Двигател с вътрешно горене

двигател с вътрешно горене

Предназначение на двигател с вътрешно горене

В момента двигателят с вътрешно горене е основният тип автомобилни двигатели. Двигателят с вътрешно горене, кратко име – ICE е топлинен двигател, който превръща химическата енергия на горивото в механична работа. Различават се следните основни видове двигатели с вътрешно горене. Бутало, ротационно бутало и газова турбина. От представените типове двигатели най-често се среща бутален двигател с вътрешно горене. Поради което устройството и принципът на работа се разглеждат като се използва неговият пример. Предимствата на въртящия се двигател с вътрешно горене, който осигури широкото му използване са. Автономност, гъвкавост, ниска цена, компактност, ниско тегло, способността за бързо стартиране, много гориво. В същото време двигателите с вътрешно горене имат редица съществени недостатъци, които включват. Високо ниво на шум, висока скорост на въртене на коляновия вал, токсичност на отработените газове, нисък ресурс, ниска ефективност.

Устройството на двигател с вътрешно горене

В зависимост от вида на използваното гориво се разграничават бензиновите и дизеловите двигатели. Алтернативните горива, използвани в двигателите с вътрешно горене, са природен газ, алкохолни горива – метанол и етанол, водород. Водородният двигател от гледна точка на екологията е перспективен, тъй като не създава вредни емисии. Заедно с ICE, водородът се използва за създаване на електрическа енергия в горивните клетки на автомобилите. Буталният двигател с вътрешно горене включва корпус, два механизма и редица системи. Всмукване, гориво, запалване, смазване, охлаждане, изпускателна система и система за управление. Корпусът на двигателя комбинира блока на цилиндъра и главата на цилиндъра. Коляновия механизъм преобразува възвратно-постъпателното движение на буталото в въртящо движение на коляновия вал. Газо разпределителният механизъм осигурява навременното подаване на въздух или гориво-въздушна смес към цилиндрите и отделянето на отработени газове.

Действие на двигател с вътрешно горене

Всмукателната система е проектирана да подава въздух към двигателя. Горивната система доставя гориво към двигателя. Съвместната работа на тези системи осигурява образуването на гориво-въздушна смес. Системата за гориво се основава на инжекционна система. Системата за запалване осигурява принудително запалване на гориво-въздушната смес в бензиновите двигатели. Самозапалването на смес се случва при дизелови двигатели. Смазочната система изпълнява функцията за намаляване на триенето между чифтосващите се части на двигателя. Охлаждането на частите на двигателя, загряти в резултат на работа, се осигурява от охладителната система. Важните функции за отстраняване на отработените газове от цилиндрите на двигателя, намаляване на техния шум и токсичност са предписани в изпускателната система.

Работа на двигателя с вътрешно горене

Системата за управление на двигателя осигурява електронно управление на работата на двигателните системи с вътрешно горене. Принципът на работа на двигателя с вътрешно горене се основава на ефекта на топлинно разширение на газовете. Което се получава при изгарянето на гориво-въздушната смес и осигурява движението на буталото в цилиндъра. Работата на буталния двигател с вътрешно горене се извършва циклично. Всеки работен цикъл се осъществява при два оборота на коляновия вал и включва четири цикъла. Вход, компресия, ход и изпускател. По време на всмукателните и работните удари буталото се движи надолу, а ходовете на компресия и изпускане се движат нагоре. Работните цикли във всеки от цилиндрите на двигателя не съвпадат във фаза. Което осигурява равномерна работа на двигателя с вътрешно горене. При някои проекти на двигатели с вътрешно горене работният цикъл се реализира в два цикъла, компресия и ход.

Принцип на действие на двигател с вътрешно горене

При всмукателния ход, всмукателните и горивните системи осигуряват образуването на смес от гориво-въздух. В зависимост от дизайна, сместа се образува във всмукателния колектор или директно в горивната камера. При отваряне на всмукателните клапани на газо разпределителния механизъм въздухът или гориво-въздушната смес се подава в горивната камера поради разреждането, което възниква при движение на буталото. При компресионния ход всмукателните клапани се затварят и сместа въздух-гориво се компресира в цилиндрите на двигателя. Ходът на удара се придружава от запалване на гориво-въздушната смес. В резултат на пожара се образува голямо количество газове, които натискат буталото и го карат да се движи надолу. Движението на буталото през коляновия механизъм се преобразува във въртеливо движение на коляновия вал, което след това се използва за придвижване на автомобила.

Коефицент на ефективност на двигател с вътрешно горене

При изпускателния ход изпускателните клапани на газо разпределителния механизъм се отварят. А отработените газове се отстраняват от цилиндрите към изпускателната система, където се почистват, охлаждат и намаляват шума. Тогава газовете влизат в атмосферата. Разгледаният принцип на работа на двигателя с вътрешно горене ни позволява да разберем защо двигателят с вътрешно горене има малък коефициент на ефективност – около 40 %. В определен момент от време, като правило, полезна работа се извършва само в един цилиндър, а в останалите, те осигуряват тактове с часовник. Всмукване, компресия и освобождаване.