Zasada działania silnika spalinowego. ICE: urządzenie, praca, wydajność

W zdecydowanej większości samochodów wykorzystywane są jako paliwo do silników olejów pochodnych. Spalanie tych substancji powoduje powstawanie gazów. W zamkniętej przestrzeni tworzą presję. Złożony mechanizm postrzega te obciążenia i przekształca je jako pierwsze ruch do przodu a następnie do rotacyjnego. Zasada działania silnika spalinowego opiera się na tym. Ponadto obrót jest już przenoszony na koła napędowe.

Tłok silnika

Jaka jest zaleta takiego mechanizmu? Co dało nową zasadę działania silnika spalinowego? Obecnie są wyposażone nie tylko w samochody osobowe, ale także w pojazdy rolnicze i ładunkowe, lokomotywy pociągowe, motocykle, motorowery i skutery. Silniki tego typu są instalowane na sprzęcie wojskowym: czołgi, transportery opancerzone, helikoptery, łodzie. Można również przywołać piły łańcuchowe, kosiarki, pompy silnikowe, stacje generatora i inne urządzenia mobilne, które wykorzystują olej napędowy, benzynę lub mieszaninę gazów.

Przed wynalezieniem zasady spalania wewnętrznego, paliwo, często stałe (węgiel, drewno opałowe), zostało spalone w oddzielnej komorze. W tym celu użyto kotła, który podgrzał wodę. Steam był głównym źródłem siły napędowej. Takie mechanizmy były masowe i ogólne. Byli wyposażeni w lokomotywy, lokomotywy i statki. Wynalazek silnika spalinowego umożliwił znaczne zmniejszenie wymiarów mechanizmów.

System

Gdy silnik stale pracuje z cyklicznymi procesami. Muszą być stabilne i zachodzić przez ściśle określony okres czasu. Ten warunek zapewnia nieprzerwane działanie wszystkich systemów.

W silnikach wysokoprężnych paliwo nie jest wstępnie przygotowane. Układ zasilania paliwem dostarcza go ze zbiornika i jest podawany pod wysokim ciśnieniem do cylindrów. Benzyna na drodze zmieszana z powietrzem.

Zasada działania silnika spalinowego jest taka, że ​​układ zapłonowy zapala tę mieszaninę, a mechanizm korbowy przyjmuje, przekształca i przenosi energię gazów do przekładni. System dystrybucji gazu uwalnia produkty spalania z cylindrów i zabiera je na zewnątrz pojazdu. Po drodze dźwięk wydechowy jest zredukowany.

System smarowania zapewnia możliwość obracania ruchomych części. Jednak powierzchnie tarcia nagrzewają się. Układ chłodzenia upewnia się, że temperatura nie przekracza dopuszczalnych wartości. Chociaż wszystkie procesy zachodzą w trybie automatycznym, nadal wymagają monitorowania. Jest to zapewnione przez system kontroli. Przesyła dane do konsoli w kabinie kierowcy.

Urządzenie silnika spalinowego

Raczej skomplikowany mechanizm musi mieć ciało. W nim zamontowane są główne węzły i jednostki. Dodatkowe wyposażenie dla systemów zapewniających jego normalną pracę znajduje się w pobliżu i jest zamontowane na usuwalnych elementach złącznych.

W bloku cylindrów znajduje się mechanizm korbowy. Główny ładunek spalonego paliwa gazowego jest przenoszony na tłok. Jest on połączony z wałem korbowym za pomocą wału korbowego, który przekształca ruch translacyjny na obrotowy.

Również w bloku umieszczony jest cylinder. Na jego wewnętrznej płaszczyźnie porusza się tłok. Na nim wycina się rowki, w których znajdują się pierścienie uszczelniające. Jest to konieczne, aby zminimalizować lukę między płaszczyznami i utworzyć kompresję.

Od góry do obudowy mocuje się głowica cylindra. Jest zamontowany mechanizm dystrybucji gazu. Składa się z szybu z mimośrodami, wahaczy i zaworów. Ich alternatywne otwieranie i zamykanie zapewnia wlot paliwa do cylindra i uwalnianie, a następnie zużyte produkty spalania.

Na dno obudowy jest zamontowana paleta bloku cylindrów. Olej płynie tam po nasmarowaniu trących się połączeń komponentów i zespołów. Wewnątrz silnika znajdują się kanały, przez które krąży płyn chłodzący.

Zasada działania silnika spalinowego

Istotą tego procesu jest przekształcenie jednego rodzaju energii w inny. Dzieje się tak podczas spalania paliwa w zamkniętej przestrzeni cylindra silnika. Gazy uwalniane podczas tego procesu rozszerzają się i powstaje nadciśnienie wewnątrz przestrzeni roboczej. Jest postrzegany przez tłok. Może poruszać się w górę i w dół. Tłok jest połączony z wałem korbowym za pomocą korbowodu. W gruncie rzeczy są to główne elementy mechanizmu korbowego - głównej jednostki odpowiedzialnej za konwersję energii chemicznej paliwa na ruch obrotowy wałek.

Zasada działania silnika spalinowego opiera się na przemiennych zmianach cyklu. Przy ruchu w dół tłoka praca jest wykonywana - wał korbowy obraca się pod pewnym kątem. Masywne koło zamachowe jest przymocowane do jednego z jego końców. Po przyspieszeniu porusza się z powodu bezwładności, co powoduje zmianę wału korbowego. Teraz pręt popycha tłok do góry. Zajmuje pozycję roboczą i jest ponownie gotowy do podjęcia energii zapalonego paliwa.

Funkcje specjalne

Zasada działania silnika spalinowego w samochodach osobowych jest często oparta na konwersji energii z palnej benzyny. Samochody ciężarowe, ciągniki i pojazdy specjalne są głównie wyposażone w silniki Diesla. Nawet jako paliwo można stosować gaz skroplony. Silniki Diesla nie mają systemy zapłonu. Rozpalaj paliwo pochodzi z ciśnienia wytwarzanego w komorze roboczej cylindra.

Cykl roboczy może być wykonywany w jednym lub dwóch obrotach wału korbowego. W pierwszym przypadku występują cztery cykle: wlot paliwa i jego zapłon, ruch roboczy, sprężanie i spaliny. Dwusuwowy silnik spalinowy wykonuje pełny cykl w jednym obrocie wału korbowego. W tym przypadku za jednym pociągnięciem następuje wlot paliwa i jego kompresja, a po drugim zapłon, skok roboczy i wydatek spalin. Rolę mechanizmu dystrybucji gazu w silnikach tego typu pełni tłok. Poruszając się w górę iw dół, naprzemiennie otwiera okna wlotu i wylotu paliwa.

Oprócz silników tłokowych o ruchu posuwisto-zwrotnym istnieją również silniki turbinowe, strumieniowe i kombinowane silniki wewnętrznego spalania. Konwersja energii paliwa do nich w ruchu do przodu pojazdu odbywa się zgodnie z innymi zasadami. Silnik urządzenia i systemy pomocnicze również znacznie się różnią.

Straty

Pomimo tego, że silnik spalinowy charakteryzuje się niezawodnością i stabilnością pracy, jego wydajność nie jest wystarczająco wysoka, jak może się wydawać na pierwszy rzut oka. W pomiarze matematycznym wydajność silnika o spalaniu wewnętrznym wynosi średnio 30-45%. Sugeruje to, że większość energii paliwa palnego jest zużywana na biegu jałowym.

Wydajność najlepszych silników benzynowych może wynosić tylko 30%. I tylko masywne ekonomiczne silniki diesla, które mają wiele dodatkowych mechanizmów i systemów, mogą skutecznie zamienić do 45% energii paliwa pod względem mocy i użytecznej pracy.

Urządzenie silnika spalinowego nie eliminuje strat. Część paliwa nie ma czasu na spalanie i wychodzi ze spalinami. Kolejną stratą jest zużycie energii w celu pokonywania różnego rodzaju odporności podczas tarcia powierzchni współpracujących części komponentów i mechanizmów. A część jego jest wydawana na uruchamianie układów silnika, zapewniając jego normalną i nieprzerwaną pracę.