Motor cu combustie internă alternativă: definiție, clasificare și principiu de funcționare

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-02-19 18:21

De mai bine de o sută de ani în lume, principala unitate de putere a tuturor vehiculelor cu roți a fost un motor cu combustie internă cu piston. Aparut la inceputul secolului XX si inlocuind motorul cu abur, motorul cu ardere interna in secolul XXI ramane cel mai profitabil tip de motor din punct de vedere economic si eficient. Să aruncăm o privire mai atentă la modul în care funcționează acest tip de motor cu ardere internă, cum funcționează, aflăm ce sunt alte motoare cu piston.

Definiție, funcții ICE

În procesul de dezvoltare a științei și tehnologiei, designul motoarelor cu ardere internă a fost îmbunătățit constant. Motoarele au reușit să-și demonstreze eficiența. Așa au apărut motoarele cu piston și, ca subspecie, motoarele cu carburator și injecție. Pot fi distinse motoarele diesel, pistonul rotativ și turbinele cu gaz.

ICE-uri pe benzină

Motorul tradițional cu piston este echipat cu o cameră de ardere internă. Acesta este cilindrul din interiorul blocului motor. Când combustibilul arde, se eliberează energie, care este apoi transformată în mișcare mecanică a arborelui cotit. Datorită mișcării de translație a pistoanelor, care acționează asupra sistemului de biele și arborelui cotit, volantul este rotit. Puteți afla mai multe despre design în motorul cu ardere internă cu piston GOST corespunzător.

Motorul cu ardere internă cu carburator este diferit prin aceea că amestecul de lucru de combustibil și aer este pregătit într-un dispozitiv special - un carburator. Amestecul este injectat în cilindri prin vid. Este apoi aprins de bujie.

Injection ICE are un design mai modern. Aici, în locul dispozitivului mecanic tradițional, sistemul de alimentare are duze electronice. Aceștia sunt responsabili pentru injectarea unor cantități precise de combustibil direct în cilindrii motorului.

ICE-uri diesel

Motorul diesel cu piston cu ardere internă are anumite diferențe structurale și fundamentale față de motoarele cu ardere internă pe benzină.

Dacă o scânteie de la o lumânare este folosită pentru aprindere într-o unitate pe benzină, atunci un principiu diferit funcționează în motoarele diesel și nu există lumânări, cu excepția strălucirii. Motorina intră în cilindri prin injectoare, se amestecă cu aerul, iar apoi întregul amestec este comprimat, drept urmare se încălzește până la temperatura de ardere.

Piston rotor

Motor cu piston rotativ esențialdiferă de ICE tradițională. Gazele acționează asupra pieselor și elementelor speciale. Deci, sub influența gazelor, rotorul mobil se mișcă într-o cameră specială în formă de opt. Camera îndeplinește funcțiile de pistoane, distribuție și arbore cotit. Camera are forma unui opt.

unități combinate

În motoarele cu combustie internă cu turbină cu gaz, energia termică este transformată în energie mecanică datorită rotației unui rotor special cu palete speciale. Acest rotor antrenează arborele turbinei.

Motoarele speciale cu piston și combinate cu ardere internă (și acestea sunt motoare cu turbină cu gaz și motoare rotative) pot fi introduse în siguranță în cartea roșie. Astăzi, doar Mazda japoneza produce un motor cu piston rotativ. Crysler a produs odată o serie experimentală de motoare cu combustie internă cu turbine cu gaz, dar aceasta a fost în anii 60 și niciunul dintre producătorii de automobile nu a revenit la această problemă până în prezent.

În Uniunea Sovietică, motoarele cu ardere internă cu turbine cu gaz au fost instalate pe tancuri și nave de debarcare, cu toate acestea, chiar și acolo s-a decis ulterior să se abandoneze unitățile cu acest design.

dispozitiv ICE

Motorul este un singur mecanism. Se compune dintr-un bloc cilindric, componente ale mecanismului manivelei, mecanism de sincronizare, sisteme de injecție și evacuare.

Camera de ardere este situată în interiorul blocului cilindri, unde amestecul combustibil-aer este aprins direct, iar produsele de ardere acţionează pistoanele. Prin intermediul unei manivelemecanism, energia arderii combustibilului este transferată arborelui cotit. Mecanismul de sincronizare este necesar pentru a asigura deschiderea și închiderea în timp util a supapelor de admisie și evacuare.

Principiul de funcționare

Când motorul este pornit, un amestec de combustibil și aer este injectat în cilindri prin supapa de admisie și aprins de o scânteie pe bujie generată de sistemul de aprindere. În timpul arderii se formează gaze. Când are loc dilatarea termică, presiunea în exces face ca pistonul să se miște, rotind astfel arborele cotit.

Funcționarea motoarelor cu piston este ciclică. În ciclul unui motor cu ardere internă cu piston, pot exista de la două până la patru cicluri. Ciclurile în timpul funcționării motorului se repetă de câteva sute de ori într-un minut. Deci arborele cotit se poate roti continuu.

ICE în doi timpi

Când pornește motorul, pistonul este antrenat de rotația arborelui cotit. Când pistonul atinge punctul mort inferior și începe să se miște în sus, cilindrul va fi alimentat cu un amestec combustibil-aer.

La deplasarea în sus, pistonul va începe să comprime amestecul. Când pistonul ajunge în poziția de sus, va fi generată o scânteie. Amestecul combustibil-aer se va aprinde. În extindere, gazele vor împinge pistonul în jos.

În acest moment se va deschide supapa de evacuare prin care produsele de ardere pot ieși din cameră. Apoi, atingând din nou punctul mort inferior, pistonul își va începe călătoria către PMS. Toate aceste procese au loc într-o singură rotație a arborelui cotit.

Cândpistonul va începe o nouă mișcare, supapa de admisie se va deschide și o nouă porțiune din amestecul combustibil-aer va înlocui gazele de eșapament. Întregul proces va începe de la capăt. Un motor cu ardere internă cu piston în doi timpi face mai puține mișcări decât unul în patru timpi. Pierderi reduse prin frecare, dar generează mai multă căldură.

Mecanismul de distribuție a gazului este înlocuit cu un piston. Pe măsură ce pistonul se mișcă, orificiile de admisie și evacuare din blocul cilindrilor se deschid și se închid. În comparație cu o unitate de putere în patru timpi, schimbul de gaz într-un motor în doi timpi este un dezavantaj major. Eficiența și puterea se pierd atunci când gazele de eșapament sunt eliberate.

În ciuda acestui dezavantaj al motoarelor cu ardere internă cu piston în doi timpi, acestea sunt folosite la mopede, scutere, ca motoare exterioare, în drujbă.

Motor cu ardere internă în patru timpi

ICE în patru timpi nu are dezavantajele unui motor în doi timpi. Astfel de motoare sunt instalate pe majoritatea mașinilor și a altor echipamente. Admisia și evacuarea gazelor de eșapament este un proces separat și nu este combinat cu compresia, deși motorul cu ardere internă cu piston funcționează de la aprinderea amestecului. Funcționarea motorului este sincronizată de mecanismul de distribuție a gazului - supapele se deschid și se închid sincron cu turația arborelui cotit. Admisia amestecului de combustibil se efectuează numai după ieșirea completă a gazelor de eșapament.

Avantajele motoarelor cu ardere internă

Merită să începeți cu cele mai populare motoare - în linieunități cu patru cilindri. Printre avantaje se numără compactitatea, greutatea redusă, o chiulasă, mentenabilitatea ridicată.

Dintre toate tipurile de motoare cu ardere internă se pot distinge și motoarele boxer. Nu sunt foarte populare din cauza designului mai complex. Sunt utilizate în principal în mașinile de curse. Printre avantaje - echilibrare primară și secundară excelentă și, prin urmare, munca moale. Există mai puțin stres pe arborele cotit. Ca urmare, există o pierdere mică de putere. Motorul are un centru de greutate scăzut, iar mașina se descurcă mai bine.

Motoarele cu șase cilindri în linie sunt perfect echilibrate, iar unitatea în sine funcționează foarte bine. În ciuda numărului mare de cilindri, costul de producție nu este foarte mare. De asemenea, puteți evidenția mentenabilitatea.

Dezavantajele motoarelor cu ardere internă

Principalul dezavantaj al motoarelor cu combustie internă alternativă nu este încă toxicitatea și zgomotul, ci eficiența slabă. Într-un motor cu ardere internă, doar 20% din energie este cheltuită pentru lucrul mecanic propriu-zis. Toate celel alte sunt cheltuite pentru încălzire și alte procese. Motoarele eliberează, de asemenea, substanțe nocive în atmosferă, cum ar fi oxizi de azot, monoxid de carbon și diverse aldehide.