Il motore a combustione interna brevemente. Come funziona un motore a combustione interna. Il principio di funzionamento di un motore a due tempi
Il motore è attualmente combustione internaè il tipo principale di motore automobilistico. Un motore a combustione interna (nome abbreviato - ICE) è un motore termico che converte l'energia chimica del carburante in lavoro meccanico.
Esistono i seguenti tipi principali di motori a combustione interna: pistoni, pistoni rotanti e turbine a gas. Tra i tipi di motori presentati, il più comune è un motore a combustione interna a pistoni, quindi il dispositivo e il principio di funzionamento sono considerati usando il suo esempio.
Applicazioni: questi motori sono ampiamente utilizzati in veicoli, centrali elettriche portatili per fornire energia per far funzionare pompe e altre attrezzature agricole. Lo usano anche molte piccole imbarcazioni, aerei, camion e autobus.
Scala futura: è in corso una ricerca continua per migliorare l'efficienza del carburante, ridurre gli inquinanti e aumentarne l'emissione di luce e la compattezza. Di recente, gli ingegneri dell'Università di Birmingham hanno realizzato il più piccolo motore a benzina in grado di sostituire le batterie convenzionali. Il motore è così piccolo che può essere maneggiato con la punta di un dito.
virtù motore a combustione interna a pistoni, che ne hanno assicurato la diffusione, sono: autonomia, versatilità (abbinamento con diverse utenze), basso costo, compattezza, peso contenuto, capacità di avviamento rapido, multi-combustibile.
Tuttavia, i motori a combustione interna hanno un numero significativo carenze, che include: alto livello rumore, alta velocità dell'albero motore, tossicità dei gas di scarico, risorse ridotte, bassa efficienza.
Come un motore a benzina, un motore diesel è un motore a combustione interna che converte l'energia chimica del carburante in energia meccanica che provoca un movimento alternativo all'interno dei cilindri. I pistoni sono collegati all'albero a gomiti del motore, che fornisce la propulsione necessaria per muovere le ruote dell'auto. Nei motori a benzina e diesel, l'energia viene rilasciata in una serie di piccole esplosioni note come combustione. Il carburante reagisce chimicamente con l'ossigeno dell'aria che viene aspirata durante la corsa di aspirazione del motore.
Temporizzazione - meccanismo di distribuzione del gas
L'accensione nei motori a benzina è dovuta alle scintille delle candele, mentre nei motori diesel il carburante si accende a causa dell'elevata temperatura di compressione. L'aria si riscalda quando viene compressa. I motori diesel possono essere a quattro o due tempi.
A seconda del tipo di carburante utilizzato, si distinguono i motori a benzina e diesel. I combustibili alternativi utilizzati nei motori a combustione interna sono gas naturale, combustibili alcolici - metanolo ed etanolo, idrogeno.
Dal punto di vista dell'ecologia, il motore a idrogeno è promettente, perché. non crea emissioni nocive. Insieme ai motori a combustione interna, l'idrogeno viene utilizzato per creare energia elettrica nelle celle a combustibile dei veicoli.
Il funzionamento di un motore diesel a quattro tempi è il seguente. La corsa di aspirazione o aspirazione inizia quando il pistone aspira aria nel cilindro attraverso la valvola di aspirazione. Quando il pistone raggiunge il fondo del cilindro, la valvola di aspirazione si chiude, mantenendo l'aria all'interno del cilindro.
Com'è il motore a combustione interna
La corsa di compressione inizia quando il pistone risale il cilindro, comprimendo l'aria intrappolata. La pressione sale tra 32 bar-50 bar e temperature fino a 600 gradi Celsius. Nella parte superiore della valvola di scarico, la valvola di scarico si chiude e la valvola di aspirazione si apre, pronta a ricevere una nuova carica d'aria che riporta il motore al punto di partenza.
Dispositivo motore a combustione interna
Un motore a combustione interna a pistoni comprende un alloggiamento, due meccanismi (manovella e distribuzione del gas) e una serie di sistemi (sistema di aspirazione, carburante, accensione, lubrificazione, raffreddamento, scarico e controllo).
L'alloggiamento del motore integra il blocco cilindri e la testata. Il meccanismo a manovella converte il movimento alternativo del pistone in movimento rotatorio dell'albero a gomiti. Il meccanismo di distribuzione del gas garantisce la fornitura tempestiva di aria o una miscela aria-carburante ai cilindri e il rilascio dei gas di scarico.
Il motore diesel funziona allo stesso modo di un motore diesel a quattro tempi, ma riduce i quattro tempi del pistone a tempi di due tempi e una corsa in basso dal cilindro. Quando il pistone è nella parte superiore del cilindro, è in fase di compressione. Il cilindro viene riempito con aria forzata e surriscaldata. Il gasolio viene iniettato e acceso. Il pistone si sposta lungo il cilindro per la sua corsa di potenza. Quando il pistone è vicino al fondo della sua corsa di potenza, le valvole di scarico si aprono e la maggior parte dei gas bruciati salta fuori dal cilindro.
Il sistema di gestione del motore fornisce controllo elettronico funzionamento di sistemi di motori a combustione interna.
Il funzionamento del motore a combustione interna
Principio Operazione GHIACCIO si basa sull'effetto dell'espansione termica dei gas che si verifica durante la combustione della miscela aria-carburante e garantisce il movimento del pistone nel cilindro.
Ora, mentre il pistone continua a muoversi lungo il cilindro, si apre una serie di aperture nella parete del cilindro. L'aria compressa viene soffiata attraverso queste porte, spingendo i restanti gas combusti fuori dal cilindro e riempiendolo di aria fresca. Quando il pistone si sposta all'indietro, blocca gli ingressi, intrappolando una carica di aria fresca nel cilindro. Sebbene il pistone sia stato coperto per poco più di una corsa, ha già completato la sua corsa di potenza, il processo di scarico e il ciclo di aspirazione. Quando il pistone ritorna al cilindro del secondo tempo, comprime l'aria fresca.
Il funzionamento di un motore a combustione interna a pistoni avviene ciclicamente. Ogni ciclo di lavoro avviene in due giri dell'albero motore e comprende quattro cicli (motore a quattro tempi): aspirazione, compressione, corsa di potenza e scarico.
Durante le corse di aspirazione e di potenza, il pistone si abbassa, mentre le corse di compressione e scarico salgono. I cicli operativi in ciascuno dei cilindri del motore non coincidono in fase, il che garantisce un funzionamento uniforme del motore a combustione interna. In alcuni progetti di motori a combustione interna, il ciclo operativo è implementato in due cicli: compressione e corsa di potenza (motore a due tempi).
Quando raggiunge la sommità del cilindro, avviene l'iniezione e la combustione, riavviando il ciclo. Un motore a due tempi produce un colpo di potenza ogni ciclo completo, mentre un motore a quattro tempi produce un colpo di potenza ogni volta per quattro tempi.
Viene prodotto durante la combustione di fluidi di lavoro non reagiti, miscele comburente-carburante. Questo processo avviene all'interno del motore e fa parte del ciclo termodinamico del dispositivo. Il gas utile prodotto da un motore a combustione interna è ottenuto dai gas caldi di combustione che agiscono sulle superfici mobili del motore, come la superficie di un pistone, una paletta o un ugello.
Sulla corsa di aspirazione i sistemi di aspirazione e alimentazione forniscono la formazione di una miscela aria-carburante. A seconda del design, la miscela si forma nel collettore di aspirazione (iniezione centrale e multipunto di motori a benzina) o direttamente nella camera di combustione (iniezione diretta di motori a benzina, iniezione di motori diesel). Quando le valvole di aspirazione del meccanismo di distribuzione del gas vengono aperte, l'aria o una miscela aria-carburante viene fornita nella camera di combustione a causa del vuoto che si verifica quando il pistone si abbassa.
I tipi più comuni di motori
I motori a combustione interna sono i dispositivi di generazione di energia più ampiamente applicati e ampiamente utilizzati attualmente esistenti. Gli esempi includono e -sistemi di propulsione. I motori a combustione interna si dividono in due gruppi: motori a combustione continua e motori a combustione intermittente. Un motore a combustione continua è caratterizzato da un flusso costante di carburante e ossidante nel motore. Il motore mantiene una fiamma stabile. Un motore a combustione intermittente è caratterizzato dall'accensione intermittente di aria e carburante ed è comunemente indicato come motore alternativo.
Sulla corsa di compressione Le valvole di aspirazione si chiudono e la miscela aria-carburante viene compressa nei cilindri del motore.
Ictus accompagnata dall'accensione della miscela aria-carburante (forzata o autoaccensione). Per effetto della combustione, un gran numero di gas che premono sul pistone e lo fanno scendere. Il movimento del pistone attraverso il meccanismo a manovella viene convertito in movimento rotatorio dell'albero a gomiti, che viene quindi utilizzato per azionare il veicolo.
Volumi discreti di aria e carburante vengono elaborati ciclicamente. Esempi di questo secondo gruppo sono i motori a pistoni a benzina e i motori diesel. 
Storia della tecnologia: motore a combustione interna. L'elettricità non è il motore principale, in quanto è importante che possa esserlo come forma di energia, deve essere ottenuta da un generatore meccanico alimentato da acqua, vapore o combustione interna.
Il motore a combustione interna più comune è un motore a benzina a quattro tempi con carica omogenea e accensione a scintilla. Ciò è dovuto alle sue eccezionali prestazioni come pioniere nel settore dei trasporti via terra. I motori ad accensione comandata sono utilizzati anche nell'industria aeronautica; tuttavia, le turbine degli aerei sono diventate i principali motori del settore a causa dell'enfasi dell'industria aeronautica sull'autonomia, sulla velocità e sul comfort dei passeggeri. S. e altri veicoli spaziali.
A rilascio di tatto le valvole di scarico del meccanismo di distribuzione del gas si aprono e i gas di scarico vengono rimossi dai cilindri al sistema di scarico, dove vengono puliti, raffreddati e la rumorosità è ridotta. I gas vengono quindi rilasciati nell'atmosfera.
Il principio di funzionamento considerato del motore a combustione interna consente di capire perché il motore a combustione interna ha una bassa efficienza - circa il 40%. In un determinato momento, di regola, il lavoro utile viene eseguito in un solo cilindro, mentre nel resto - fornendo cicli: aspirazione, compressione, scarico.
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Il funzionamento del motore a combustione interna
Ora che sappiamo da dove viene, diamo un'occhiata principi generali funzionamento del motore a combustione interna. Tuttavia, ci sono molti tipi di motori a combustione interna che non rientrano nell'ambito di questo articolo. Quello che miriamo a fare in questo articolo è creare design generici per darci un'idea migliore di come funziona questo meccanismo altamente sviluppato che fa funzionare la tua auto.
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.
Classificazione dei motori a combustione interna
Uno dei tipi più noti di motori a combustione interna, utilizzati in tutto, dalle auto ai tosaerba, è il motore a benzina a quattro tempi alternativo, con accensione a scintilla. In questi motori, lo spazio in cui avviene la combustione è chiamato cilindro. La parte superiore del cilindro è coperta da una testa imbullonata ad esso e dove si trova la candela per fornire l'accensione. Ogni cilindro ha un pistone che scorre su e giù. La parte inferiore del pistone ha una connessione collegata all'albero a gomiti, dove i movimenti alternativi dei pistoni fanno girare l'albero a gomiti, che poi fa girare le ruote motrici del veicolo.
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:
La velocità del motore è il numero di giri al minuto dell'albero motore. Gli altri due fori nei cilindri sono porte: la porta di ingresso consente alla miscela di aria-gas di entrare nella camera e la porta di scarico fa uscire i prodotti della combustione. Il rapporto aria-gas è controllato dalla valvola a farfalla, che miscela l'aria in rapporti diversi a seconda delle esigenze del motore in quel punto.
Come si unisce tutto per produrre energia? Tutti i motori a combustione interna utilizzano un processo di combustione chimica esotermica per generare potenza. Dopo una corretta combustione, i prodotti della combustione, generalmente gas caldi, hanno più energia disponibile rispetto alla miscela originale gas-aria incombusta. Questa maggiore energia disponibile viene utilizzata dal pistone nel motore per produrre lavoro, che a sua volta viene utilizzato per qualcosa. Per un motore a quattro tempi, un ciclo avviene in 4 colpi di pistone eseguiti in 2 giri del motore.
- KShM - meccanismo a manovella.
- Temporizzazione: un meccanismo per regolare la fasatura della valvola.
- Sistema di lubrificazione.
- Sistema di raffreddamento.
- Sistema di alimentazione del carburante.
- 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:
I motori multicilindrici sposteranno i cicli in modo uniforme per garantire un funzionamento regolare, con ogni singolo cilindro che esegue un ciclo completo a due giri del motore qualsiasi. Alla fine della corsa, l'aspirazione si chiude e il pistone risale la corsa di compressione, comprimendo o forzando la miscela aria/gas in un piccolo spazio nella parte superiore del cilindro. Maggiore è il rapporto di compressione, più potente è il motore e più efficiente. Poco prima di raggiungere la cima, la candela si accende, accendendo la miscela aria-gas, che si trasforma in un gas caldo in espansione che costringe il pistone a scendere lungo la corsa di potenza.
- 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:
Quando il pistone colpisce di nuovo il fondo, la luce di scarico si apre, consentendo al pistone di forzare la combustione si traduce in una corsa di scarico verso l'alto. Ora sai un po' come un pezzo di metallo riciclato alimenta la tua auto. Spero che ti sia piaciuto leggere e che tu abbia imparato qualcosa!
KShM - meccanismo a manovella
L'obiettivo principale del corso è fornire agli studenti un'introduzione ai motori alternativi con particolare attenzione alle applicazioni marine e stazionarie. L'obiettivo è spiegare le caratteristiche del motore in termini di consumo di energia, consumo di energia ed emissioni di scarico, la sua relazione con i processi interni come la combustione e lo scambio di gas e varie condizioni funzionamento del motore.
- 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
L'introduzione ai motori a combustione interna si basa sulla spiegazione dei processi e delle prestazioni attraverso l'applicazione dei primi principi di termodinamica, chimica, trasferimento di calore, flusso dei fluidi e dinamica meccanica. Questo approccio fornisce un quadro per l'analisi e la comprensione delle complesse interazioni tra sottosistemi e processi all'interno di un sistema di azionamento.
I motori a combustione interna sono divisi in
Alla fine del corso, lo studente dovrebbe essere in grado di farlo Descrivi e spiega tipi diversi motori alternativi a combustione interna, loro tipici caratteristiche del progetto e caratteristiche prestazionali. - Descrivere e analizzare il ciclo energetico dei motori a combustione interna utilizzando cicli di gas ideali, cicli aria e cicli aria-combustibile. Descrivere e calcolare il bilanciamento delle forze di inerzia. - Determinare e valutare le forze dinamiche nel meccanismo a manovella e calcolare la modifica velocità angolare albero a gomiti. - Descrivere e spiegare attrito, usura e lubrificazione del motore.
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 esula dagli scopi di questo articolo, che si occupa di organizzazione interna motore.