Brændende forbrændingsmotor: definition, klassificering og funktionsprincip

2024 Forfatter: Erin Ralphs | [email protected]. Sidst ændret: 2024-02-19 13:26

I mere end hundrede år i verden har hovedkraftenheden i alle hjulkøretøjer været en stempelforbrændingsmotor. Forbrændingsmotoren dukkede op i begyndelsen af det 20. århundrede og erstattede dampmaskinen, og forbrændingsmotoren i det 21. århundrede forbliver den mest rentable motortype med hensyn til økonomi og effektivitet. Lad os se nærmere på, hvordan denne type forbrændingsmotor fungerer, hvordan den virker, og find ud af, hvad andre stempelmotorer er.

Definition, ICE-funktioner

I processen med udvikling af videnskab og teknologi er designet af forbrændingsmotorer konstant blevet forbedret. Motorerne formåede at bevise deres effektivitet. Sådan opstod stempelforbrændingsmotorer og som underart karburatorer og indsprøjtningsmotorer. Dieselmotorer, roterende stempel- og gasturbineenheder kan skelnes.

benzin-ICEs

Traditionel stempelmotor er udstyret med et internt forbrændingskammer. Dette er cylinderen inde i motorblokken. Når brændstoffet brænder, frigives energi, som derefter omdannes til mekanisk bevægelse af krumtapakslen. På grund af den translationelle bevægelse af stemplerne, som virker på systemet af plejlstænger og krumtapakslen, drejes svinghjulet. Du kan lære mere om designet i den tilsvarende GOST-stempelforbrændingsmotor.

Karburatorens forbrændingsmotor er anderledes ved, at arbejdsblandingen af brændstof og luft er forberedt i en speciel enhed - en karburator. Blandingen sprøjtes ind i cylindrene ved vakuum. Det antændes derefter af tændrøret.

Injection ICE har et mere moderne design. Her har strømsystemet i stedet for den traditionelle mekaniske enhed elektroniske dyser. De er ansvarlige for at sprøjte præcise mængder brændstof direkte ind i motorens cylindre.

Diesel ICEs

Dieselstempelforbrændingsmotoren har visse strukturelle og grundlæggende forskelle fra benzinforbrændingsmotorer.

Hvis en gnist fra et stearinlys bruges til tænding i en benzinenhed, så virker et andet princip i dieselmotorer, og der er ingen stearinlys undtagen glød. Dieselbrændstof kommer ind i cylindrene gennem injektorer, blandes med luft, og derefter komprimeres hele blandingen, som følge heraf opvarmes til forbrændingstemperatur.

Rotorstempel

Roterende stempelmotor vigtigadskiller sig fra traditionel ICE. Gasser virker på specielle dele og elementer. Så under påvirkning af gasser bevæger den bevægelige rotor sig i et specielt kammer i form af en ottetal. Kammeret udfører funktionerne som stempler, timing og krumtapaksel. Kameraet er formet som et ottetal.

Kombinerede enheder

I gasturbineforbrændingsmotorer omdannes termisk energi til mekanisk energi på grund af rotationen af en speciel rotor med specielle vinger. Denne rotor driver turbineakslen.

Specialstempel- og kombinerede forbrændingsmotorer (og disse er gasturbinemotorer og roterende motorer) kan sikkert indtastes i den røde bog. I dag er det kun den japanske Mazda, der laver en roterende stempelmotor. Crysler producerede engang en eksperimentel serie af gasturbineforbrændingsmotorer, men det var i 60'erne, og ingen af bilproducenterne er vendt tilbage til dette problem den dag i dag.

I Sovjetunionen blev gasturbineforbrændingsmotorer installeret på tanke og landingsskibe, men selv der blev det senere besluttet at opgive enheder af dette design.

ICE-enhed

Motoren er en enkelt mekanisme. Den består af en cylinderblok, krankmekanismedele, timingmekanisme, indsprøjtnings- og udstødningssystemer.

Forbrændingskammeret er placeret inde i cylinderblokken, hvor brændstof-luftblandingen antændes direkte, og forbrændingsprodukterne aktiverer stemplerne. Ved hjælp af et håndsvingmekanisme, energien fra brændstofforbrænding overføres til krumtapakslen. Timingsmekanismen er nødvendig for at sikre rettidig åbning og lukning af indsugnings- og udstødningsventilerne.

Driftsprincip

Når motoren startes, sprøjtes en blanding af brændstof og luft ind i cylindrene gennem indsugningsventilen og antændes af en gnist på tændrøret genereret af tændingssystemet. Under forbrændingen dannes gasser. Når der opstår termisk ekspansion, får overtrykket stemplet til at bevæge sig, hvorved krumtapakslen roteres.

Betjening af stempelmotorer er cyklisk. I en stempelforbrændingsmotors cyklus kan der være fra to til fire cyklusser. Cykler under driften af motoren gentages flere hundrede gange på et minut. Så krumtapakslen kan rotere kontinuerligt.

To-takts ICE

Når motoren starter, drives stemplet af krumtapakslens rotation. Når stemplet når nederste dødpunkt og begynder at bevæge sig opad, vil cylinderen blive forsynet med en brændstof-luftblanding.

Når du bevæger dig op, begynder stemplet at komprimere blandingen. Når stemplet når sin øverste position, vil der blive genereret en gnist. Brændstof-luftblandingen vil antændes. Ved at udvide sig vil gasserne skubbe stemplet ned.

I dette øjeblik vil udstødningsventilen åbne, hvorigennem forbrændingsprodukterne kan forlade kammeret. Så igen når det nederste dødpunkt, vil stemplet begynde sin rejse til TDC. Alle disse processer foregår i én omdrejning af krumtapakslen.

Hvornårstemplet vil begynde en ny bevægelse, indsugningsventilen åbner, og en ny del af brændstof-luftblandingen vil erstatte udstødningsgasserne. Hele processen vil starte forfra. En forbrændingsmotor med totaktsstempel laver færre bevægelser end en firetaktsmotor. Reduceret friktionstab, men genererer mere varme.

Gasfordelingsmekanismen er erstattet af et stempel. Når stemplet bevæger sig, åbner og lukker indsugnings- og udstødningsportene i cylinderblokken. Sammenlignet med en firetaktsmotor er gasudveksling i en totaktsmotor en stor ulempe. Effektivitet og kraft går tabt, når udstødningsgasser frigives.

På trods af denne ulempe ved totaktsstempelforbrændingsmotorer, bruges de i knallerter, scootere, som påhængsmotorer, i motorsave.

4-takts forbrændingsmotor

Fire-takts ICE har ingen ulemper ved en totaktsmotor. Sådanne motorer er installeret på de fleste biler og andet udstyr. Indsugningen og udstødningen af udstødningsgasser er en separat proces, og den er ikke kombineret med kompression, selvom stempelforbrændingsmotoren virker fra antændelse af blandingen. Driften af motoren er synkroniseret af gasfordelingsmekanismen - ventilerne åbner og lukker synkront med krumtapakslens hastighed. Indsugningen af brændstofblandingen udføres først efter fuldstændig udledning af udstødningsgasserne.

Fordele ved forbrændingsmotorer

Det er værd at starte med de mest populære motorer - in-linefire-cylindrede enheder. Blandt fordelene er kompakthed, lav vægt, ét cylinderhoved, høj vedligeholdelsesevne.

Blandt alle typer forbrændingsmotorer kan der også skelnes mellem boxermotorer. De er ikke særlig populære på grund af det mere komplekse design. De bruges hovedsageligt i racerbiler. Blandt fordelene - fremragende primær og sekundær balancering, og dermed det bløde arbejde. Der er mindre stress på krumtapakslen. Som følge heraf er der lidt strømtab. Motoren har et lavt tyngdepunkt, og bilen håndterer bedre.

Inline sekscylindrede motorer er perfekt afbalancerede, og selve enheden kører meget jævnt. På trods af det store antal cylindre er produktionsomkostningerne ikke særlig høje. Du kan også fremhæve vedligeholdelse.

Ulemper ved forbrændingsmotorer

Den største ulempe ved frem- og tilbagegående forbrændingsmotorer er stadig ikke toksicitet og støj, men dårlig effektivitet. I en forbrændingsmotor bruges kun 20 % af energien på selve det mekaniske arbejde. Alt andet bruges på opvarmning og andre processer. Motorer frigiver også skadelige stoffer til atmosfæren, såsom nitrogenoxider, kulilte og forskellige aldehyder.