel collettore di aspirazione del motore dell'auto, nei motori diesel viene alimentato direttamente nel cilindro e già lì si mescola con l'aria. Fanno parte del sistema di alimentazione anche le parti che puliscono l'aria e la alimentano ai cilindri - il filtro dell'aria e le tubazioni.

Impianto di scarico

Il sistema di scarico è progettato per rimuovere i gas di scarico dai cilindri del motore di un'auto. I dettagli principali, i suoi componenti:

• Un collettore di scarico.
• Tubo aspirazione marmitta.
• Risonatore.
• Silenziatore.
• Tubo di scarico.

Nei moderni motori a combustione interna, la struttura di scarico è integrata con dispositivi per la neutralizzazione delle emissioni nocive. È costituito da un convertitore catalitico e sensori che comunicano con la centralina del motore. I gas di scarico dal collettore di scarico attraverso il tubo di scarico entrano nel convertitore catalitico, quindi attraverso il risonatore nella marmitta. Quindi vengono rilasciati nell'atmosfera attraverso il tubo di scarico.

In conclusione, è necessario citare i sistemi di avviamento e controllo motore della vettura. Sono una parte importante del motore, ma devono essere considerati insieme all'impianto elettrico dell'auto, che va oltre lo scopo di questo articolo sugli interni del motore.

I principi di funzionamento del più semplice motore a combustione interna

Questo articolo discuterà i principi di funzionamento del più semplice motore a combustione interna monocilindrico. Questo motore è preso per la semplicità del concetto di processi fisici, al fine di capire come funzionano tutti questi motori. In realtà, tutto è molto più complicato, ogni processo ha così tante caratteristiche che anche gli specialisti che conoscono bene il funzionamento del motore hanno spesso controversie su molte questioni. Ma tutti i motori a benzina (motori ad accensione comandata) funzionano sulla base dei principi descritti per la prima volta dall'ingegnere tedesco Otto.

Il motore è necessario per fornire energia meccanica all'auto (se non è un motore fermo). Il motore crea questa energia. Ma dal corso di fisica della scuola si sa che l'energia non nasce dal nulla e non scompare senza lasciare traccia. Qual è la fonte di energia meccanica prodotta dal motore, quale energia converte in meccanica? La fonte di energia di un motore a combustione interna è l'energia dei legami intermolecolari dei combustibili idrocarburici che bruciano nei cilindri del motore. Durante la combustione degli idrocarburi, questi legami si rompono con un grande rilascio di energia termica, che il motore converte in energia meccanica sotto forma di movimento rotatorio.

Le reazioni chimiche che avvengono durante la combustione del carburante richiedono un agente ossidante. Per questo viene utilizzato l'ossigeno contenuto nell'aria ambiente. L'aria è una miscela di gas, l'ossigeno in questa miscela è di circa il 21%. Una miscela di carburante e aria brucia nei cilindri del motore. Nel caso ideale, tutte le molecole di idrocarburi fornite al cilindro, una volta bruciate, si combinano con tutte le molecole di ossigeno fornite al cilindro durante un ciclo di funzionamento. Cioè, dopo il processo di combustione, non una molecola di carburante e nemmeno una molecola di ossigeno libera dovrebbe rimanere nel cilindro del motore.

Reazioni chimiche in cui tutto sostanze attive prendono il nome di stechiometrico. Durante il processo stechiometrico devono essere utilizzati circa 14,7 chilogrammi di aria per bruciare completamente tutte le molecole di 1 chilogrammo di carburante. Questo è un processo ideale, ma in realtà, quando il motore funziona in varie modalità, è abbastanza difficile assicurarlo, soprattutto perché in alcune modalità il motore funzionerà stabilmente solo se la miscela è diversa da quella stechiometrica.

Dopo aver capito da dove viene l'energia meccanica, iniziamo a studiare i principi di funzionamento del motore. Come notato in precedenza, qui verrà considerato il lavoro di un motore a combustione interna a quattro tempi funzionante sul ciclo Otto. La caratteristica principale del ciclo Otto può essere definita dal fatto che prima dell'accensione la miscela aria-carburante viene precompressa e la miscela viene accesa da una fonte esterna - nei motori moderni solo con l'aiuto di una scintilla elettrica.

Durante la formazione e lo sviluppo del motore a combustione interna, sono stati inventati molti modelli diversi e, ovviamente, un motore che funzionava secondo i principi del ciclo Otto era tutt'altro che l'unico. Dei motori con movimento a pistoni alternativi, si può chiamare il motore a ciclo Atkinson, e dei motori con movimento a pistoni circolari, il più famoso è il motore a pistoni rotativi Wankel. Esiste un gran numero di disegni generalmente esotici. Ma tutti non hanno ricevuto un'ampia applicazione pratica. Più del 99,9% dei motori a combustione interna attualmente in uso funzionano a ciclo Otto (in questo articolo verranno inseriti i motori diesel), che a loro volta si dividono in motori con accensione a miscela elettrica e motori diesel con accensione per compressione della miscela.

I principi di funzionamento di tali motori saranno discussi in questo articolo.

Sia i motori a benzina che quelli diesel possono essere non solo a quattro tempi, ma anche a due tempi. Attualmente, i motori a due tempi non sono utilizzati nell'auto, quindi non saranno presi in considerazione in questo capitolo.

Prima di considerare i principi di funzionamento del motore, consideriamo in quali parti principali è composto.

I dettagli principali del più semplice motore a combustione interna

1. Cilindro.
2. Pistone.
3. La camera di combustione.
4. Biella.
5. Albero a gomiti.
6. canale di ingresso.
7. Valvola di ingresso.
8. albero a camme di aspirazione.
9. canale di uscita.
10. Valvola di scarico.
11. Albero a camme di scarico.
12. Candela.
13. Iniettore carburante (non mostrato).
14. Volano motore (non mostrato).

1. Cilindro - la base del motore, è in essa che avviene il processo di combustione del carburante, il cilindro è l'elemento guida per il movimento del pistone.

2. Pistone - una parte che si muove in un cilindro sotto l'influenza di gas in espansione o sotto l'influenza di un meccanismo a manovella. Assumiamo condizionatamente che il giunto scorrevole tra il pistone e le pareti del cilindro sia assolutamente ermetico, ovvero nessun gas può fuoriuscire attraverso questo giunto.

3. La camera di combustione - lo spazio sopra il pistone quando il pistone è nel punto più alto della sua corsa (PMS).

4. Biella - si tratta di uno stelo che trasmette la forza dal pistone alla manovella dell'albero a gomiti e, viceversa, dall'albero a gomiti al pistone.

5. Albero a gomiti - serve a convertire il movimento alternativo del pistone in rotazionale, è questo movimento che è più conveniente per l'uso.

6. ingresso - il canale attraverso il quale la miscela aria-carburante entra nel cilindro del motore.

7. Valvola di ingresso - collega il canale di aspirazione al cilindro del motore. Assumiamo condizionatamente che nello stato chiuso la valvola sia completamente sigillata e nello stato aperto non resista al passaggio della miscela aria-carburante nel cilindro del motore.

8. albero a camme di aspirazione – apre e chiude la valvola di ingresso al momento giusto.

9. canale di uscita - il canale attraverso il quale i gas di scarico vengono rimossi dal motore nell'atmosfera.

10. Valvola di scarico - collega il canale di scarico al cilindro del motore. Assumiamo condizionatamente che nello stato chiuso la valvola sia completamente sigillata e nello stato aperto non resista al passaggio dei gas di scarico dal cilindro del motore.

11. albero a camme di scarico – apre e chiude la valvola di scarico al momento giusto.

12. Candela - serve per accendere la miscela aria compressa-carburante al tempo richiesto.

13. Bruciatore a combustibile - serve a spruzzare carburante nell'aria che entra nel cilindro del motore.

14. volano motore - serve per il movimento necessario del pistone per le forze d'inerzia durante tutte le corse, tranne quella di lavoro.

- il punto in cui il pistone si ferma quando la direzione del suo movimento verso l'alto del cilindro cambia in movimento verso il basso.

2 - Punto morto inferiore (BDC) - il punto in cui il pistone si ferma quando la direzione del suo movimento verso il basso del cilindro cambia in un movimento verso l'alto.

3 - corsa del pistone - la distanza percorsa dal pistone nel passaggio da PMS a PMS o viceversa.

4 - Corsa del motore - spostamento del pistone da un punto morto all'altro. Durante ogni corsa, l'albero motore del motore compie mezzo giro (180º).

5 - Ciclo – ripetizione periodica di quattro cicli del motore durante il funzionamento. Un ciclo motore completo è composto da quattro cicli e si completa in due giri completi dell'albero motore (720º).

I principi di funzionamento del più semplice motore a quattro tempi monocilindrico:

1 - Corsa di aspirazione
(ricezione della miscela aria-carburante nel cilindro).

La valvola di ingresso è aperta.
Valvola di scarico chiusa.

Sotto l'influenza di una forza esterna (inerzia di avviamento del motore, manovella o volano) trasmessa al pistone da una biella, il pistone si sposta dal PMS al PMS. Poiché la connessione tra pistone e cilindro è completamente sigillata, nello spazio sopra il pistone si forma una pressione ridotta (vuoto). Sotto l'influenza della pressione atmosferica, l'aria attraverso il condotto di aspirazione e la valvola di aspirazione aperta inizia a fluire nel cilindro del motore. In questo momento, l'iniettore di carburante atomizza la quantità richiesta di carburante nell'aria in ingresso, a seguito della quale una miscela combustibile aria-carburante entra nel cilindro.

Quando il pistone raggiunge BDC, la valvola di aspirazione si chiude.

2 - Corsa di compressione.

Entrambe le valvole sono chiuse.

Sotto l'influenza di una forza esterna, il pistone si sposta da BDC a PMS. In questo caso, la miscela aria-carburante viene compressa nel cilindro. Al termine della corsa di compressione, quando il pistone si porta in posizione PMS, l'intera miscela aria-carburante si trova in uno stato compresso nella camera di combustione.
In questo momento, la candela accende la miscela aria compressa-carburante mediante una scintilla elettrica. In un motore diesel, il carburante finemente atomizzato viene iniettato nella camera di combustione mediante un iniettore di carburante. Di conseguenza, in entrambi i casi, la miscela si accende.

3 - Ciclo di lavoro.

Entrambe le valvole sono chiuse.

Durante la combustione della miscela aria-carburante nel cilindro, la temperatura e, soprattutto, la pressione aumentano bruscamente. Questa pressione preme uniformemente in tutte le direzioni, ma le pareti della camera di combustione e del cilindro sono progettate per questa pressione. E la pressione dell'acqua esercitata dai gas in espansione sul pistone, il cui fondo è la parte inferiore della camera di combustione, fa sì che il pistone scenda dal PMS al BDC. Questa forza viene trasmessa attraverso la biella alla manovella dell'albero motore, che converte il movimento in avanti del pistone in movimento rotatorio.

Quando il pistone raggiunge BDC, la valvola di scarico si apre.

4 - Rilasciare la corsa.

La valvola di ingresso è chiusa.
La valvola di scarico è chiusa.

Sotto l'influenza di una forza esterna trasmessa al pistone attraverso la biella, il pistone si sposta dalla posizione BDC alla posizione PMS. Durante questo movimento, il pistone spinge i gas di scarico fuori dal cilindro attraverso la valvola di scarico aperta nella luce di scarico e ulteriormente nell'atmosfera.

E così, abbiamo considerato il ciclo completo del motore, composto da quattro cicli. Inoltre, questo ciclo viene ripetuto all'infinito fino allo spegnimento del motore o all'esaurimento della benzina nel serbatoio dell'auto.

Probabilmente hai notato che solo uno dei quattro cicli è utile: il ciclo di lavoro. È durante questo ciclo che viene generata l'energia necessaria. Tutte le altre misure sono ausiliarie. Forse un progetto del genere può sembrare inefficiente, ma il migliore, sotto tutti gli aspetti, non è stato ancora inventato. Sì, ci sono motori a due tempi in cui viene eseguito un ciclo completo in una rotazione dell'albero motore. C'è un motore a pistoni rotanti Wankel, in cui non ci sono parti alternative, ma questi progetti, con alcuni vantaggi, hanno i loro svantaggi, quindi i motori che operano sul ciclo Otto a quattro tempi hanno attualmente una distribuzione quasi monopolistica nel mondo. E qualsiasi loro sostituzione, nel prossimo futuro, non è realmente prevista.

Motore diesel.

Il motore, inventato dall'inventore tedesco Rudolf Diesel, è molto simile nel design e nel funzionamento al motore a benzina descritto in precedenza. Ma c'è una differenza significativa. In questo motore, l'accensione della miscela aria-carburante non avviene con l'ausilio di una scintilla elettrica, ma a causa del contatto del carburante con l'aria calda nel cilindro. Questa accensione della miscela di lavoro è chiamata accensione per compressione. E da dove veniva l'aria calda nel cilindro, dove veniva riscaldata? Naturalmente, nessuno lo ha scaldato deliberatamente. Se hai mai dovuto gonfiare una bicicletta o un pneumatico per auto con una pompa a mano, potresti aver notato che la pompa inizia a riscaldarsi abbastanza rapidamente. E in generale, da un corso scolastico di fisica è noto che quando vengono compressi, tutti i gas si riscaldano e l'aria non è altro che una miscela di gas. La compressione dell'aria nel motore avviene molto rapidamente, quindi, alla fine della corsa di compressione, l'aria nel cilindro di un motore diesel ha una temperatura molto elevata (700 ÷ 900ºС).

Poiché il processo fisico è leggermente diverso dal motore a benzina descritto in precedenza, ci sono alcune differenze nella progettazione del motore diesel. La differenza principale è il rapporto di compressione più elevato. Il motore diesel non ha una candela, invece un iniettore di carburante è inserito direttamente nella testata, ovviamente non c'è iniettore di carburante nel condotto di aspirazione. A differenza di un motore a benzina, che riceve una miscela di benzina e aria durante la corsa di aspirazione, l'aria pulita entra nei cilindri dell'aria diesel. Quando il pistone raggiunge il PMS durante la corsa di compressione, la camera di combustione di un motore diesel contiene aria compressa ad alta temperatura. E mentre la miscela viene accesa in un motore a benzina utilizzando una candela elettrica, il carburante diesel finemente atomizzato viene iniettato nella camera di combustione di un motore diesel ad alta pressione. Entrando in contatto con l'aria calda nella camera di combustione, il carburante si accende.

Ricorda le principali differenze tra un motore diesel e un motore a benzina.

1 - Il carburante in un motore diesel non viene acceso da una scintilla elettrica, ma dal contatto del carburante con aria ad alta temperatura.

2 - La regolazione della coppia e della potenza del motore si effettua modificando la qualità, non la quantità, della miscela aria-carburante, pertanto il motore diesel non dispone di una valvola a farfalla che regoli la quantità di aria che entra nei cilindri del motore. Cioè, la coppia viene modificata dalla quantità di iniezione di carburante senza modificare la quantità di aria aspirata.

Non confondere un motore diesel con i moderni motori a benzina a iniezione diretta. In questi motori, l'iniettore del carburante viene spostato dalla porta di aspirazione alla testata del motore, ma non al posto della candela, ma installato insieme ad essa. In questo caso, l'iniettore di carburante inietta carburante direttamente nel cilindro. La miscela aria-carburante in un tale motore non viene accesa dall'accensione per compressione, ma da una scintilla elettrica. E la valvola a farfalla nel tratto di aspirazione controlla la quantità di aria che entra nel cilindro.

Abbiamo esaminato i principi di funzionamento del più semplice motore monocilindrico, capito come nasce l'energia meccanica di cui abbiamo bisogno, ma per semplicità di spiegazione abbiamo dovuto ricorrere a molte semplificazioni. Ad esempio, le valvole non si aprono o non si chiudono esattamente al PMS o BDC. La candela di un motore a benzina accende la miscela o l'iniettore di carburante di un motore diesel non pompa carburante nel cilindro esattamente quando il pistone è al PMS. Sì, e il motore, molto spesso non ha uno, ma diversi cilindri, da 1 a 16, nell'industria automobilistica e nell'aviazione o nella marina c'erano motori con 64 cilindri. Ma il cuore di ogni motore è il cilindro.

In precedenza sono stati considerati alcuni termini relativi al cilindro del motore, ora dobbiamo considerarli più in dettaglio e conoscerne di nuovi.

1. raggio di manovella.
La distanza tra gli assi del perno principale e di biella dell'albero motore.
I principali sono i perni dell'albero motore, in cui l'albero ruota nel blocco motore.
I perni di biella sono i perni a cui sono collegate le bielle dei pistoni.
Per formare una manovella, l'asse dei perni principali è sfalsato rispetto all'asse dei perni di biella.
Il raggio della manovella è un parametro di progettazione del motore molto importante. Modificando il raggio della manovella, è possibile scegliere il rapporto desiderato tra la coppia e il regime massimo del motore, con un volume del cilindro costante.

2. Ictus:
La corsa del pistone, cioè la distanza tra BDC e PMS, è pari al doppio del raggio della manovella.

3. Diametro cilindro:
Questo è il diametro del foro del cilindro. Assumiamo condizionatamente che il diametro del pistone sia uguale al diametro del cilindro.
(Di solito misurato in millimetri)

4. Cilindrata:
Il volume di lavoro del cilindro è il volume spostato dal pistone quando si sposta da BDC a PMS.
(Di solito misurato in centimetri cubi (cm³) o litri.)
Il volume di lavoro del cilindro è uguale al prodotto della corsa del pistone e dell'area del fondo del pistone.

5. Il volume della camera di combustione.
Questa è la quantità di spazio sopra il pistone quando il pistone è al PMS.
(Di solito misurato in centimetri cubi.)
La camera di combustione della maggior parte dei motori ha una forma complessa, quindi è difficile determinarne il volume esatto con il metodo di calcolo. Per determinare il volume della camera di combustione vengono utilizzati vari metodi di misurazione diretta.

6. Volume totale cilindro.
Questa è la somma del volume della camera di combustione e del volume di lavoro del cilindro.
(Di solito misurato in centimetri cubi o litri.)
Il volume totale di un motore multicilindrico è uguale al volume totale di un cilindro moltiplicato per il numero di cilindri del motore.

7. Rapporto di compressione.
Questo è il rapporto tra il volume totale del cilindro e il volume della camera di combustione. In altre parole, è il rapporto tra il volume del cilindro più il volume della camera di combustione quando il pistone è al BDC e il volume dello spazio sopra il pistone quando il pistone è al PMS.
(Unità adimensionale)

8. Rapporto tra diametro del cilindro e corsa del pistone:
È un parametro molto importante nella progettazione di un motore a combustione interna. I motori in cui la corsa del pistone è maggiore del diametro del cilindro sono chiamati motori a corsa lunga, in cui la corsa del pistone è inferiore al diametro del cilindro, sono chiamati a corsa corta.

Il valore del rapporto di compressione.

Il rapporto di compressione è uno degli indicatori tecnici molto importanti di un motore a combustione interna, quindi diamo un'occhiata più in dettaglio. In generale, aumentando il rapporto di compressione si aumenta l'efficienza di un motore a combustione interna, ovvero bruciando una uguale quantità di carburante il motore produce più energia meccanica. Con un rapporto di compressione aumentato, le molecole di carburante si avvicinano fisicamente l'una all'altra. Allo stesso tempo, la miscela aria-carburante ha una temperatura più elevata, con conseguente migliore evaporazione delle particelle di carburante e loro miscelazione più uniforme con l'aria. Per ogni tipo di benzina esiste un valore limite per il rapporto di compressione. Maggiore è il numero di ottani della benzina, maggiore è il rapporto di compressione a cui il motore può funzionare. Quando il rapporto di compressione consentito e, di conseguenza, la temperatura nella camera di combustione vengono superati, il motore inizia a funzionare con detonazione (accensione spontanea della miscela). Il processo di detonazione è piuttosto complicato, quindi, in questa fase, ci limiteremo a capire che la causa della detonazione è una combustione impropria della miscela aria-carburante. Quando il motore è in funzione con la detonazione, l'efficienza del motore viene notevolmente ridotta e, inoltre, l'aumento dei carichi d'urto può portare alla distruzione del motore. Il forte bussare mentre il motore è in funzione è un segno di detonazione. Questa modalità di funzionamento è molto dannosa per il motore.

I moderni sistemi elettronici di gestione del motore hanno praticamente eliminato il funzionamento del motore con battito in testa, ma chi ha dovuto guidare auto con motori sprovvisti di sistemi di controllo elettronico ricorda che la modalità di battito in testa si verificava abbastanza spesso.

In precedenza, venivano utilizzati speciali additivi a base di piombo per aumentare il numero di ottani della benzina. L'uso di questi additivi ha permesso di aumentare il rapporto di compressione a 12,5:1, ma ora, in conformità con le normative ambientali, a causa del fatto che il piombo è molto dannoso per l'ambiente, è vietato l'uso di additivi a base di piombo.

Il rapporto di compressione dei moderni motori a benzina è 10:1 ÷ 11:1. Il valore del rapporto di compressione può variare non solo dalla qualità della benzina destinata all'uso, ma anche dal design del motore. I moderni motori con un sistema di gestione del motore con sensore di battito cardiaco consentono di aumentare il rapporto di compressione a 13:1. Tali sistemi di controllo, regolando la fasatura di accensione in ogni singolo cilindro, in base alle informazioni ricevute dal sensore di battito, consentono al motore di funzionare sull'orlo della detonazione, ma non lo consentono. I motori con iniezione diretta di benzina nella camera di combustione, per la natura dei processi che avvengono nel cilindro, possono funzionare anche con un rapporto di compressione maggiorato.

Poiché l'accensione del carburante nei motori diesel avviene a causa del riscaldamento dell'aria nel cilindro, il rapporto di compressione dei motori diesel è superiore a quello dei motori a benzina. Il rapporto di compressione dei motori diesel è compreso tra 14:1 ÷ 23:1.

I motori ad aria forzata interna al cilindro (turbo o sovralimentati), sia benzina che diesel, hanno un rapporto di compressione inferiore rispetto ai motori aspirati. Questo perché c'è una grande massa d'aria (e carburante) nel cilindro prima dell'inizio della corsa di compressione. Troppa pressione nel cilindro alla fine della corsa di compressione può distruggere il motore.

Si è notato in precedenza che aumentare il rapporto di compressione è, in generale, un fenomeno molto desiderabile, ma in realtà è tutto un po' più complicato. Un motore a combustione interna, in particolare quello automobilistico, funziona costantemente a varie velocità e carichi. La ricerca scientifica in questo campo ha dimostrato che in alcune condizioni il motore funziona in modo più efficiente con un rapporto di compressione inferiore, mentre in altre condizioni il rapporto di compressione può essere aumentato senza causare danni al motore. Alcuni produttori hanno provato a creare un motore con un rapporto di compressione variabile durante il funzionamento. Pioniere in questo settore, con notevoli risultati, è stata la casa automobilistica svedese SAAB . Il lavoro in questa direzione è stato svolto anche da altre case automobilistiche. Ma finora sul mercato non ci sono auto prodotte in serie con un rapporto di compressione variabile. Ovviamente, questa sarà la prossima direzione per migliorare l'efficienza del motore a combustione interna.

Alcuni dei termini che definiscono i parametri geometrici del motore sono stati precedentemente considerati. Ricordiamo poi alcuni termini che definiscono il funzionamento di un motore a combustione interna, sia il più semplice monocilindrico che i motori più complessi.

1. Potenza del motore.
   Si misura in kilowatt (kW) o nella vecchia, per alcune unità di misura più familiari, potenza (hp)
2. Coppia.
   Si misura in newton per metro (N m).
3. Capacità litro specifica.
   È misurato dal rapporto tra la potenza massima del motore e il volume di lavoro dei cilindri del motore (kW / litro)
4. Potenza di peso specifica.
   Si misura dal rapporto tra la potenza massima del motore e il peso del motore (kW/Kg).
5. efficienza del carburante.
   Si misura dalla massa di combustibile che deve essere spesa per generare energia di un kilowatt all'ora (g/kWh)
6. Velocità di rotazione.
   Nell'industria automobilistica, come in molti altri settori tecnologici, la velocità (frequenza) di rotazione dell'albero motore viene misurata in giri al minuto (RPM).

Negli ultimi cento anni dall'invenzione del motore a combustione interna (ICE), il numero dei suoi progetti è stato così grande che non solo è impossibile descriverli, semplicemente nessuno può nemmeno elencarli, e c'è nessun compito del genere, in generale. Chiaramente capire principi generali funzionamento del motore a combustione interna (descritto brevemente in questo articolo), puoi capire qualsiasi progetto.

E.N. Zhartsov

Il motore a combustione interna (ICE) è il tipo di motore più comune attualmente installato nelle automobili. Nonostante il fatto che un moderno motore a combustione interna sia composto da migliaia di parti, il principio del suo funzionamento è abbastanza semplice. Diamo un'occhiata più da vicino dispositivo motore a combustione interna.

Ogni motore a combustione interna ha un cilindro e un pistone. È all'interno del cilindro del motore a combustione interna che l'energia termica rilasciata durante la combustione del carburante viene convertita in energia meccanica in grado di far muovere la nostra auto. Questo processo viene ripetuto a una frequenza di diverse centinaia di volte al minuto, il che garantisce una rotazione continua dell'albero motore in uscita dal motore.

Solitamente installato in auto motori a combustione interna a quattro tempi. Per comprendere meglio il principio di un motore a combustione interna a benzina, ti suggeriamo di dare un'occhiata alla figura seguente:

La miscela aria-carburante, entrando nella camera di combustione attraverso la valvola di aspirazione (corsa uno - aspirazione), viene compressa (corsa due - compressione) e accesa da una candela. Quando il carburante viene bruciato, sotto l'influenza dell'alta temperatura, si forma una pressione eccessiva nel cilindro del motore, costringendo il pistone a spostarsi verso il basso fino al cosiddetto punto morto inferiore (BDC), mentre effettua la terza corsa - corsa di lavoro. Scendendo durante la corsa di lavoro, con l'aiuto di una biella, il pistone fa ruotare l'albero motore. Quindi, spostandosi dal BDC al punto morto superiore (PMS), il pistone spinge i gas di scarico attraverso la valvola di scarico nel sistema di scarico del veicolo: questa è la quarta corsa (scarico) del motore a combustione interna.

Risolviamo di nuovo le definizioni e poi guardiamo questo video:

Una corsa è un processo che si verifica in un cilindro del motore durante una corsa del pistone. Un insieme di cicli che si ripetono in sequenza rigorosa e con una certa frequenza viene solitamente chiamato ciclo di lavoro, in questo caso motore a combustione interna.

1. Colpo uno - ASPIRAZIONE. Il pistone si sposta da PMS a BDC, quando ciò si verifica, si verifica una depressione e la cavità del cilindro del motore a combustione interna viene riempita con una miscela combustibile attraverso la valvola di aspirazione aperta. La miscela, entrando nella camera di combustione, si mescola con i resti dei gas di scarico. Alla fine dell'ingresso, la pressione nel cilindro è 0,07-0,095 MPa e la temperatura è 80-120 ºС.
2. La seconda misura è la COMPRESSIONE. Il pistone si sposta al PMS, entrambe le valvole sono chiuse, la miscela di lavoro nel cilindro viene compressa e la compressione è accompagnata da un aumento della pressione (1,2-1,7 MPa) e della temperatura (300-400 ºС).
3. La terza misura è ESPANSIONE. Quando la miscela di lavoro viene accesa nel cilindro del motore a combustione interna, viene rilasciata una quantità significativa di calore, la temperatura aumenta bruscamente (fino a 2500 gradi Celsius). Sotto pressione, il pistone si sposta in BDC. La pressione è di 4-6 MPa.
4. Fase quattro - RILASCIO. Il pistone tende al PMS attraverso la valvola di scarico aperta, i gas di scarico vengono spinti nel tubo di scarico e quindi nell'ambiente. Pressione alla fine del ciclo: 0,1-0,12 MPa, temperatura 600-900 ºС.

E così, sei stato in grado di assicurarti che il motore a combustione interna non sia molto complicato. Come si suol dire, tutto ciò che è geniale è semplice. E per maggiore chiarezza, consigliamo di guardare un video che mostri molto bene il principio di funzionamento di un motore a combustione interna.