Vidaus degimo variklio paskirtis ir įtaisas

2024 Autorius: Erin Ralphs | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-02-19 17:41

Daugiau nei šimtą metų vidaus degimo varikliai buvo naudojami kaip daugumos mašinų ir mechanizmų jėgainės. XX amžiaus pradžioje jie pakeitė išorinio degimo garo variklį. Vidaus degimo variklis dabar yra ekonomiškiausias ir efektyviausias tarp kitų variklių. Pažvelkime į vidaus degimo variklio įtaisą.

Kūrybos istorija

Šių vienetų istorija prasidėjo maždaug prieš 300 metų. Tada Leonardo Da Vinci sukūrė pirmąjį primityvaus variklio brėžinį. Šio agregato kūrimas davė impulsą vidaus degimo variklio surinkimui, bandymams ir nuolatiniam tobulėjimui.

1861 m. pagal brėžinius, kuriuos Da Vinci paliko pasauliui, jie sukūrė pirmąjį dvitaktį variklį. Tuo metu niekas nemanė, kad visi automobiliai ir kita įranga bus aprūpinti tokia instaliacija, nors tada geležinkelio įrenginiuose buvo naudojami garo agregatai.

Pirmasis automobiliuose naudojo vidaus degimo variklius,buvo Henris Fordas. Jis pirmasis parašė knygą apie vidaus degimo variklio konstrukciją ir veikimą. „Ford“pirmasis apskaičiavo šių variklių efektyvumą.

Vidaus degimo variklių klasifikacija

Kūrimo procese vidaus degimo variklio įtaisas tapo sudėtingesnis. Tačiau jo tikslas išliko tas pats. Yra keli pagrindiniai vidaus degimo variklių tipai, kurie šiandien yra efektyviausi.

Pirmiausia pagal efektyvumą ir ekonomiškumą – stūmokliniai įrenginiai. Šiuose įrenginiuose energija, susidaranti deginant kuro mišinį, paverčiama judesiu per švaistiklio sistemą ir alkūninį veleną.

Bendras karbiuratoriaus vidaus degimo variklio išdėstymas niekuo nesiskiria nuo kitų variklių. Bet degus mišinys ruošiamas tiesiai karbiuratoriuje. Įpurškimas atliekamas į bendrą kolektorių, iš kurio, veikiamas vakuumo, mišinys patenka į cilindrus, kur tada užsidega nuo elektros iškrovos ant žvakės.

Įpurškimo variklis nuo karbiuratoriaus skiriasi tuo, kad degalai į kiekvieną cilindrą tiekiami tiesiai per atskirus purkštukus. Tada, kai benzinas sumaišomas su oru, degalai užsidega nuo žvakės kibirkšties.

Dyzelinis variklis skiriasi nuo benzininio. Trumpai apsvarstykite dyzelinio vidaus degimo variklio įrenginį. Uždegimui naudojamų žvakių nėra. Šis kuras užsidega esant aukštam slėgiui. Dėl to dyzelinis variklis įkaista. Temperatūra yra aukštesnė už degimo temperatūrą. Įpurškimas atliekamas naudojant purkštukus.

Varikliai su stūmokliniais rotoriais taip pat priklauso vidaus degimo varikliams. Šiuose įrenginiuose šiluminė energija iškuro degimas paveikia rotorių. Jis turi ypatingą formą ir specialų profilį. Rotoriaus judėjimo trajektorija yra planetinė (elementas yra specialios kameros viduje). Rotorius vienu metu atlieka daugybę funkcijų – tai dujų paskirstymas, alkūninio veleno ir stūmoklio funkcija.

Yra ir dujų turbinų vidaus degimo variklių. Šiuose įrenginiuose šiluminė energija paverčiama per rotorių su pleišto formos mentėmis. Šie mechanizmai priverčia turbiną suktis.

Stūmokliniai varikliai laikomi patikimiausiais, mažai priežiūros reikalaujančiais ir ekonomiškiausiais. Rotoriniai praktiškai nenaudojami masinėje automobilių technologijoje. Dabar tik japonų „Mazda“gamina automobilių modelius su sukamaisiais stūmokliniais varikliais. „Chrysler“septintajame dešimtmetyje gamino patyrusius automobilius su dujų turbininiais varikliais, o po to prie šių įrenginių nebegrįžo nei vienas automobilių gamintojas. Sovietų Sąjungoje kai kurie tankų ir desantinių laivų modeliai trumpą laiką buvo aprūpinti dujų turbininiais varikliais. Tačiau tada buvo nuspręsta tokių jėgos agregatų atsisakyti. Todėl svarstome apie vidaus degimo variklio įtaisą – jie patys populiariausi ir efektyviausi.

ICE įrenginys

Variklio korpuse sujungtos kelios sistemos. Tai yra cilindrų blokas, kuriame yra pačios degimo kameros. Pastarajame kuro mišinys dega. Taip pat variklis susideda iš alkūninio mechanizmo, skirto stūmoklių energiją paversti alkūninio veleno sukimu. Energijos pastateĮrenginyje taip pat yra dujų paskirstymo mechanizmas. Jo užduotis yra užtikrinti, kad įsiurbimo ir išmetimo vožtuvai atsidarytų ir užsidarytų laiku. Variklis negalės veikti be įpurškimo, uždegimo ir išmetimo sistemos.

Paleidžiant jėgos agregatą, per atidarytus įsiurbimo vožtuvus į cilindrus tiekiamas degalų ir oro mišinys. Tada jis užsidega elektros išlydžiu prie uždegimo žvakės. Kai mišinys užsidega ir dujos pradeda plėstis, slėgis stūmoklyje padidės. Pastarasis bus pradėtas judėti ir alkūninis velenas pasisuks.

Vidaus degimo variklio konstrukcija ir veikimas yra tokie, kad variklis veiktų tam tikrais ciklais. Šie ciklai nuolat kartojami dideliu dažniu. Tai užtikrina nuolatinį alkūninio veleno sukimąsi.

Dvitakčių vidaus degimo variklių veikimo principas

Kai variklis užvedamas, stūmoklis, varomas alkūninio veleno sukimosi, pradeda judėti. Kai jis pasiekia žemiausią tašką ir pradeda judėti aukštyn, degalai tiekiami į cilindrą.

Jeigu aukštyn, stūmoklis suspaudžia mišinį. Pasiekusi viršutinę negyvąją vietą, uždegimo žvakė uždega mišinį dėl elektros iškrovos. Dujos akimirksniu išsiplečia ir stumia stūmoklį žemyn.

Tada atsidaro cilindro išmetimo vožtuvas, o degimo produktai iš cilindrų patenka į išmetimo sistemą. Tada, vėl pasiekęs apatinį tašką, stūmoklis pradės judėti aukštyn. Alkūninis velenas padarys vieną apsisukimą.

Kai prasidės naujastūmoklio judėjimas, įsiurbimo vožtuvai vėl atsidarys ir bus tiekiamas kuro mišinys. Jis užims visą tūrį, kurį užėmė degimo produktai, ir ciklas kartosis dar kartą. Dėl to, kad tokių variklių stūmokliai dirba tik dviem ciklais, judesių atliekama mažiau, skirtingai nei keturtakčio vidaus degimo variklio. Sumažinti trinties nuostoliai. Tačiau šie varikliai įkaista.

Dviejų taktų jėgos agregatuose stūmoklis taip pat atlieka dujų paskirstymo mechanizmo vaidmenį. Judėjimo metu atsidaro ir užsidaro angos kuro mišinio įvadui ir išmetamųjų dujų išleidimui. Prasčiausia dujų mainai, lyginant su keturtakčiais varikliais, yra pagrindinis tokių variklių trūkumas. Išmetamųjų dujų metu galia labai prarandama.

Šiuo metu dvitakčiai varikliai naudojami mopeduose, motoroleriuose, v altyse, benzininiuose pjūkluose ir kitose mažos galios transporto priemonėse.

Keturtaktis

Šio tipo vidaus degimo variklio įtaisas šiek tiek skiriasi nuo dvitakčio. Veikimo principas taip pat šiek tiek skiriasi. Vienam alkūninio veleno apsisukimui yra keturi taktai.

Pirmasis žingsnis yra degiojo mišinio tiekimas į variklio cilindrą. Variklis, veikiamas vakuumo, įsiurbia mišinį į cilindrą. Šiuo metu cilindre esantis stūmoklis nusileidžia. Įleidimo vožtuvas atidarytas, o purškiamas benzinas ir oras pateks į degimo kamerą.

Kitas ateina suspaudimo taktas. Įsiurbimo vožtuvas užsidaro ir stūmoklis juda aukštyn. Šiuo atveju mišinys cilindre yra gerokai suspaustas. Dėl slėgio mišinyssušyla. Slėgis padidina koncentraciją.

Seka trečiasis darbo ciklas. Kai stūmoklis beveik pasiekia aukščiausią padėtį, įjungiama uždegimo sistema. Ant žvakės užšoka kibirkštis, ir mišinys užsidega. Dėl momentinio dujų išsiplėtimo ir sprogimo energijos sklaidos stūmoklis, veikiamas slėgio, juda žemyn. Šis ciklas veikiant keturių taktų varikliui yra pagrindinis. Kitos trys priemonės neturi įtakos kūrinio kūrimui ir yra pagalbinės.

Ketvirtojo ciklo metu prasideda išleidimo fazė. Kai stūmoklis pasiekia degimo kameros apačią, atsidaro išmetimo vožtuvas ir išmetamosios dujos pirmiausia patenka į išmetimo sistemą, o paskui į atmosferą.

Štai keturtakčio vidaus degimo variklio, kuris montuojamas po daugumos automobilių gaubtais, įtaisas ir veikimo principas.

Pagalbinės sistemos

Ištyrėme vidaus degimo variklio įtaisą. Tačiau bet kuris variklis negalėtų veikti, jei jame nebūtų papildomų sistemų. Apie juos pakalbėsime toliau.

Uždegimas

Ši sistema yra elektros įrangos dalis. Jis skirtas formuoti kibirkštis, kurios uždega kuro mišinį.

Sistemą sudaro akumuliatorius ir generatorius, uždegimo spynelė, ritė ir specialus įtaisas – uždegimo skirstytuvas.

Įsiurbimo sistema

Būtina, kad variklis įeitų be jokių trukdžiųoro. Mišiniui susidaryti reikalingas deguonis. Pats benzinas nesudegs. Reikėtų pažymėti, kad karbiuratoriuose įsiurbimas yra tik filtras ir oro kanalai. Šiuolaikinių automobilių įsiurbimo sistema yra sudėtingesnė. Jį sudaro oro įsiurbimas vamzdžių pavidalu, filtras, droselio sklendė ir įsiurbimo kolektorius.

Maitinimo sistema

Iš vidaus degimo variklio principo žinome, kad variklis turi kažką deginti. Tai benzinas arba dyzelinas. Maitinimo sistema užtikrina degalų tiekimą varikliui veikiant.

Primityviausiu atveju šią sistemą sudaro bakas, taip pat degalų tiekimo linija, filtras ir siurblys, kurie tiekia degalus į karbiuratorių. Įpurškimo automobiliuose maitinimo sistemą valdo ECU.

Tepimo sistema

Tepimo sistemą sudaro alyvos siurblys, karteris, alyvos filtras. Dyzeliniai ir galingi benzininiai jėgos agregatai taip pat turi aušintuvą tepalo valymui. Siurblys yra varomas alkūninio veleno.

Išvada

Štai kas yra vidaus degimo variklis. Išnagrinėjome įrenginį ir jo veikimo principą, dabar aišku, kaip veikia automobilis, grandininis pjūklas ar dyzelinis generatorius.