Iekļauts dzinējs: veidi, ierīce, priekšrocības un trūkumi

2024 Autors: Erin Ralphs | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-02-19 17:43

Inline iekšdedzes dzinējs ir viens no vienkāršākajiem dzinējiem. Šīs vienības sauc par tādām, jo cilindri ir sakārtoti pēc kārtas. Virzuļi liek vienai kloķvārpstai griezties, kad dzinējs darbojas. Rindas dzinējs bija viens no pirmajiem, kas tika uzstādīts automašīnām. Tie tika izstrādāti un izgatavoti automobiļu rūpniecības rītausmā.

Kā tas viss sākās?

Mūsdienu rindas iekšdedzes dzinēja priekštecis bija viena cilindra dzinējs. Projektējis un uzbūvējis Etjēns Lenuārs 1860. gadā. Ir vispārpieņemts, ka tas tā ir, lai gan mēģinājumi iegūt patentu šim dzinējam bija jau pirms Lenuāra. Bet tieši tā izstrāde ir pēc iespējas līdzīgāka tiem dizainiem, kas pašlaik ir uzstādīti zem vairuma budžeta sērijveida vieglo automašīnu pārsega.

Motoram bija tikai viens cilindrs, un tā jauda bija 1,23 zirgspēki, kas tajā laikā bija milzīgs. Salīdzinājumam modernajam "Oka" 1111 ir divi cilindri un tā jauda ir no 30 līdz 53 zirgspēkiem.

Lielāks un jaudīgāks

Lenuāra ideja izrādījās ģeniāla. Daudzi inženieri un izgudrotājipavadīja gadus un pūles, cenšoties pēc iespējas uzlabot dzinēju (protams, tajā laikā pastāvošo tehnisko iespēju līmenī). Galvenais uzsvars tika likts uz jaudas palielināšanu.

Sākumā uzmanība tika koncentrēta uz vienu cilindru - viņi mēģināja palielināt tā izmēru. Tad visiem šķita, ka, palielinot izmēru, jūs varat iegūt vairāk jaudas. Un apjoma palielināšana toreiz bija visvieglākā. Bet ar vienu cilindru nepietika. Man bija krietni jāpalielina pārējās detaļas - klaņi, virzulis, bloks.

Visi tie dzinēji izrādījās ļoti nestabili, tiem bija liela masa. Šāda motora darbības laikā starp maisījuma aizdedzes cikliem bija milzīga laika atšķirība. Burtiski katra detaļa šādā vienībā grabēja un drebēja, kas lika inženieriem domāt par risinājumu. Un viņi aprīkoja sistēmu ar balansētāju.

Strupceļš

Drīz visiem kļuva skaidrs, ka pētījumi ir nonākuši strupceļā. Lenoir dzinējs nevarēja darboties normāli un pareizi, jo jaudas, svara un izmēra attiecība bija briesmīga. Lai atkal palielinātu cilindra tilpumu, bija nepieciešams daudz papildu enerģijas. Daudzi sāka uzskatīt, ka ideja izveidot dzinēju ir sabrukums. Un cilvēki joprojām brauktu ar zirgiem un ratiem, ja ne viens tehnisks risinājums.

Dizaineri sāka saprast, ka kloķvārpstu iespējams griezt ne tikai ar vienu virzuli, bet ar vairākiem uzreiz. Visvienkāršākā bija rindas dzinēja izgatavošana - viņi pievienoja vēl dažus cilindrus.

Pirmo četrcilindru agregātu pasaule varēja redzēt 19. gadsimta beigās. Nav iespējams salīdzināt tā jaudu ar modernu dzinēju. Tomēr efektivitātes ziņā tas bija augstāks par visiem citiem priekšgājējiem. Jauda tika palielināta, pateicoties palielinātam darba tilpumam, tas ir, pievienojot cilindrus. Diezgan ātri dažādu uzņēmumu speciālisti spēja izveidot daudzcilindru dzinējus līdz pat 12 cilindru monstriem.

Darbības princips

Kā darbojas ICE? Neatkarīgi no tā, ka katram dzinējam ir atšķirīgs cilindru skaits, rindas dzinējs ar sešiem vai četriem cilindriem darbojas tāpat. Princips ir balstīts uz jebkura iekšdedzes dzinēja tradicionālajām īpašībām.

Visi cilindri blokā ir sakārtoti vienā rindā. Kloķvārpsta, ko darbina virzuļi degvielas sadegšanas enerģijas dēļ, ir vienīgā visām cilindru-virzuļu grupas daļām. Tas pats attiecas uz cilindra galvu. Tas ir vienīgais visiem cilindriem. No visiem esošajiem rindas dzinējiem var atšķirt līdzsvarotu un nelīdzsvarotu dizainu. Tālāk mēs apsvērsim abas iespējas.

Bilance

Tas ir svarīgi kloķvārpstas sarežģītās konstrukcijas dēļ. Balansēšanas nepieciešamība ir atkarīga no cilindru skaita. Jo vairāk to konkrētā ICE, jo lielākam ir jābūt bilancei.

Nelīdzsvarots dzinējs var būt tikai tāda konstrukcija, kurā nav vairāk par četriem cilindriem. Pretējā gadījumā darbības laikā parādīsies vibrācijas, kuru spēks spēs iznīcināt kloķvārpstu. Pat lēti sešcilindru dzinējiar balansieri būs labāk nekā dārgi inline četrinieki bez balansiera vārpstām. Tāpēc, lai uzlabotu līdzsvaru, četru virzuļu dzinējam dažkārt var būt nepieciešams uzstādīt arī bloķējošās vārpstas.

Motora pozīcija

Tradicionālie četrcilindru bloki parasti tiek montēti gareniski vai šķērsvirzienā zem automašīnas pārsega. Taču sešu cilindru bloku var uzstādīt tikai gareniski un neko vairāk (izņemot dažus Volvo modeļus un Chevrolet Epica automašīnas).

Rindas iekšdedzes dzinējam, kuram ir asimetriska konstrukcija attiecībā pret kloķvārpstu, ir arī funkcijas. Bieži vien vārpsta tiek izgatavota ar kompensējošiem lējumiem - šiem lējumiem ir jāsamazina inerces spēks, kas rodas virzuļu sistēmas darbības rezultātā.

Inline-six šodien jau ir mazāk populārs - tas viss vainojams ievērojamā degvielas patēriņa un lielo gabarītu gabarītos. Bet pat neskatoties uz garo cilindru bloku, dzinējs ir ideāli līdzsvarots.

Ierīces priekšrocības un trūkumi

Ja neskaita dažas nianses, rindas iekšdedzes dzinējiem ir tādas pašas priekšrocības un tādi paši trūkumi kā lielākajai daļai V veida dzinēju un citu konstrukciju motoru. Četru cilindru dzinējs ir visizplatītākais, vienkāršākais un uzticamākais. Masa salīdzinoši viegla, remonta izmaksas salīdzinoši zemas. Vienīgais trūkums ir līdzsvara vārpstu trūkums dizainā. Šis ir labākais iekšdedzes dzinējs mūsdienu automašīnām, pat vidējai klasei. Ir arī mazas jaudas rindas dzinēji ar mazākucilindru skaits. Piemēram, divu cilindru ekonomiskais SeAZ Oka 1111.

Sešu cilindru blokiem ir ideāls līdzsvars, un šeit tiek kompensēts "četrinieka" trūkums. Bet par līdzsvaru ir jāmaksā. Tāpēc, neskatoties uz ievērojami labākiem raksturlielumiem salīdzinājumā ar "četriem", šie iekšdedzes dzinēji ar cilindru izvietojumu dzinējā ir retāk sastopami. Kloķvārpsta ir gara, ražošanas izmaksas ir diezgan augstas, un izmēri ir salīdzinoši lieli.

Tehniskais ierobežojums

Tagad nav 19. gadsimts, bet mūsdienu spēka agregāti joprojām ir tālu no tehniskās pilnības. Un šeit pat modernās turbīnas un augsta oktānskaitli nepalīdzēs. Iekšdedzes dzinēja efektivitāte ir aptuveni 20%, un visa pārējā enerģija tiek tērēta berzei, inercei un detonācijai. Tikai piektā daļa benzīna vai dīzeļdegvielas tiks izmantota noderīgam darbam.

Jau ir izstrādātas motoru pamatīpašības ar vislielāko efektivitāti. Tajā pašā laikā sadegšanas kamerām un virzuļu grupai ir ievērojami mazāki tilpumi un izmēri. Kompaktā izmēra dēļ detaļām ir mazāka inerce - tas samazina detonācijas izraisītu bojājumu iespējamību.

Kompakto virzuļu konstrukcijas iezīmes rada zināmus ierobežojumus. Ar augstu kompresijas pakāpi mazā izmēra dēļ virzuļa spiediena pārnešana uz savienojošo stieni tiek samazināta. Ja virzuļiem ir lielāks diametrs, tad nav iespējams iegūt precīzu līdzsvarotu darbu milzīgās sarežģītības dēļ. Tādi ir pat modernam BMW dzinējamtrūkumi, lai gan to izstrādājuši vācu inženieri.

Secinājums

Diemžēl dzinēju būve ir sasniegusi savu tehnoloģisko robežu. Maz ticams, ka zinātnieki veiks nopietnus tehniskus atklājumus un sasniegs lielāku efektivitāti no iekšdedzes dzinēja. Tāpēc visas cerības, ka pienāks elektrisko transportlīdzekļu ēra.