Reciprocating internal combustion engine: kahulugan, pag-uuri at prinsipyo ng pagpapatakbo

2024 May -akda: Erin Ralphs | [email protected]. Huling binago: 2024-02-19 19:37

Para sa higit sa isang daang taon sa mundo, ang pangunahing power unit sa lahat ng mga gulong na sasakyan ay isang piston internal combustion engine. Lumilitaw sa simula ng ika-20 siglo at pinapalitan ang steam engine, ang panloob na combustion engine sa ika-21 siglo ay nananatiling pinaka kumikitang uri ng motor sa mga tuntunin ng ekonomiya at kahusayan. Tingnan natin kung paano gumagana ang ganitong uri ng internal combustion engine, kung paano ito gumagana, alamin kung ano ang iba pang mga piston engine.

Definition, ICE features

Sa proseso ng pag-unlad ng agham at teknolohiya, ang disenyo ng mga internal combustion engine ay patuloy na napabuti. Nagawa ng mga makina na patunayan ang kanilang pagiging epektibo. Ito ay kung paano lumitaw ang piston internal combustion engine at, bilang isang subspecies, carburetor at injection engine. Maaaring makilala ang mga makinang diesel, rotary piston at gas turbine unit.

Gasoline ICEs

Ang tradisyonal na piston engine ay nilagyan ng internal combustion chamber. Ito ang silindro sa loob ng bloke ng makina. Kapag ang gasolina ay nasusunog, ang enerhiya ay inilabas, na pagkatapos ay na-convert sa mekanikal na paggalaw ng crankshaft. Dahil sa paggalaw ng pagsasalin ng mga piston, na kumikilos sa sistema ng pagkonekta ng mga rod at ang crankshaft, ang flywheel ay pinaikot. Maaari kang matuto nang higit pa tungkol sa disenyo sa kaukulang GOST piston internal combustion engine.

Ang carburetor internal combustion engine ay naiiba dahil ang gumaganang pinaghalong gasolina at hangin ay inihanda sa isang espesyal na aparato - isang carburetor. Ang halo ay iniksyon sa mga cylinder sa pamamagitan ng vacuum. Pagkatapos ay sinisindihan ito ng spark plug.

Ang Injection ICE ay may mas modernong disenyo. Dito, sa halip na ang tradisyonal na mekanikal na aparato, ang sistema ng kapangyarihan ay may mga electronic nozzle. Responsable sila sa pag-iniksyon ng tumpak na dami ng gasolina nang direkta sa mga cylinder ng makina.

Diesel ICEs

Ang diesel piston internal combustion engine ay may ilang partikular na istruktura at pangunahing pagkakaiba sa mga gasoline internal combustion engine.

Kung ang isang spark mula sa isang kandila ay ginagamit para sa pag-aapoy sa isang yunit ng gasolina, kung gayon ang ibang prinsipyo ay gumagana sa mga makinang diesel at walang mga kandila maliban sa pagkinang. Ang gasolina ng diesel ay pumapasok sa mga cylinder sa pamamagitan ng mga injector, humahalo sa hangin, at pagkatapos ay ang buong timpla ay i-compress, bilang resulta kung saan ito umiinit hanggang sa temperatura ng pagkasunog.

Rotor piston

Rotary piston engine ay mahalaganaiiba sa tradisyonal na ICE. Ang mga gas ay kumikilos sa mga espesyal na bahagi at elemento. Kaya, sa ilalim ng impluwensya ng mga gas, ang movable rotor ay gumagalaw sa isang espesyal na silid sa hugis ng isang figure na walo. Ang silid ay gumaganap ng mga pag-andar ng piston, timing at crankshaft. Ang camera ay hugis na parang figure of eight.

Mga pinagsamang unit

Sa mga internal combustion engine ng gas turbine, ang thermal energy ay na-convert sa mekanikal na enerhiya dahil sa pag-ikot ng isang espesyal na rotor na may mga espesyal na blades. Ang rotor na ito ang nagtutulak sa turbine shaft.

Ang mga espesyal na piston at pinagsamang internal combustion engine (at ito ay mga gas turbine engine at rotary engine) ay maaaring ligtas na maipasok sa pulang aklat. Ngayon, tanging ang Japanese Mazda lamang ang gumagawa ng rotary piston engine. Minsan ay gumawa si Crysler ng isang pang-eksperimentong serye ng mga internal combustion engine ng gas turbine, ngunit ito ay noong 60s at wala sa mga automaker ang bumalik sa isyung ito hanggang sa araw na ito.

Sa Unyong Sobyet, ang mga internal combustion engine ng gas turbine ay na-install sa mga tangke at landing ship, gayunpaman, kahit doon ay napagpasyahan na iwanan ang mga unit ng ganitong disenyo.

ICE device

Ang makina ay iisang mekanismo. Binubuo ito ng cylinder block, crank mechanism parts, timing mechanism, injection at exhaust system.

Matatagpuan ang combustion chamber sa loob ng cylinder block, kung saan direktang nag-aapoy ang fuel-air mixture, at ang mga combustion product ang nagpapakilos sa mga piston. Sa pamamagitan ng isang pihitanmekanismo, ang enerhiya ng pagkasunog ng gasolina ay inililipat sa crankshaft. Ang mekanismo ng timing ay kinakailangan upang matiyak ang napapanahong pagbubukas at pagsasara ng mga intake at exhaust valve.

Prinsipyo ng operasyon

Kapag sinimulan ang makina, ang pinaghalong gasolina at hangin ay ini-inject sa mga cylinder sa pamamagitan ng intake valve at sinisindi ng spark sa spark plug na nabuo ng ignition system. Sa panahon ng pagkasunog, ang mga gas ay nabuo. Kapag nangyari ang thermal expansion, ang labis na presyon ay nagiging sanhi ng paggalaw ng piston, at sa gayon ay umiikot ang crankshaft.

Paikot ang operasyon ng mga piston engine. Sa cycle ng isang piston internal combustion engine, maaaring mayroong dalawa hanggang apat na cycle. Ang mga pag-ikot sa panahon ng pagpapatakbo ng motor ay paulit-ulit ng ilang daang beses sa isang minuto. Para tuloy-tuloy ang pag-ikot ng crankshaft.

Two-stroke ICE

Kapag nagsimula ang makina, ang piston ay hinihimok ng pag-ikot ng crankshaft. Kapag ang piston ay umabot sa ibabang patay na gitna at nagsimulang umakyat, ang silindro ay bibigyan ng pinaghalong gasolina-hangin.

Kapag umaangat, magsisimulang i-compress ng piston ang timpla. Kapag naabot ng piston ang pinakamataas na posisyon nito, bubuo ng spark. Ang pinaghalong gasolina-hangin ay mag-aapoy. Lumalawak, itutulak ng mga gas ang piston pababa.

Sa sandaling ito, magbubukas ang exhaust valve, kung saan maaaring lumabas sa chamber ang mga produkto ng pagkasunog. Pagkatapos ay muling maabot ang ibabang patay na sentro, magsisimula ang piston sa paglalakbay nito sa TDC. Ang lahat ng prosesong ito ay nagaganap sa isang rebolusyon ng crankshaft.

Kailanang piston ay magsisimula ng isang bagong paggalaw, ang intake valve ay magbubukas at ang isang bagong bahagi ng fuel-air mixture ay papalitan ang mga maubos na gas. Magsisimula muli ang buong proseso. Ang isang two-stroke piston internal combustion engine ay gumagawa ng mas kaunting paggalaw kaysa sa isang four-stroke. Binawasan ang pagkawala ng friction ngunit nagdudulot ng mas maraming init.

Ang mekanismo ng pamamahagi ng gas ay pinapalitan ng piston. Habang gumagalaw ang piston, bumukas at sumasara ang mga intake at exhaust port sa cylinder block. Kung ikukumpara sa isang four-stroke power unit, ang gas exchange sa isang two-stroke engine ay isang malaking disbentaha. Nawawala ang kahusayan at lakas kapag naglalabas ng mga tambutso.

Sa kabila ng kakulangang ito ng two-stroke piston internal combustion engine, ginagamit ang mga ito sa mga moped, scooter, bilang mga outboard na motor, sa mga chainsaw.

Four-stroke internal combustion engine

Four-stroke ICE ay walang disadvantages ng isang two-stroke engine. Ang ganitong mga motor ay naka-install sa karamihan ng mga kotse at iba pang kagamitan. Ang paggamit at pag-ubos ng mga maubos na gas ay isang hiwalay na proseso, at hindi ito pinagsama sa compression, kahit na ang piston internal combustion engine ay gumagana mula sa pag-aapoy ng pinaghalong. Ang pagpapatakbo ng motor ay naka-synchronize ng mekanismo ng pamamahagi ng gas - ang mga balbula ay bukas at sarado nang sabay-sabay sa bilis ng crankshaft. Ang paggamit ng pinaghalong gasolina ay isinasagawa lamang pagkatapos ng kumpletong paglabas ng mga gas na tambutso.

Mga kalamangan ng mga internal combustion engine

Sulit na magsimula sa mga pinakasikat na makina - in-lineapat na silindro na mga yunit. Kabilang sa mga pakinabang ay ang compactness, magaan ang timbang, isang cylinder head, mataas na maintainability.

Sa lahat ng uri ng internal combustion engine, maaari ding makilala ang mga boxer motor. Hindi sila masyadong sikat dahil sa mas kumplikadong disenyo. Pangunahing ginagamit ang mga ito sa mga karera ng kotse. Kabilang sa mga pakinabang - mahusay na pangunahin at pangalawang pagbabalanse, at samakatuwid ang malambot na gawain. Mayroong mas kaunting stress sa crankshaft. Bilang isang resulta, mayroong maliit na pagkawala ng kuryente. Ang makina ay may mababang sentro ng grabidad at mas mahusay ang paghawak ng kotse.

Ang mga inline na six-cylinder engine ay perpektong balanse, at ang unit mismo ay tumatakbo nang napakabagal. Sa kabila ng malaking bilang ng mga cylinder, ang gastos sa produksyon ay hindi masyadong mataas. Maaari mo ring i-highlight ang maintainability.

Mga disadvantages ng internal combustion engine

Ang pangunahing kawalan ng reciprocating internal combustion engine ay hindi pa rin toxicity at ingay, ngunit mahinang kahusayan. Sa isang panloob na combustion engine, 20% lamang ng enerhiya ang ginugugol sa aktwal na gawaing mekanikal. Ang lahat ng iba pa ay ginugol sa pagpainit at iba pang mga proseso. Naglalabas din ang mga makina ng mga mapaminsalang substance sa atmospera, gaya ng nitrogen oxides, carbon monoxide, at iba't ibang aldehydes.