装置の目的と内燃機関の動作原理を説明してください。内燃機関の動作原理。 ICE：デバイス、作業、効率

エンジンは現在内燃機関自動車エンジンの主なタイプです。内燃機関（略称-ICE）は、燃料の化学エネルギーを機械的仕事に変換する熱機関です。

内燃機関には、ピストン、ロータリーピストン、ガスタービンの主な種類があります。提示されたタイプのエンジンの中で、最も一般的なのはピストン内燃エンジンであるため、その例を使用してデバイスと動作原理を検討します。

美徳ピストン内燃エンジンは、その普及を確実にしたものであり、自律性、汎用性（さまざまな消費者との組み合わせ）、低コスト、コンパクトさ、軽量、迅速な始動能力、マルチ燃料です。

ただし、内燃機関には多くの重要な要素があります欠点、これは含まれて：上級騒音、高いクランクシャフト速度、排気ガス毒性、低資源、低効率。

使用する燃料の種類に応じて、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンが区別されます。内燃機関で使用される代替燃料は天然ガス、アルコール燃料-メタノールとエタノール、水素。

エコロジーの観点から、水素エンジンは有望です。有害な排出物を生成しません。内燃機関とともに、水素は電気エネルギー車両の燃料電池で。

内燃機関装置

ピストン内燃エンジンには、ハウジング、2つのメカニズム（クランクとガスの分配）、およびいくつかのシステム（入口、燃料、点火、潤滑、冷却、排気、および制御システム）が含まれます。

エンジンハウジングは、シリンダーブロックとシリンダーヘッドを統合しています。クランク機構は、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換します。ガス分配メカニズムは、シリンダーへの空気または混合気のタイムリーな供給と排気ガスの放出を保証します。

エンジン管理システムは提供します電子制御内燃機関システムの操作。

内燃機関の運転

原理 ICE操作これは、混合気の燃焼中に発生するガスの熱膨張の影響に基づいており、シリンダー内のピストンの動きを保証します。

ピストン内燃エンジンの運転は周期的に行われます。各作業サイクルはクランクシャフトの2回転で発生し、4サイクル（4ストロークエンジン）が含まれます：吸気、圧縮、パワーストローク、排気。

吸気行程と出力行程の間、ピストンは下に移動し、圧縮行程と排気行程は上に移動します。各エンジンシリンダーの動作サイクルは同相で一致しないため、内燃エンジンの均一な動作が保証されます。内燃エンジンの一部の設計では、動作サイクルは2サイクルで実装されます-圧縮とパワーストローク（2ストロークエンジン）。

吸気行程について吸気システムと燃料システムは、燃料と空気の混合気の形成を提供します。設計に応じて、混合物はインテークマニホールド（ガソリンエンジンの中央および多点噴射）または燃焼室で直接（ガソリンエンジンの直接噴射、ディーゼルエンジンの噴射）で形成されます。ガス分配機構の吸気バルブが開くと、ピストンが下降するときに発生する真空により、空気または混合気が燃焼室に供給されます。

圧縮ストロークについて吸気バルブが閉じ、混合気がエンジンシリンダー内で圧縮されます。

ストロークストローク混合気の着火（強制または自己着火）を伴う。燃焼の結果として、たくさんのピストンを押し下げてピストンを下に動かすガス。クランク機構を通るピストンの動きは、クランクシャフトの回転運動に変換され、クランクシャフトは車両を推進するために使用されます。

タクトリリース時ガス分配機構の排気バルブが開き、排気ガスがシリンダーから排気システムに排出され、そこで洗浄、冷却され、騒音が低減されます。その後、ガスは大気中に放出されます。

考慮されている内燃機関の動作原理により、内燃機関の効率が約40％と低い理由を理解することができます。特定の時点で、原則として、有用な作業は1つのシリンダーでのみ実行され、残りのシリンダーでは、吸気、圧縮、排気のサイクルが提供されます。

内燃機関は、燃料が追加の外部媒体ではなく、内部の作業チャンバーで点火されるタイプのエンジンです。氷から圧力を変換します燃焼機械的な仕事に燃料を供給します。

歴史から

最初の内燃機関はDeRivazパワーユニットで、1807年に設計したフランス出身の創作者FrançoisdeRivazにちなんで名付けられました。

このエンジンはすでに火花点火を備えており、ピストンシステムを備えたコネクティングロッドでした。つまり、現代のエンジンの一種のプロトタイプです。

57年後、deRivazの同胞であるEtienneLenoirが2ストロークユニットを発明しました。このユニットは、唯一のシリンダーが水平に配置されており、火花点火が行われ、照明ガスと空気の混合物に作用しました。当時の内燃機関の仕事は、小型ボートにはすでに十分でした。

さらに3年後、ドイツのニコラウスオットーは競争相手になりました。その発案は、すでに垂直シリンダーを備えた4ストローク自然吸気エンジンでした。この場合の効率は、Rivaz内燃エンジンの効率とは対照的に、11％増加し、15％になりました。

少し後の同じ世紀の80年代に、ロシアのデザイナーOgneslav Kostovichが最初にキャブレタータイプのユニットを発売し、ドイツのエンジニアであるDaimlerとMaybachがそれを軽量化して、オートバイや車両に搭載し始めました。

1897年、ルドルフディーゼルは、燃料としてオイルを使用する圧縮点火内燃エンジンを発表しました。このタイプのエンジンは、現在使用されているディーゼルエンジンの祖先になりました。

エンジンの種類

キャブレタータイプのガソリンエンジンは、空気と混合した燃料で作動します。この混合気はキャブレターで事前に準備され、シリンダーに入ります。その中で、混合気は圧縮され、スパークプラグからのスパークによって点火されます。
nyeエンジンは、混合気がノズルからインテークマニホールドに直接供給されるという点で異なります。このタイプには、シングルインジェクションと分散インジェクションの2つのインジェクションシステムがあります。
ディーゼルエンジンでは、点火はスパークプラグなしで発生します。このシステムのシリンダーには、燃料の発火温度を超える温度に加熱された空気が含まれています。燃料はノズルからこの空気に供給され、混合気全体がトーチの形で点火されます。
ガス内燃エンジンには熱サイクルの原理があり、天然ガスと炭化水素ガスの両方を燃料として使用できます。ガスは減速機に入り、そこで圧力が作動圧力に安定します。その後、ミキサーに入り、最終的にシリンダー内で点火します。
ガスディーゼル内燃エンジンは、ガスエンジンの原理に基づいて動作しますが、それらとは異なり、混合物はキャンドルではなくディーゼル燃料によって点火されます。ディーゼル燃料の噴射は、従来のディーゼルエンジンと同じ方法で行われます。
ロータリーピストンタイプの内燃エンジンは、8の字のチャンバー内で回転するローターの存在によって他のエンジンとは根本的に異なります。ローターとは何かを理解するには、この場合、ローターがピストンとクランクシャフトの役割を果たしていること、つまり、ここには特別なタイミングメカニズムがまったくないことを学ぶ必要があります。 1回転で3つの作業サイクルが同時に発生します。これは6気筒エンジンの動作に相当します。

動作原理

現在、内燃機関の4ストローク動作原理が普及しています。これは、シリンダー内のピストンが4回通過するという事実によるものです-2回で均等に上下します。

内燃エンジンのしくみ：

最初のストローク-ピストンが下に移動すると、混合燃料が引き込まれます。この場合、吸気バルブは開いています。
ピストンが最下層に達すると、ピストンは上昇し、可燃性混合物を圧縮します。これにより、燃焼室の容積が増加します。内燃機関の動作原理に含まれるこの段階は、2番目の段階です。同時に、バルブは閉じられ、密度が高いほど、圧縮が良好になります。
3番目のストロークでは、混合気がここで点火されるため、点火システムがオンになります。エンジン運転の目的では、ユニットを運転するプロセスが同時に開始されるため、「作業」と呼ばれます。燃料の爆発によるピストンが下がり始めます。 2番目のストロークと同様に、バルブは閉じた状態です。
最後のサイクルは4番目の卒業であり、これにより、完全なサイクルの完了が何であるかが明確になります。排気バルブを通るピストンは、シリンダーの排気ガスを取り除きます。次に、すべてが再び周期的に繰り返されます。内燃エンジンがどのように機能するかを理解するために、時計の周期的な性質を想像することができます。

ICEデバイス

内燃機関の装置は仕事の主要な要素であるため、ピストンから考えるのが論理的です。それは一種の「ガラス」であり、内部に空の空洞があります。

ピストンにはリングが固定されるスロットがあります。これらの同じリングは、可燃性混合物がピストンの下に入らないようにする（圧縮）だけでなく、オイルがピストン自体の上のスペースに入らないようにする（オイルスクレーパー）役割も果たします。

操作手順

混合燃料がシリンダーに入ると、ピストンは上記の4ストロークを経て、ピストンの往復運動がシャフトを駆動します。
エンジンのさらなる操作は次のとおりです。コネクティングロッドの上部は、ピストンスカートの内側にあるピンに固定されています。クランクシャフトクランクはコネクティングロッドを固定します。ピストンは動くとクランクシャフトを回転させ、クランクシャフトはやがてトランスミッションシステムにトルクを伝達し、そこからギアシステム、さらには駆動輪にトルクを伝達します。後輪駆動の自動車のエンジンの配置では、カルダンシャフトは車輪の仲介役としても機能します。

ICEデザイン

内燃機関の装置のガス分配メカニズム（タイミング）は、燃料噴射とガスの放出を担当します。

タイミングメカニズムは、上部バルブと下部バルブで構成され、ベルトまたはチェーンの2つのタイプがあります。

コネクティングロッドは、ほとんどの場合、スタンピングまたは鍛造によって鋼で作られています。チタン製のコンロッドには種類があります。コネクティングロッドは、ピストンの力をクランクシャフトに伝達します。

鋳鉄または鋼のクランクシャフトは、メインロッドジャーナルとコネクティングロッドジャーナルのセットです。これらのネックの内側には、圧力下でオイルを供給するための穴があります。

内燃機関のクランク機構の動作原理は、ピストンの動きをクランクシャフトの動きに変換することです。

シリンダーヘッド（シリンダーヘッド）、シリンダーブロックのようなほとんどの内燃機関は、ほとんどの場合鋳鉄でできており、さまざまなアルミニウム合金でできていることはあまりありません。シリンダーヘッドには、燃焼室、吸排気チャネル、およびスパークプラグ穴が含まれています。シリンダーブロックとシリンダーヘッドの間には、それらの接続を完全にしっかりと固定するガスケットがあります。

内燃機関を含む潤滑システムには、オイルパン、オイルインテーク、オイルポンプ、オイルフィルター、オイルクーラーが含まれます。これらはすべて運河と複雑な高速道路で結ばれています。潤滑システムは、エンジン部品間の摩擦を減らすだけでなく、部品を冷却するだけでなく、腐食や摩耗を減らし、内燃機関の寿命を延ばす役割も果たします。

エンジン装置は、その種類、種類、製造国によっては、何かが追加されたり、逆に、個々のモデルの廃止により一部の要素が欠落している場合がありますが、一般的なデバイスエンジンは、内燃機関の標準的な動作原理と同じように変更されません。

追加ユニット

もちろん、内燃機関は、その動作を保証する追加のユニットがなければ、別個の器官として存在することはできません。始動システムはモーターを回転させ、モーターを作動状態にします。モーターのタイプ（スターター、空気圧、筋肉）に応じて、始動操作のさまざまな原則があります。

トランスミッションにより、狭い回転範囲でパワーを発生させることができます。電源システムは、内燃機関にほとんど電力を供給しません。含まれています二次電池そして、電気とバッテリーの充電の一定の流れを提供する発電機。

排気システムはガスの放出を提供します。あらゆる自動車エンジン装置には、ガスを単一のパイプに集めるエキゾーストマニホールド、窒素酸化物を減らすことによってガスの毒性を減らし、結果として生じる酸素を使用して有害物質を燃焼させる触媒コンバーターが含まれます。

このシステムのマフラーは、モーターから出る騒音を減らすのに役立ちます。現代の車両の内燃機関は、法的基準に準拠する必要があります。

燃料タイプ

また、さまざまな種類の内燃機関で使用される燃料のオクタン価についても覚えておく必要があります。

燃料のオクタン価が高いほど、圧縮比が大きくなり、内燃機関の効率が向上します。

しかし、メーカーが設定したオクタン価を超えるオクタン価の増加が早期の故障につながるようなエンジンもあります。これは、ピストンの燃焼、リングの破壊、およびすすの燃焼室によって発生する可能性があります。

プラントは、内燃機関を必要とする最小および最大オクタン価を提供します。

チューニング

内燃機関の出力を上げるファンは、多くの場合、さまざまな種類のタービンまたはコンプレッサーを設置します（メーカーから提供されていない場合）。

アイドル状態のコンプレッサーは、安定した速度を保ちながら、少量の電力を生成します。逆に、タービンは、オンになると最大出力を絞り出します。

特定のユニットの設置は、修理、ユニットの交換、または追加オプション付きの内燃エンジンの追加がエンジンの目的からの逸脱であり、内部の寿命を縮めるため、狭い方向での経験を持つ職人との協議が必要です。燃焼エンジン、および誤ったアクションは、不可逆的な結果につながる可能性があります。つまり、内燃エンジンの作業が永久に終了する可能性があります。

最も単純な内燃機関の動作原理

この記事では、最も単純な単気筒内燃エンジンの動作原理について説明します。このエンジンは、そのようなすべてのエンジンがどのように機能するかを理解するために、物理プロセスの概念を単純化するために採用されています。実際、すべてがはるかに複雑です。各プロセスには非常に多くの機能があるため、エンジンの操作をよく知っている専門家でさえ、多くの問題について論争を起こすことがよくあります。しかし、すべてのガソリンエンジン（ポジティブイグニッションエンジン）は、ドイツのエンジニアであるオットーによって最初に説明された原理に基づいて動作します。

エンジンは、自動車（定置エンジンでない場合）に機械的エネルギーを供給するために必要です。エンジンがこのエネルギーを生み出します。しかし、学校の物理学のコースから、エネルギーは何もないところから発生するのではなく、跡形もなく消えることはないことが知られています。エンジンによって生成される機械的エネルギーの源は何ですか、それはどのようなエネルギーを機械的に変換しますか？内燃機関のエネルギー源は、エンジンシリンダー内で燃焼する炭化水素燃料の分子間結合のエネルギーです。炭化水素燃料の燃焼中に、これらの結合は熱エネルギーの大量放出によって破壊され、エンジンはそれを回転運動の形で機械的エネルギーに変換します。

燃料の燃焼中に起こる化学反応には、酸化剤が必要です。このために、周囲の空気に含まれる酸素が使用されます。空気はガスの混合物であり、この混合物の酸素は約21％です。エンジンシリンダー内で燃料と空気の混合気が燃焼します。理想的なケースでは、シリンダーに供給されるすべての炭化水素分子は、燃焼すると、1つの操作サイクル中にシリンダーに供給されるすべての酸素分子と結合します。つまり、燃焼プロセスの後、1つの燃料分子と1つの遊離酸素分子がエンジンシリンダー内に残ってはなりません。

すべての化学反応有効成分化学量論と呼ばれます。化学量論的プロセスでは、1キログラムの燃料のすべての分子を完全に燃焼させるために約14.7キログラムの空気を使用する必要があります。これは理想的なプロセスですが、実際には、エンジンがさまざまなモードで動作している場合、特に混合気が化学量論的なものと異なる場合にのみエンジンが安定して動作するため、それを保証することは非常に困難です。

機械的エネルギーがどこから来るのかを理解したら、エンジン動作の原理の研究を始めましょう。前述のように、ここではオットーサイクルで動作する4ストローク内燃エンジンの動作について検討します。オットーサイクルの主な特徴は、点火前に混合気が事前に圧縮され、混合気が外部ソースから点火されるという事実と呼ぶことができます-現代のエンジンでは、電気火花の助けを借りてのみです。

内燃機関の形成と開発の間に、多くの異なる設計が発明されました、そしてもちろん、オットーサイクルの原理で作動するエンジンは唯一のものからはほど遠いものでした。レシプロピストン運動を備えたエンジンの中で、アトキンソンサイクルエンジンと呼ぶことができ、円形ピストン運動を備えたエンジンの中で、ワンケルロータリーピストンエンジンが最も有名です。一般的にエキゾチックなデザインがたくさんあります。しかし、それらのすべてが広く実用化されているわけではありません。現在使用されている内燃機関の99.9％以上がオットーサイクルで作動し（この記事ではディーゼルエンジンがここに含まれます）、オットーサイクルは電気混合点火のエンジンと混合物の圧縮点火のディーゼルエンジンに分けられます。

この記事では、このようなエンジンの動作原理について説明します。

ガソリンエンジンとディーゼルエンジンはどちらも4ストロークだけでなく2ストロークも可能です。現在 2ストロークエンジン車両では使用されないため、この章では考慮されません。

エンジンの動作原理を検討する前に、エンジンがどのような主要部品で構成されているかを考えてみましょう。

最も単純な内燃機関の主な詳細

シリンダー。
ピストン。
燃焼室。
コネクティングロッド。
クランクシャフト。
インレットチャネル。
インレットバルブ。
インレットカムシャフト.
アウトレットチャネル。
排気バルブ。
エキゾーストカムシャフト。
スパークプラグ。
燃料インジェクター（図示せず）。
エンジンフライホイール（図示せず）。

1. シリンダー -エンジンの基本は、燃料の燃焼プロセスが行われることであり、シリンダーはピストンの動きのガイド要素です。

2. ピストン -膨張するガスの影響下またはクランク機構の影響下でシリンダー内を移動する部品。条件付きで、ピストンとシリンダー壁の間のスライディングジョイントは完全に密閉されている、つまり、このジョイントからガスが漏れることはないと想定しています。

3. 燃焼室 -ピストンがストロークの最高点（TDC）にあるときの、ピストンの上のスペース。

4. コネクティングロッド -これは、ピストンからクランクシャフトクランクに、逆にクランクシャフトからピストンに力を伝達するロッドです。

5. クランクシャフト -ピストンの往復運動を回転運動に変換するのに役立ちます。この運動が最も使いやすいです。

6. インレット -混合気がエンジンシリンダーに入るチャネル。

7. インレットバルブ -インレットチャネルをエンジンシリンダーに接続します。条件付きで、閉じた状態ではバルブは完全に密閉されており、開いた状態では混合気がエンジンシリンダーに入るのに抵抗しないと想定しています。

8. インテークカムシャフト –適切なタイミングでインレットバルブを開閉します。

9. アウトレットチャンネル -排気ガスがエンジンから大気に除去されるチャネル。

10. 排気バルブ -排気チャンネルをエンジンシリンダーに接続します。条件付きで、バルブは閉じた状態では完全に密閉されており、開いた状態ではエンジンシリンダーからの排気ガスの通過に抵抗しないと想定しています。

11. エキゾーストカムシャフト –適切なタイミングで排気バルブを開閉します。

12. スパークプラグ -必要な時間に圧縮空気と燃料の混合気に点火するのに役立ちます。

13. 燃料バーナー -エンジンシリンダーに入る空気に燃料を噴霧するのに役立ちます。

14. エンジンフライホイール -作動中のストロークを除くすべてのストローク中の慣性力により、ピストンの必要な動きに役立ちます。

-シリンダーの上向きの動きの方向が下向きの動きに変わったときにピストンが停止するポイント。

2-下死点（BDC） -シリンダーを下る動きの方向が上向きの動きに変わるときにピストンが停止するポイント。

3 - ピストンストローク -TDCからBDCに、またはその逆に移動するときにピストンが移動した距離。

4 - エンジンストローク -ある死点から別の死点へのピストンの動き。各ストローク中に、エンジンのクランクシャフトは半回転（180º）します。

5-サイクル –運転中のエンジンの4サイクルの定期的な繰り返し。完全なエンジンサイクルは4サイクルで構成され、クランクシャフトの2回転（720º）で完了します。

最も単純な単気筒4ストロークエンジンの動作原理：

1-吸引ストローク
（シリンダーへの混合気の受け取り）。

インレットバルブが開いています。
排気バルブが閉じている.

コネクティングロッドによってピストンに伝達される外力（エンジンスターター、クランクまたはフライホイールの慣性）の影響下で、ピストンはTDCからBDCに移動します。ピストンとシリンダーの接続が完全に密閉されているため、ピストンの上の空間に減圧（真空）が形成されます。大気圧の影響下で、吸気ダクトと開いている吸気バルブを通る空気がエンジンシリンダーに流れ始めます。このとき、燃料インジェクターは流入する空気に必要な量の燃料を噴霧し、その結果、可燃性の混合気がシリンダーに入ります。

ピストンがBDCに達すると、吸気バルブが閉じます。

2-圧縮ストローク。

両方のバルブが閉じています。

外力の影響で、ピストンはBDCからTDCに移動します。この場合、混合気はシリンダー内で圧縮されます。圧縮行程の終わりに、ピストンがTDC位置に上昇すると、混合気全体が燃焼室内で圧縮状態になります。
このとき、スパークプラグは電気火花を使用して圧縮空気と燃料の混合気に点火します。ディーゼルエンジンでは、細かく噴霧された燃料が燃料インジェクターを使用して燃焼室に噴射されます。その結果、どちらの場合も、混合物が発火します。

3-作業サイクル。

両方のバルブが閉じています。

シリンダー内の混合気の燃焼中に、温度、そして最も重要なことに、圧力が急激に上昇します。この圧力はすべての方向に均等に押し付けられますが、燃焼室とシリンダーの壁はこの圧力用に設計されています。また、下部が燃焼室の下部にあるピストンにガスを膨張させることによって加えられる水圧により、ピストンはTDCからBDCに下降します。この力はコネクティングロッドを介してクランクシャフトクランクに伝達され、クランクシャフトクランクはピストンの前進運動を回転運動に変換します。

ピストンがBDCに達すると、排気バルブが開きます。

4-ストロークを解放します。

インレットバルブが閉じています。
アウトレットバルブが閉じています。

コネクティングロッドを介してピストンに伝達される外力の影響下で、ピストンはBDC位置からTDC位置に移動します。この動きの間、ピストンは排気ガスをシリンダーから開いた排気バルブを通して排気ポートに、さらに大気に押し出します。

そのため、4サイクルからなるエンジンの全サイクルを検討しました。さらに、このサイクルは、エンジンが停止するか、車のタンク内のガソリンがなくなるまで無期限に繰り返されます。

あなたはおそらく、4つのサイクルのうちの1つだけが有用であることに気づいたでしょう-作業サイクル。必要なエネルギーが生成されるのはこのサイクルの間です。他のすべての対策は補助的です。おそらくそのような設計は非効率に見えるかもしれませんが、すべての点で最良のものはまだ発明されていません。はい、クランクシャフトの1回転でフルサイクルが実行される2ストロークエンジンがあります。レシプロ部品が全くないワンケルロータリーピストンエンジンもありますが、これらの設計にはいくつかの長所と短所があり、4ストロークオットーサイクルで作動するエンジンは現在世界でほぼ独占的に流通しています。そして、予見可能な将来において、それらの代替品は実際には予見されていません。

ディーゼルエンジン。

ドイツの発明者ルドルフディーゼルによって発明されたエンジンは、設計と操作が前述のガソリンエンジンと非常に似ています。しかし、1つの重要な違いがあります。このエンジンでは、混合気の点火は電気火花の助けを借りずに発生しますが、シリンダー内の熱風と燃料が接触するために発生します。作動混合物のこの点火は、圧縮点火と呼ばれます。そして、熱気はシリンダー内のどこから来たのですか、どこで加熱されたのですか？もちろん、誰も彼を故意に暖めませんでした。自転車や車のタイヤをハンドポンプで膨らませる必要があった場合は、ポンプがすぐに熱くなり始めることに気づいたかもしれません。そして一般的に、物理学の学校のコースから、圧縮されるとすべてのガスが熱くなり、空気はガスの混合物に他ならないことが知られています。エンジン内の空気の圧縮は非常に迅速に発生するため、圧縮行程の終わりまでに、ディーゼルエンジンのシリンダー内の空気は非常に高温になります（700÷900ºС）。

物理的なプロセスは前述のガソリンエンジンとはわずかに異なるため、ディーゼルエンジンの設計にはいくつかの違いがあります。主な違いは、圧縮率が高いことです。ディーゼルエンジンにはスパークプラグがありません。代わりに、燃料インジェクターがシリンダーヘッドに直接挿入されます。もちろん、吸気ダクトには燃料インジェクターはありません。吸気行程中にガソリンと空気の混合物を受け取るガソリンエンジンとは異なり、クリーンな空気はディーゼル空気のシリンダーに入ります。圧縮行程中にピストンがTDCに達すると、ディーゼルエンジンの燃焼室には高温の圧縮空気が含まれます。そして、電気キャンドルを使用してガソリンエンジンで混合物に点火する間、微細に噴霧されたディーゼル燃料が高圧下でディーゼルエンジンの燃焼室に噴射されます。燃焼室内の熱風と接触すると、燃料が着火します。

ディーゼルエンジンとガソリンエンジンの主な違いを覚えておいてください。

1-ディーゼルエンジンの燃料は、電気火花ではなく、燃料が高温の空気と接触することによって点火されます。

2-エンジンのトルクと出力の調整は、混合気の量ではなく質を変更することによって実行されるため、ディーゼルエンジンには、エンジンシリンダーに入る空気の量を調整するスロットルバルブがありません。つまり、吸入空気量を変えずに、燃料噴射量だけトルクを変える。

ディーゼルエンジンと最新の直噴ガソリンエンジンを混同しないでください。これらのエンジンでは、燃料インジェクターは吸気ポートからエンジンヘッドに移動しますが、スパークプラグの代わりには移動せず、一緒に取り付けます。この場合、燃料インジェクターは燃料をシリンダーに直接噴射します。このようなエンジンの混合気は、圧縮着火ではなく、電気火花によって着火します。また、吸気管のスロットルバルブがシリンダーに入る空気の量を制御します。

最も単純な単気筒エンジンの動作原理を調べ、必要な機械的エネルギーがどのように発生するかを理解しましたが、説明を簡単にするために、多くの単純化に頼らなければなりませんでした。たとえば、バルブはTDCまたはBDCで正確に開閉しません。ガソリンエンジンのスパークプラグが混合物に点火するか、ディーゼルエンジンの燃料インジェクターがピストンがTDCにあるときに正確に燃料をシリンダーに送り込みません。はい。ほとんどの場合、エンジンには1つではなく、1から16までの複数のシリンダーがあります。自動車産業では、航空または海軍では64シリンダーのエンジンがありました。しかし、エンジンの中核はシリンダーです。

以前は、エンジンシリンダーに関連するいくつかの用語が検討されていましたが、今ではそれらをより詳細に検討し、いくつかの新しい用語に精通する必要があります。

1. クランク半径。
クランクシャフトのメインジャーナルとコネクティングロッドジャーナルの軸間の距離。
主なものはクランクシャフトジャーナルで、シャフトはエンジンブロック内で回転します。
コネクティングロッドジャーナルは、ピストンのコネクティングロッドが接続されているジャーナルです。
クランクを形成するには、メインジャーナルの軸をコネクティングロッドジャーナルの軸に対してオフセットします。
クランク半径は非常に重要なエンジン設計パラメーターです。クランクの半径を変更することにより、一定のシリンダー容積で、トルクと最大エンジン速度の間に必要な比率を選択できます。

2. 脳卒中：
ピストンストローク、つまりBDCとTDCの間の距離は、クランクの半径の2倍に等しくなります。

3. シリンダー径：
これはシリンダーのボア径です。条件付きで、ピストンの直径はシリンダーの直径と等しいと仮定します。
（通常はミリメートルで測定されます）

4. 排気量：
シリンダーの作業量は、BDCからTDCに移動するときにピストンによって押しのけられる量です。
（通常、立方センチメートル（cm³）またはリットルで測定されます。）
シリンダーの作業量は、ピストンストロークとピストン底部の面積の積に等しくなります。

5. 燃焼室の容積。
これは、ピストンがTDCにあるときのピストンの上のスペースの量です。
（通常、立方センチメートルで測定されます。）
ほとんどのエンジンの燃焼室は複雑な形状であるため、計算方法で正確な体積を決定することは困難です。燃焼室の容積を決定するために、直接測定のさまざまな方法が使用されます。

6. 全容積シリンダー。
これは、燃焼室の容積とシリンダーの作業容積の合計です。
（通常、立方センチメートルまたはリットルで測定されます。）
多気筒エンジンの総容積は、1気筒の総容積にエンジンシリンダーの数を掛けたものに等しくなります。

7. 圧縮比。
これは、燃焼室の容積に対するシリンダーの総容積の比率です。言い換えると、ピストンがTDCにあるときのピストンの上のスペースの体積に対する、ピストンがBDCにあるときのシリンダーの体積と燃焼室の体積の比率です。
（無次元単位）

8. シリンダー直径とピストンストロークの比率：
これは、内燃機関の設計において非常に重要なパラメータです。ピストンストロークがシリンダー直径よりも大きいエンジンはロングストロークエンジンと呼ばれ、ピストンストロークがシリンダー直径よりも小さいエンジンはショートストロークと呼ばれます。

圧縮率の値。

圧縮比は、内燃機関の非常に重要な技術的指標の1つであるため、さらに詳しく見ていきましょう。一般に、圧縮比を上げると、内燃機関の効率が上がります。つまり、同量の燃料を燃焼させることで、エンジンはより多くの機械的エネルギーを生成します。圧縮比が高くなると、燃料分子は物理的に互いに接近します。同時に、混合気の温度が高くなるため、燃料粒子の蒸発が促進され、空気との混合がより均一になります。ガソリンの種類ごとに、圧縮比の制限値があります。ガソリンのオクタン価が高いほど、エンジンが作動できる圧縮比が高くなります。許容圧縮比、したがって燃焼室内の温度を超えると、エンジンは爆発（混合気の自然発火）で作動し始めます。爆轟のプロセスは非常に複雑であるため、この段階では、爆轟の原因は混合気の不適切な燃焼であるという理解に限定します。エンジンが爆発して作動している場合、エンジンの効率は急激に低下し、さらに、衝撃荷重の増加はエンジンの破壊につながる可能性があります。エンジン運転中の大きなノッキングは爆発の兆候です。この動作モードは、エンジンに非常に有害です。

現代の電子エンジン管理システムは、ノックによるエンジンの操作を事実上排除しましたが、電子制御システムを備えていないエンジンで車を運転しなければならなかった人々は、ノッキングモードが非常に頻繁に発生したことを覚えています。

以前は、ガソリンのオクタン価を上げるために特別な鉛ベースの添加剤が使用されていました。これらの添加剤の使用により、圧縮比を12.5：1に上げることが可能になりましたが、現在、環境保護法に従い、鉛は非常に有害であるためです。環境、鉛ベースの添加剤の使用は禁止されています。

最新のガソリンエンジンの圧縮比は10：1÷11：1です。圧縮比の値は、使用するガソリンの品質だけでなく、エンジンの設計によっても異なります。ノックセンサーエンジン管理システムを備えた最新のエンジンでは、圧縮比を13：1に上げることができます。このような制御システムは、ノックセンサーから受け取った情報に基づいて個々のシリンダーの点火時期を調整することにより、エンジンを爆発寸前で作動させることができますが、それを許可しません。シリンダー内で発生するプロセスの性質により、ガソリンを燃焼室に直接噴射するエンジンも、圧縮比を上げて運転することができます。

ディーゼルエンジンの燃料の着火はシリンダー内の空気の加熱によって発生するため、ディーゼルエンジンの圧縮比はガソリンエンジンの圧縮比よりも高くなります。ディーゼルエンジンの圧縮比は14：1÷23：1の範囲です。

ガソリンとディーゼルの両方のシリンダー内強制空気（ターボチャージャーまたはスーパーチャージャー）エンジンは、自然吸気エンジンよりも圧縮比が低くなっています。これは、圧縮行程の開始前にシリンダー内に大量の空気（および燃料）が存在するためです。圧縮行程の終わりにシリンダー内の圧力が高すぎると、エンジンが破壊される可能性があります。

一般に、圧縮率を上げることは非常に望ましい現象ですが、実際にはすべてがやや複雑です。内燃機関、特に自動車のエンジンは、常にさまざまな速度と負荷で作動します。この分野の科学的研究は、ある条件ではエンジンがより低い圧縮比でより効率的に作動する一方で、他の条件ではエンジンに損傷を与えることなく圧縮比を上げることができることを示しています。一部のメーカーは、運転中に圧縮比が可変のエンジンを作成しようとしました。この分野のパイオニアは、注目に値する結果をもたらし、スウェーデンの自動車メーカーでした。 SAAB 。この方向での作業は、他の自動車メーカーによっても実行されました。しかし、これまでのところ、可変圧縮比の量産車は市場に出回っていません。明らかに、これは内燃機関の効率を改善するための次の方向になるでしょう。

エンジンの幾何学的パラメータを定義するいくつかの用語は、以前に考慮されていました。次に、最も単純な単気筒エンジンとより複雑なエンジンの両方で、内燃エンジンの動作を定義するいくつかの用語を覚えておきましょう。

エンジン出力。
キロワット（kW）または古い測定単位で測定されます。より一般的な測定単位である馬力（hp）
トルク。
ニュートン/メートル（N m）で測定されます。
特定のリットル容量。
これは、エンジンシリンダーの作業量に対する最大エンジン出力の比率（kW /リットル）によって測定されます。
比重パワー。
これは、エンジン重量に対する最大エンジン出力の比率（kW / Kg）によって測定されます。
燃料効率。
これは、1時間あたり1キロワット（g / kWh）の電力を生成するために費やす必要のある燃料の質量によって測定されます。
回転速度。
自動車産業では、他の多くの技術分野と同様に、クランクシャフトの回転速度（周波数）は1分あたりの回転数（RPM）で測定されます。

内燃機関（ICE）の発明から100年以上にわたって、その設計の数は非常に多く、説明することが不可能であるだけでなく、単に誰もそれらをリストすることさえできず、一般的に、そのようなタスクはありません。明確に理解している一般原理内燃機関の操作（この記事で簡単に説明します）、あなたはどんなデザインでも理解することができます。

E.N. Zhartsov

現代の内燃機関は、その祖先から遠く離れています。それはより大きく、より強力で、より環境にやさしいものになりましたが、同時に、動作原理、車のエンジンの構造、およびその主要な要素は変更されていません。

自動車で広く使用されている内燃機関は、ピストンタイプです。このタイプの内燃機関は、動作原理からその名前が付けられました。エンジンの中にはシリンダーと呼ばれる作業室があります。それは作動混合物を燃やします。燃料と空気の混合気がチャンバー内で燃焼すると、ピストンが感知する圧力が増加します。ピストンが動くと、受け取ったエネルギーが機械的な仕事に変換されます。

内燃機関はどうですか

最初のピストンエンジンには、小径のシリンダーが1つしかありませんでした。開発の過程で、出力を上げるために、最初にシリンダーの直径を大きくし、次にその数を増やしました。徐々に、内燃機関は私たちに馴染みのある形になりました。モーター現代の車最大12個のシリンダーを持つことができます。

最新のICEは、いくつかのメカニズムと補助システムで構成されており、認識しやすいように、次のようにグループ化されています。

KShM-クランク機構。
タイミング-バルブタイミングを調整するためのメカニズム。
潤滑システム。
冷却システム。
燃料供給システム。
排気システム。

ICEシステムには、電気始動およびエンジン制御システムも含まれます。

KShM-クランク機構

KShMはピストンモーターの主要なメカニズムです。彼は実行します主な仕事-変換します熱エネルギー機械に。このメカニズムは、次の部分で構成されています。

シリンダーブロック。
シリンダー・ヘッド。
ピン、リング、コネクティングロッドを備えたピストン。
フライホイール付きクランクシャフト。

タイミング-ガス分配メカニズム

シリンダーに入るには適切な量燃料と空気、そして燃焼生成物が時間内に作業室から除去された場合、内燃機関にはガス分配と呼ばれるメカニズムがあります。それは、燃料と空気の可燃性混合物がシリンダーに入り、排気ガスが除去される吸気バルブと排気バルブを開閉する役割を果たします。タイミングパーツは次のとおりです。

カムシャフト。
スプリングとガイドブッシングを備えたインレットバルブとアウトレットバルブ。
バルブ駆動部品。
タイミングドライブ要素。

タイミングは、自動車エンジンのクランクシャフトから駆動されます。チェーンまたはベルトの助けを借りて、回転はカムシャフトに伝達され、カムシャフトはカムまたはロッカーアームを介して、プッシャーを介して吸気バルブまたは排気バルブを押し、順番に開閉します。

バルブの設計と数に応じて、1つまたは2つをエンジンに取り付けることができますカムシャフトシリンダーの各行に対して。 2シャフトシステムでは、各シャフトが独自の一連のバルブ（吸気または排気）の操作を担当します。単軸設計は英語のタイトル SOHC（シングルオーバーヘッドカムシャフト）。デュアルシャフトシステムはDOHC（ダブルオーバーヘッドカムシャフト）と呼ばれています。

エンジンの運転中、その部品は、混合気の燃焼中に生成される高温ガスと接触します。内燃機関の部品は、加熱時に過度の膨張によって崩壊しないように、冷却する必要があります。車のエンジンは空気または液体で冷却できます。最新のモーターには、原則として、次の部品で構成される液体冷却方式があります。

エンジン冷却ジャケット
ポンプ（ポンプ）
サーモスタット
ラジエーター
ファン
膨張タンク

内燃機関の冷却ジャケットは、BCとシリンダーヘッドの内側の空洞によって形成され、冷却液が循環します。エンジン部品から余分な熱を取り除き、ラジエーターに運びます。循環は、クランクシャフトからベルトによって駆動されるポンプによって提供されます。

サーモスタットは必要な温度レジーム車のエンジン、流体の流れをラジエーターに向け直すか、バイパスします。次に、ラジエーターは加熱された液体を冷却するように設計されています。ファンは空気の流れを促進し、それによって冷却効率を高めます。使用されるクーラントは加熱されると大きく膨張し、追加の容量が必要になるため、最新のエンジンには膨張タンクが必要です。

エンジン潤滑システム

どのモーターにも、摩擦力の損失を減らし、摩耗や詰まりの増加を防ぐために、常に潤滑する必要のある多くの可動部品があります。このための潤滑システムがあります。その過程で、その助けを借りて、さらにいくつかのタスクが解決されます。腐食からの内燃エンジン部品の保護、エンジン部品の追加冷却、および摩擦部品の接触点からの摩耗製品の除去です。自動車エンジンの潤滑システムは、次の要素で構成されています。

オイルサンプ（パン）。
石油供給ポンプ。
付きオイルフィルター。
石油パイプライン。
オイルレベルゲージ（オイルレベルインジケーター）。
システム圧力計。
オイルフィラーネック。

ポンプはオイルサンプからオイルを取り出し、BCとシリンダーヘッドにあるオイルラインとチャネルに送ります。それらを通って、オイルは摩擦面の接触点に入ります。

供給システム

火花点火と圧縮点火を備えた内燃機関の供給システムは、多くの共通の要素を共有していますが、互いに異なります。一般的なものは次のとおりです。

燃料タンク。
燃料レベルセンサー。
燃料フィルター-粗くて細かい。
燃料パイプライン。
インテークマニホールド。
エアパイプ。
エア・フィルター。

どちらのシステムにも燃料ポンプ、燃料レール、燃料噴射装置がありますが、物理的特性ガソリンとディーゼル燃料、それらの設計には大きな違いがあります。供給の原理は同じです。タンクからの燃料は、フィルターを通ってフィルターを通って燃料レールに供給され、そこからインジェクターに入ります。しかし、ほとんどのガソリン内燃エンジンでは、ノズルがそれを車のエンジンのインテークマニホールドに供給し、ディーゼルエンジンでは、シリンダーに直接供給され、すでに空気と混合しています。空気をきれいにしてシリンダーに供給する部品（エアフィルターとパイプ）も燃料システムに属しています。

排気システム

排気システムは、自動車のエンジンのシリンダーから排気ガスを除去するように設計されています。主な詳細、そのコンポーネント：

エキゾーストマニホールド。
マフラーインテークパイプ。
レゾネーター。
マフラー。
排気管。

最新の内燃機関では、排気構造に有害な排出物を中和するための装置が追加されています。エンジンコントロールユニットと通信する触媒コンバーターとセンサーで構成されています。エキゾーストマニホールドからエキゾーストパイプを通って排気ガスは触媒コンバーターに入り、次にレゾネーターを通ってマフラーに入ります。その後、排気管から大気中に放出されます。