Virsvirziena iekšdedzes dzinējs: definīcija, klasifikācija un darbības princips

2024 Autors: Erin Ralphs | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-02-19 17:44

Vairāk nekā simts gadus pasaulē visu riteņu transportlīdzekļu galvenais spēka agregāts ir bijis virzuļu iekšdedzes dzinējs. Iekšdedzes dzinējs, kas parādījās 20. gadsimta sākumā un nomainīja tvaika dzinēju, 21. gadsimtā joprojām ir ienesīgākais dzinēja veids ekonomijas un efektivitātes ziņā. Apskatīsim sīkāk, kā darbojas šāda veida iekšdedzes dzinēji, kā tas darbojas, uzzināsim, kas ir citi virzuļdzinēji.

Definīcija, ICE funkcijas

Zinātnes un tehnikas attīstības procesā iekšdedzes dzinēju dizains ir nepārtraukti pilnveidots. Dzinējiem izdevās pierādīt savu efektivitāti. Tā parādījās virzuļu iekšdedzes dzinēji un kā pasuga karburatora un iesmidzināšanas dzinēji. Var atšķirt dīzeļdzinējus, rotācijas virzuļu un gāzes turbīnu blokus.

Benzīna ICE

Tradicionālais virzuļdzinējs ir aprīkots ar iekšdedzes kameru. Šis ir cilindrs motora bloka iekšpusē. Degvielai sadegot, tiek atbrīvota enerģija, kas pēc tam tiek pārveidota par kloķvārpstas mehānisko kustību. Sakarā ar virzuļu translācijas kustību, kas iedarbojas uz klaņu sistēmu un kloķvārpstu, spararats tiek pagriezts. Vairāk par konstrukciju varat uzzināt attiecīgajā GOST virzuļa iekšdedzes dzinējā.

Karburatora iekšdedzes dzinējs atšķiras ar to, ka degvielas un gaisa darba maisījumu sagatavo īpašā ierīcē - karburatorā. Maisījumu iesmidzina cilindros ar vakuumu. Pēc tam to aizdedzina aizdedzes svece.

Injection ICE ir modernāks dizains. Šeit tradicionālās mehāniskās ierīces vietā energosistēmai ir elektroniskas sprauslas. Viņi ir atbildīgi par precīza degvielas daudzuma iesmidzināšanu tieši dzinēja cilindros.

Dīzeļa ICE

Dīzeļa virzuļu iekšdedzes dzinējam ir noteiktas strukturālas un būtiskas atšķirības no benzīna iekšdedzes dzinējiem.

Ja benzīna agregātā aizdedzināšanai izmanto dzirksteli no sveces, tad dīzeļdzinējos darbojas cits princips un sveču nav, izņemot svelmi. Dīzeļdegviela caur sprauslām nonāk cilindros, sajaucas ar gaisu, un tad viss maisījums tiek saspiests, kā rezultātā tas uzsilst līdz degšanas temperatūrai.

Rotora virzulis

Būtisks ir rotācijas virzuļdzinējsatšķiras no tradicionālā ICE. Gāzes iedarbojas uz īpašām daļām un elementiem. Tātad gāzu ietekmē kustīgais rotors pārvietojas īpašā kamerā astoņnieka formā. Kamera pilda virzuļu, laika un kloķvārpstas funkcijas. Kamera ir veidota kā astoņnieks.

Apvienotās vienības

Gāzes turbīnu iekšdedzes dzinējos siltumenerģija tiek pārvērsta mehāniskajā enerģijā, griežoties speciālam rotoram ar speciāliem lāpstiņām. Šis rotors virza turbīnas vārpstu.

Speciālos virzuļu un kombinētos iekšdedzes dzinējus (un tie ir gāzturbīnu dzinēji un rotācijas dzinēji) var droši ierakstīt sarkanajā grāmatā. Mūsdienās tikai japāņu Mazda ražo rotācijas virzuļdzinēju. Crysler savulaik ražoja eksperimentālu gāzturbīnu iekšdedzes dzinēju sēriju, taču tas notika 60. gados, un neviens no autoražotājiem nav atgriezies pie šī jautājuma līdz pat šai dienai.

Padomju Savienībā gāzturbīnu iekšdedzes dzinēji tika uzstādīti uz cisternām un desantkuģiem, tomēr arī tur vēlāk tika nolemts atteikties no šādas konstrukcijas agregātiem.

ICE ierīce

Dzinējs ir viens mehānisms. Tas sastāv no cilindru bloka, kloķa mehānisma daļām, laika mehānisma, iesmidzināšanas un izplūdes sistēmām.

Sadegšanas kamera atrodas cilindru bloka iekšpusē, kur degvielas un gaisa maisījums tiek tieši aizdedzināts, un sadegšanas produkti iedarbina virzuļus. Ar kloķa palīdzībumehānisms, degvielas sadegšanas enerģija tiek pārnesta uz kloķvārpstu. Laika mehānisms ir nepieciešams, lai nodrošinātu savlaicīgu ieplūdes un izplūdes vārstu atvēršanu un aizvēršanos.

Darbības princips

Kad dzinējs tiek iedarbināts, cilindros caur ieplūdes vārstu tiek iesmidzināts degvielas un gaisa maisījums, un to aizdedzina aizdedzes sistēmas radītā dzirksteļa aizdedzes svece. Degšanas laikā veidojas gāzes. Kad notiek termiskā izplešanās, pārmērīgais spiediens liek virzulim kustēties, tādējādi griežot kloķvārpstu.

Vizuļdzinēju darbība ir cikliska. Virzuļa iekšdedzes dzinēja ciklā var būt no diviem līdz četriem cikliem. Cikli motora darbības laikā tiek atkārtoti vairāki simti reižu vienā minūtē. Tātad kloķvārpsta var griezties nepārtraukti.

Divtaktu ICE

Kad dzinējs tiek iedarbināts, virzuli darbina kloķvārpstas rotācija. Kad virzulis sasniedz apakšējo miršanas punktu un sāk virzīties uz augšu, cilindrs tiks piegādāts ar degvielas un gaisa maisījumu.

Pārvietojoties uz augšu, virzulis sāks saspiest maisījumu. Kad virzulis sasniedz savu augšējo pozīciju, tiks radīta dzirkstele. Degvielas un gaisa maisījums aizdegsies. Paplašinoties, gāzes nospiedīs virzuli uz leju.

Šajā brīdī atvērsies izplūdes vārsts, caur kuru sadegšanas produkti var iziet no kameras. Pēc tam atkal sasniedzot apakšējo miršanas punktu, virzulis sāks ceļu uz TDC. Visi šie procesi notiek vienā kloķvārpstas apgriezienā.

Kadvirzulis sāks jaunu kustību, atvērsies ieplūdes vārsts un jauna degvielas-gaisa maisījuma daļa nomainīs izplūdes gāzes. Viss process sāksies no jauna. Divtaktu virzuļu iekšdedzes dzinējs veic mazāk kustību nekā četrtaktu motors. Samazināti berzes zudumi, bet rada vairāk siltuma.

Gāzes sadales mehānisms ir aizstāts ar virzuli. Virzulim kustoties, atveras un aizveras ieplūdes un izplūdes atveres cilindru blokā. Salīdzinot ar četrtaktu spēka agregātu, gāzes apmaiņa divtaktu dzinējā ir būtisks trūkums. Kad izdalās izplūdes gāzes, tiek zaudēta efektivitāte un jauda.

Neskatoties uz šo divtaktu virzuļu iekšdedzes dzinēju trūkumu, tos izmanto mopēdos, motorolleros, kā piekarināmos motorus, motorzāģos.

Četrtaktu iekšdedzes dzinējs

Četrtaktu ICE nav divu taktu dzinēja trūkumu. Šādi motori ir uzstādīti lielākajai daļai automašīnu un citu iekārtu. Izplūdes gāzu ieplūde un izplūde ir atsevišķs process, un tas nav apvienots ar kompresiju, lai gan virzuļa iekšdedzes dzinējs darbojas no maisījuma aizdedzes. Motora darbību sinhronizē gāzes sadales mehānisms - vārsti atveras un aizveras sinhroni ar kloķvārpstas apgriezienu skaitu. Degvielas maisījuma ieplūde tiek veikta tikai pēc pilnīgas izplūdes gāzu izplūdes.

Iekšdedzes dzinēju priekšrocības

Ir vērts sākt ar populārākajiem dzinējiem - in-linečetru cilindru bloki. Starp priekšrocībām ir kompaktums, viegls svars, viena cilindra galva, augsta apkope.

Starp visiem iekšdedzes dzinēju veidiem var izdalīt arī boksermotorus. Sarežģītāka dizaina dēļ tie nav īpaši populāri. Tos galvenokārt izmanto sacīkšu automašīnās. Starp priekšrocībām - lieliska primārā un sekundārā balansēšana, un līdz ar to arī mīkstais darbs. Kloķvārpstai ir mazāka slodze. Tā rezultātā ir mazs jaudas zudums. Dzinējam ir zems smaguma centrs, un automašīna ir labāk vadāma.

Rindu sešcilindru dzinēji ir lieliski līdzsvaroti, un pati iekārta darbojas ļoti vienmērīgi. Neskatoties uz lielo cilindru skaitu, ražošanas izmaksas nav ļoti augstas. Varat arī izcelt apkopi.

Iekšdedzes dzinēju trūkumi

Galvenais virzuļu iekšdedzes dzinēju trūkums joprojām nav toksicitāte un troksnis, bet gan zemā efektivitāte. Iekšdedzes dzinējā tikai 20% enerģijas tiek tērēti faktiskajam mehāniskajam darbam. Viss pārējais tiek tērēts apkurei un citiem procesiem. Dzinēji atmosfērā izdala arī kaitīgas vielas, piemēram, slāpekļa oksīdus, oglekļa monoksīdu un dažādus aldehīdus.