Ήταν συγκεκριμένα μεταφορά. Έτρωγε ένα μείγμα υγρού καυσίμου και αέρα, και με φειδώ. Η ταχύτητα περιστροφής του άξονα ήταν 4-5 φορές μεγαλύτερη από αυτή των κινητήρων αερίου και η ισχύς του λίτρου (hp/l) ήταν διπλάσια. Υπήρχε λιγότερη μάζα ανά μονάδα ισχύος.

Οι πρώτοι κινητήρες Benz είχαν ταχύτητα άξονα που δεν υπερέβαινε τις 400 σ.α.λ. και η Benz δικαιολογούσε αυτή τη βραδύτητα από την αντοχή και την αθόρυβη λειτουργία του κινητήρα. Ο μηχανισμός του στρόφαλου παρέμενε ανοιχτός, σαν ακίνητοι κινητήρες. Το πιο ενδιαφέρον πράγμα για τον κινητήρα Benz είναι η ηλεκτρική ανάφλεξη του μείγματος, η οποία είναι βασικά ίδια με τους σημερινούς κινητήρες. Δυστυχώς, λειτούργησε πολύ ασταθή.

Αυξημένη ισχύς κινητήρα

Η αύξηση της ισχύος του κινητήρα και συνεπώς της ταχύτητας του οχήματος δεν ήταν τόσο εύκολη. Εάν αυξήσετε τη διάμετρο του κυλίνδρου, οι δυνάμεις που ασκούνται στα τοιχώματά του και στο τμήμα αυξάνονται μηχανισμός στροφάλου. Εάν αυξήσετε το μήκος διαδρομής του εμβόλου, ο κύλινδρος καθίσταται δύσκολο να τοποθετηθεί στο αυτοκίνητο και οι διαστάσεις των εξαρτημάτων του στροφάλου αυξάνονται. Και στις δύο περιπτώσεις ο κινητήρας γίνεται βαρύτερος. Αυτές οι συνθήκες οδήγησαν τους σχεδιαστές στην ιδέα του πολλαπλασιασμού του αριθμού των κυλίνδρων. Η Daimler κατασκεύασε τους πρώτους κινητήρες της με δικύλινδρους (σε σχήμα U) κινητήρες και το 1891 κατασκεύασε τον πρώτο τετρακύλινδρο.

Η αύξηση του αριθμού των κυλίνδρων όχι μόνο έκανε τον κινητήρα πιο συμπαγή ενώ η ισχύς του αυξήθηκε, αλλά και τον έκανε να λειτουργεί πιο ομαλά. Σε έναν τετρακύλινδρο κινητήρα, κάθε διαδρομή ισχύος είναι μισή περιστροφή στροφαλοφόρος άξων, ενώ ένα κυλινδρικός κινητήρας- δύο στροφές. Ταυτόχρονα, ο σχεδιασμός και η συναρμολόγηση ενός κινητήρα με πολλούς κυλίνδρους είναι πιο περίπλοκες παραμορφώσεις και εκτροπή του άξονα. Ήταν απαραίτητο να εισαχθούν αντίβαρα σε αυτό, να αυξηθεί ο αριθμός των στηριγμάτων του και να εγκατασταθεί ένας βοηθητικός άξονας εξισορρόπησης κοντά.

Μέχρι το τέλος του αιώνα, πολλές εταιρείες παρήγαγαν ταυτόχρονα μονοκύλινδρους, δύο και τετρακύλινδρους κινητήρες. Προσπαθήσαμε να χρησιμοποιήσουμε τους ίδιους κυλίνδρους σε όλους τους κινητήρες της εταιρείας για να προσαρμοστούμε μαζική παραγωγήκαι απλοποιήστε την αντικατάστασή τους σε περίπτωση βλάβης. Προσπάθησαν επίσης να κάνουν την κυλινδροκεφαλή αφαιρούμενη (όπως γίνεται τώρα) για να διευκολύνουν τη συναρμολόγηση του κινητήρα και τη συντήρηση της βαλβίδας, αλλά δεν μπόρεσαν να επιτύχουν στεγανότητα του κενού μεταξύ της κεφαλής και του κυλίνδρου. Η θέρμανση προκάλεσε παραμόρφωση της κεφαλής, η στεγανότητα έσπασε. Μετά άρχισαν να ρίχνουν τον κύλινδρο μαζί με την κεφαλή και για πρόσβαση στις βαλβίδες έφτιαχναν καταπακτές με βύσματα με σπείρωμα. Το casting αποδείχθηκε περίπλοκο. Ως εκ τούτου, το τζάκετ υδρόψυξης ήταν αφαιρούμενο (εξ ου και το όνομά του), από ορείχαλκο ή χαλκό. Στερεώθηκε με βίδες.

Σημαντική θέση κατείχε το σύστημα διανομής, δηλαδή η πλήρωση των κυλίνδρων με ένα εύφλεκτο μείγμα και ο καθαρισμός τους από αέρια. Σε όλους τους πρώιμους κινητήρες, το μείγμα εγχύθηκε στον κύλινδρο από μια αυτόματη βαλβίδα οπής - μια "πλάκα" σε μια ράβδο σαν αναποδογυρισμένο μανιτάρι. Το σχήμα της βαλβίδας είναι παρόμοιο με το τρέχον, άνοιξε λόγω του κενού στον κύλινδρο κατά τη διάρκεια της διαδρομής εισαγωγής και τον υπόλοιπο χρόνο διατηρήθηκε στην κλειστή θέση από ένα ελατήριο και πίεση στον κύλινδρο. Παρά τη συχνή εμπλοκή, η απλότητα του σχεδιασμού μιας τέτοιας βαλβίδας προσέλκυσε ειδικούς μέχρι τα πρώτα χρόνια του 20ού αιώνα. Και στη συνέχεια, με αύξηση της ταχύτητας περιστροφής του άξονα, άλλαξαν σε μια ελεγχόμενη βαλβίδα.

Από την αρχή η βαλβίδα εξαγωγής ελεγχόταν σαν καρούλι ατμομηχανή, χρησιμοποιώντας ένα εκκεντρικό και πρόσφυση. Με την εγκατάλειψη της αυτόματης βαλβίδας και την αύξηση του αριθμού των κυλίνδρων αυξήθηκε και ο αριθμός των εκκεντρικών. Αυτό ώθησε τους σχεδιαστές να σκεφτούν έναν μόνο άξονα με έκκεντρα αντί για εκκεντρικά, που κινείται από τον στροφαλοφόρο άξονα. Τα έκκεντρα τοποθετήθηκαν έτσι ώστε οι προεξοχές τους να ανυψώνουν τα στελέχη της βαλβίδας την κατάλληλη στιγμή. Στο περαιτέρω κίνησηΤο έκκεντρο ελατήριο κράτησε τη βαλβίδα κλειστή. Ο σχεδιασμός του μηχανισμού διανομής απέκτησε ένα σχέδιο που έχει επιβιώσει μέχρι σήμερα. Για να αντισταθμίσει τις ατέλειες των καρμπυρατέρ εκείνης της εποχής, δόθηκε σε αυτόν τον μηχανισμό μια ακόμη λειτουργία: ο οδηγός μπορούσε να χρησιμοποιήσει έναν ειδικό (άλλο!) μοχλό - έναν διακόπτη για αλλαγή ταχύτητας εκκεντροφόρος άξοναςκαι αφαιρέστε τα έκκεντρα από κάτω από τις βαλβίδες και σταματήστε προσωρινά τη δράση τους.

Αν και θα φαινόταν Μηχανή αυτοκινήτουΣε αντίθεση με το σταθερό, ήταν δυνατό να το ψύξετε με μια ροή επερχόμενου αέρα οι σχεδιαστές πολύ σύντομα κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι μεγαλύτερη αποτελεσματικότηταυδρόψυξη. Πέρασε από μια σειρά από στάδια ανάπτυξης έως ότου πολλαπλασιάστηκαν τα σερπεντίνια καλοριφέρ, μερικές φορές περικυκλώνοντας ολόκληρο το καπό του κινητήρα. Τα πηνία, παρά τον όγκο, τη μεγάλη μάζα και τις πιθανές αστοχίες τους, κράτησαν περίπου 15 χρόνια. Το μοντέλο Mercedes (1901) ήταν το πρώτο που χρησιμοποίησε το γνωστό πλέον σωληνωτό ή κυψελωτό ψυγείο με μεγάλη επιφάνεια ψύξης, το οποίο άλλαξε την εμφάνιση του αυτοκινήτου. Στα τέλη του 19ου αιώνα εμφανίστηκαν αντλίες νερού που περιστρέφονταν με στροφαλοφόρο άξονα. Για να φυσήξει αέρας μέσα από το ψυγείο, ειδικά κατά την αργή οδήγηση, χρησιμοποιήθηκε ένας ανεμιστήρας, που βρισκόταν πίσω από το ψυγείο ή σε συνδυασμό με τον σφόνδυλο του κινητήρα (στην περίπτωση αυτή, τοποθετήθηκε ένα περίβλημα κάτω από τον κινητήρα για να σφραγίσει το διαμέρισμα του κινητήρα).

Στις αρχές του 20ου αιώνα καθιερώθηκε το σύστημα λίπανσης με πιτσιλίσματα κινητήρα. Οι σέσουλες στις κάτω κεφαλές των μπιελών αναδεύονταν το λάδι που γέμιζε τον στροφαλοθάλαμο, με τις σταγόνες του να λιπαίνουν τους κυλίνδρους και τα ρουλεμάν. Για τη λίπανση των άλλων μηχανισμών του αυτοκινήτου, προοριζόταν μια ολόκληρη μπαταρία «σταγονόμετρου», η οποία βρισκόταν στο μπροστινό μέρος ή στο πλάι του αμαξώματος. Κατά διαστήματα ο οδηγός ή ο βοηθός του πάτησαν τα κουμπιά του σταγονόμετρου.

Κατά την ανάπτυξη συσκευών που σχεδιάστηκαν για την παροχή του μείγματος στους κυλίνδρους και την ανάφλεξή του, ήταν απαραίτητο να έρθουμε σε επαφή με σχετικά νέους επιστημονικούς κλάδους: ηλεκτρολογία, αέριο και υδροδυναμική.

Πολύ πριν από την εμφάνιση των αυτοκινήτων, το πιστόλι ψεκασμού ήταν γνωστό. Άξιζε να το τοποθετήσετε στη διαδρομή της βενζίνης από το ρεζερβουάρ προς τον κινητήρα και το κενό στους κυλίνδρους κατά τη διάρκεια της διαδρομής εισαγωγής θα δημιουργούσε ρεύμα αέρα και θα ψεκάζε τη βενζίνη. Ανακατεύοντας με αέρα, σχημάτισε ένα εύφλεκτο μείγμα. Ωστόσο, οι σχεδιαστές πίστευαν ότι ένα τέτοιο σχέδιο «κουρέα» ήταν πολύ λεπτό για τους ακατέργαστους κινητήρες της εποχής.

Η εμφάνιση των καρμπυρατέρ

Επινοήθηκαν διάφορα περίπλοκα καρμπυρατέρ. Η λειτουργία του καρμπυρατέρ Marcus μοιάζει με τη διαδικασία ψεκασμού χρώματος από πινέλο (εξ ου και η ονομασία brush carburetor). Σε ένα καρμπυρατέρ Benz που αναδεύεται, ο αέρας διοχετεύτηκε μέσω του πάχους της βενζίνης στο ρεζερβουάρ. Το στρώμα της βενζίνης έγινε λεπτότερο καθώς καταναλώθηκε και το μείγμα έγινε λιγότερο κορεσμένο. Η συσκευή λειτουργούσε κανονικά μόνο στην αρχή του ταξιδιού. Εγκατέλειψαν το καρμπυρατέρ με φυτίλι, γιατί λόγω της υποπίεσης στον κύλινδρο, μερικές φορές αναρροφήθηκαν τα ίδια τα φυτίλια και σταματούσε ο κινητήρας. Όταν χρησιμοποιούσε καρμπυρατέρ επιφάνειας, ο οδηγός έπρεπε να παρακολουθεί συνεχώς τη στάθμη της βενζίνης.

Αφού απέτυχαν να επιτύχουν το επιθυμητό αποτέλεσμα, οι σχεδιαστές στράφηκαν στο πιστόλι ψεκασμού που είχε απορριφθεί. Το καρμπυρατέρ ψεκασμού Daimler και Maybach αποτελούνταν από έναν πλωτήρα και θαλάμους ανάμειξης. Μια σταθερή στάθμη καυσίμου διατηρήθηκε αυτόματα στο θάλαμο πλωτήρα. Χάρη στο κενό, η βενζίνη βγήκε από το ακροφύσιο του θαλάμου ανάμειξης, σαν από ένα μπουκάλι ψεκασμού, σε ένα ψεκασμένο ρεύμα. Αυτό το σχέδιο έχει, καταρχήν, επιβιώσει μέχρι σήμερα.

Συστήματα ανάφλεξης

Ποικιλία εποικοδομητικές λύσειςΑυτό είναι επίσης χαρακτηριστικό για συστήματα πρώιμης ανάφλεξης. Η «αποτελεσματικότητά» τους αποδεικνύεται από τις λέξεις «Καλή ανάφλεξη!» με τις οποίες κάποτε οι αυτοκινητιστές χαιρετούσαν ο ένας τον άλλον. Και τώρα μεταξύ των οδηγών ο όρος "μακριά ανάφλεξη" (ρυμούλκηση αποτυχημένου αυτοκινήτου) έχει διατηρηθεί.

Λενουάρ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣήταν τόσο ατελείς που το πρώτο αυτοκίνητο Benz που ήταν εξοπλισμένο με αυτά μπορούσε να λειτουργήσει μόνο σε πολύ επίπεδους δρόμους, σε ξηρό καιρό και κοντά σε σταθμός ανεφοδιασμούή να έχετε μια προμήθεια ξηρών στοιχείων Bunsen "στο σκάφος". Προσπάθησαν να τα αντικαταστήσουν με δυναμό, αλλά δεν λειτούργησε σε χαμηλές ταχύτητες. Για να εκκινήσετε τον κινητήρα, ήταν απαραίτητο να περιστρέψετε με το χέρι πολύ έντονα τον άξονά του ή να επιταχύνετε το αυτοκίνητο με κάποιο τρόπο. Μπαταρία οξέοςήταν ακόμα πολύ βαρύς, ενεργειακά αδύναμος και χειροτέρευε από το κούνημα.

Πολλές αυτοκινητοβιομηχανίες προσελκύθηκαν από την «μαγνητική ανάφλεξη» που εφευρέθηκε το 1895 από τον Γερμανό ηλεκτρολόγο μηχανικό Robert Bosch (1861 -1942). Αυτό το σύστημα παρήγαγε ρεύμα μετακινώντας έναν οπλισμό σε ένα ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ των πόλων ενός μαγνήτη. Τη στιγμή του μεγαλύτερου ρεύματος ηλεκτρικό κύκλωμαη ώθηση που οδηγούσε η άγκυρα σκίστηκε. Η ρήξη σημειώθηκε στον θάλαμο καύσης. Εμφανίστηκε μια σπίθα που άναψε το μείγμα. Το σύστημα λειτουργούσε αξιόπιστα εάν οι στροφές του κινητήρα δεν ξεπερνούσαν τις 300 σ.α.λ.

G. Daimler και V. Maybach, που επεδίωξαν υψηλή ταχύτητακινητήρα, κανένα από τα τότε ηλεκτρικά συστήματαη ανάφλεξη δεν ήταν ικανοποιητική. Ως εκ τούτου, μέχρι το τέλος του 19ου αιώνα, τα αυτοκίνητα Daimler χρησιμοποιούσαν έναν σωλήνα λάμψης πλατίνας, παρά το υψηλό κόστος, τον κίνδυνο πυρκαγιάς και το γεγονός ότι συχνά προκαλούσε πρόωρη ανάφλεξη του μείγματος. Στη Γερμανία, ετοιμάστηκε ένα νομοσχέδιο για την απαγόρευση της ανάφλεξης με λάμψη. Η Daimler ήταν η πρώτη που χρησιμοποίησε αυτοκίνητο παραγωγήςμια μαγνητοηλεκτρική μηχανή με δύο περιελίξεις οπλισμού που προτείνει ο R. Bosch. Ονομάστηκε «μαγνήτης υψηλής τάσης». Κατέστησε δυνατή την επίτευξη αξιόπιστης ανάφλεξης και δεν εξαρτιόταν από την ταχύτητα του κινητήρα. Τα αυτοκίνητα που κινούνταν με μαγνήτη άντεξαν μέχρι τη δεκαετία του 1930.

Έτσι δημιουργήθηκε βήμα-βήμα ο κινητήρας του αυτοκινήτου. Η ισχύς του αυξήθηκε στις αρχές του 20ου αιώνα δεκάδες φορές και η ειδική του ισχύς αυξήθηκε κατά 7 φορές, κατανάλωση καυσίμου ανά 1 λίτρο. Με. κατά το ήμισυ. Ομοιότητες με σταθεροί κινητήρεςσχεδόν χαμένα, εκτός από τα πιο γενικά.

Πρώτος κινητήρας εσωτερικής καύσης(ICE) εφευρέθηκε από τον Γάλλο μηχανικό Lenoir το 1860. Αυτή η μηχανή ήταν από πολλές απόψεις ίδια με μια ατμομηχανή, που λειτουργούσε με φωτίζον αέριο σε δίχρονο κύκλο χωρίς συμπίεση. Η ισχύς ενός τέτοιου κινητήρα ήταν περίπου 8 hp, η απόδοση ήταν περίπου 5%. Αυτός ο κινητήρας Lenoir ήταν πολύ ογκώδης και επομένως δεν βρήκε περαιτέρω χρήση.

7 χρόνια αργότερα, ο Γερμανός μηχανικός N. Otto (1867) δημιούργησε έναν 4χρονο κινητήρα ανάφλεξης με συμπίεση. Ο κινητήρας αυτός είχε ισχύ 2 ίππων, με ταχύτητα 150 σ.α.λ. και βρισκόταν ήδη σε μαζική παραγωγή.

Κινητήρας 10 ίππων είχε απόδοση 17%, μάζα 4600 kg και βρέθηκε ευρεία εφαρμογή. Συνολικά, κατασκευάστηκαν περισσότεροι από 6 χιλιάδες από αυτούς τους κινητήρες.

Μέχρι το 1880, η ισχύς του κινητήρα αυξήθηκε στους 100 ίππους.

Εικ. 3. Κινητήρας Lenoir: 1 – καρούλι; 2 – κοιλότητα ψύξης κυλίνδρου: 3 – μπουζί: 4 – έμβολο: 5 – ράβδος εμβόλου: 6 – μπιέλα: 7 – πλάκες επαφής ανάφλεξης: 8 – ράβδος μπομπίνας: 9 – στροφαλοφόρος άξονας με σφόνδυλους: 10 – ράβδος μπομπίνας έκκεντρος.

Το 1885 στη Ρωσία, ο καπετάνιος του στόλου της Βαλτικής I.S. Kostovich δημιούργησε έναν κινητήρα για την αεροναυπηγική με ισχύ 80 ίππων. με μάζα 240 kg. Παράλληλα, στη Γερμανία, ο G. Daimler και, ανεξάρτητα από αυτόν, ο K. Benz δημιούργησαν έναν κινητήρα χαμηλής ισχύος για αυτοκινούμενα οχήματα - αυτοκίνητα. Φέτος σηματοδοτεί την έναρξη της εποχής του αυτοκινήτου.

Στα τέλη του 19ου αιώνα. Ο Γερμανός μηχανικός Diesel δημιούργησε και κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας έναν κινητήρα, ο οποίος αργότερα άρχισε να ονομάζεται κινητήρας Diesel από τον συγγραφέα. Το καύσιμο σε έναν κινητήρα ντίζελ τροφοδοτήθηκε στον κύλινδρο με πεπιεσμένο αέρα από έναν συμπιεστή και αναφλεγόταν με συμπίεση. Η απόδοση ενός τέτοιου κινητήρα ήταν περίπου 30%.

Είναι ενδιαφέρον ότι λίγα χρόνια πριν από το Diesel, ο Ρώσος μηχανικός Trinkler ανέπτυξε έναν κινητήρα που λειτουργεί με αργό πετρέλαιο σε μικτό κύκλο - έτσι λειτουργούν όλοι οι σύγχρονοι κινητήρες ντίζελ, αλλά δεν κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας και λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν τώρα το όνομα του Trinkler.

Τέλος εργασίας -

Αυτό το θέμα ανήκει στην ενότητα:

ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ

Faculty of MiAS.. Περιεχόμενα του κλάδου.. Εισαγωγή Μηχανές εσωτερικής καύσης Ρόλος και εφαρμογή..

Εάν χρειάζεστε επιπλέον υλικό για αυτό το θέμα ή δεν βρήκατε αυτό που αναζητούσατε, συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε την αναζήτηση στη βάση δεδομένων των έργων μας:

Τι θα κάνουμε με το υλικό που λάβαμε:

Εάν αυτό το υλικό σας ήταν χρήσιμο, μπορείτε να το αποθηκεύσετε στη σελίδα σας στα κοινωνικά δίκτυα:

Τιτίβισμα

Όλα τα θέματα σε αυτήν την ενότητα:

Ο ρόλος και η εφαρμογή των κινητήρων εσωτερικής καύσης στις κατασκευές
Ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης (ICE) είναι ένας εμβολοφόρος θερμικός κινητήρας στον οποίο οι διαδικασίες καύσης καυσίμου, η απελευθέρωση θερμότητας και η μετατροπή της σε μηχανική εργασίασυμβαίνουν άμεσα

Βασικοί μηχανισμοί και συστήματα κινητήρα
Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης αποτελείται από έναν μηχανισμό στροφάλου, έναν μηχανισμό διανομής αερίου και πέντε συστήματα: ισχύ, ανάφλεξη, λίπανση, ψύξη και εκκίνηση. Ο μηχανισμός στροφάλου έχει σχεδιαστεί για να

Θεωρητικοί και πραγματικοί κύκλοι
Η φύση της διαδικασίας εργασίας σε έναν κινητήρα μπορεί να είναι διαφορετική - η παροχή θερμότητας (καύση) συμβαίνει σε σταθερό όγκο (κοντά στο TDC - αυτοί είναι κινητήρες καρμπυρατέρ) ή σε σταθερή πίεση

1.7.3. Η διαδικασία συμπίεσης χρησιμεύει: 1 για την επέκταση των ορίων θερμοκρασίας μεταξύ των οποίων λαμβάνει χώρα η διαδικασία εργασίας. 2 για να εξασφαλιστεί η δυνατότητα απόκτησης του μέγιστου

Μεταφορά θερμότητας κατά τη διαδικασία συμπίεσης
Κατά την αρχική περίοδο συμπίεσης μετά το κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής ή των θυρών εξαέρωσης και εξαγωγής, η θερμοκρασία του φορτίου που γεμίζει τον κύλινδρο είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία των τοιχωμάτων, της κεφαλής και του πυθμένα του εμβόλου. Επομένως, σε

Δείκτες απόδοσης, οικονομίας και τελειότητας σχεδιασμού κινητήρα
Ενδεικτικοί δείκτες: Εικ. 20. Τετράχρονο ενδεικτικό διάγραμμα

Δείκτες τοξικότητας καυσαερίων και μέθοδοι μείωσης της τοξικότητας
Οι πρώτες ύλες στην αντίδραση καύσης είναι αέρας που περιέχει περίπου 85% άνθρακα, 15% υδρογόνο και άλλα αέρια και καύσιμο υδρογονάνθρακα που περιέχει περίπου 77% άζωτο, 23% οξύ

Όρια ευφλεκτότητας μιγμάτων αέρα-καυσίμου
Ρύζι. 24. Θερμοκρασίες καύσης εύφλεκτων μιγμάτων βενζίνης-αέρα διαφορετικών συνθέσεων: T

Καύση σε κινητήρες με καρμπυρατέρ
Στους κινητήρες με καρμπυρατέρ, μέχρι να εμφανιστεί ο σπινθήρας, το μείγμα εργασίας, που αποτελείται από αέρα, ατμό ή αέριο καύσιμο και υπολειμματικά αέρια, γεμίζει τον όγκο συμπίεσης. Επεξεργάζομαι, διαδικασία

Πυροκρότηση
Η έκρηξη είναι μια πολύπλοκη χημική-θερμική διαδικασία. Εξωτερικά σημάδια έκρηξης είναι η εμφάνιση δυνατών μεταλλικών χτυπημάτων στους κυλίνδρους του κινητήρα, μείωση της ισχύος και υπερθέρμανση του κινητήρα.

Καύση σε κινητήρες ντίζελ
Χαρακτηριστικά της διαδικασίας καύσης, Εικ. 28: - Η τροφοδοσία καυσίμου ξεκινά με μια προώθηση κατά γωνία θ ως προς το TDC. και τελειώνει μετά το v.m.t. - μεταβολή της πίεσης από t.

Σχήματα θαλάμων καύσης κινητήρων εσωτερικής καύσης ντίζελ
Αδιαίρετοι θάλαμοι καύσης. Στους αδιαίρετους θαλάμους καύσης Εικ. 29, η βελτίωση στη διαδικασία ψεκασμού καυσίμου και ανάμιξης με τον αέρα έχει φτάσει

Μηχανισμοί μανιβέλας και διανομής αερίου
3.1. Ο μηχανισμός στροφάλου (Εικ. 33) έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει την πίεση του αερίου και να μετατρέπει την παλινδρομική κίνηση του εμβόλου σε περιστροφική κίνηση του στροφαλοφόρου άξονα.

Υπερφόρτιση, σκοπός και μέθοδοι υπερφόρτισης
Η υπερπλήρωση των κυλίνδρων του κινητήρα μπορεί να είναι είτε δυναμική είτε να πραγματοποιηθεί με χρήση ειδικού υπερσυμπιεστή (συμπιεστή). Υπάρχουν τρία συστήματα υπερφόρτισης με χρήση υπερσυμπιεστών: με σ

Συστήματα ισχύος κινητήρα
4.1 Σύστημα ισχύος ντίζελ. Το σύστημα τροφοδοσίας τροφοδοτεί με καύσιμο τους κυλίνδρους. Ταυτόχρονα, πρέπει να διασφαλίζονται υψηλές αποδόσεις ισχύος

Σύστημα τροφοδοσίας για κινητήρες καρμπυρατέρ
Η παρασκευή και η τροφοδοσία ενός εύφλεκτου μείγματος στους κυλίνδρους των κινητήρων καρμπυρατέρ, η ρύθμιση της ποσότητας και της σύνθεσής του πραγματοποιείται από ένα σύστημα τροφοδοσίας, η λειτουργία του οποίου έχει μεγάλη επίδραση στο

Σύστημα ανάφλεξης με τρανζίστορ επαφής
Το KTSZ άρχισε να εμφανίζεται στα αυτοκίνητα τη δεκαετία του '60. Με αύξηση του λόγου συμπίεσης, χρήση πιο αδύναμων μιγμάτων εργασίας και αύξηση της ταχύτητας του στροφαλοφόρου άξονα και του αριθμού των κυλίνδρων

Σύστημα ανάφλεξης τρανζίστορ χωρίς επαφή
Το BTSZ άρχισε να χρησιμοποιείται στη δεκαετία του '80. Εάν στο KSZ ο διακόπτης ανοίγει απευθείας το πρωτεύον κύκλωμα, στο KTSZ - το κύκλωμα ελέγχου, τότε στο BTSZ (Εικ. 61-63) δεν υπάρχει διακόπτης και ο έλεγχος γίνεται ανέπαφος

Συστήματα ελέγχου κινητήρα μικροεπεξεργαστή
Τα MSUD άρχισαν να εγκαθίστανται σε αυτοκίνητα από τα μέσα της δεκαετίας του '80 σε επιβατικά αυτοκίνητα εξοπλισμένα με συστήματα έγχυσης καυσίμου. Το σύστημα ελέγχει τον κινητήρα σύμφωνα με τα βέλτιστα χαρακτηριστικά και

Καπάκι διανομέα
Η εξωτερική επιφάνεια του καπακιού του διανομέα, καθώς και το πηνίο ανάφλεξης, πρέπει να διατηρούνται καθαρά. Με ψηλά καλύμματα "Zhiguli", η ροή της ώθησης κατά μήκος της εξωτερικής επιφάνειας στο σώμα κατανέμεται

Μπουζί
Τα μπουζί χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία του ηλεκτρικού σπινθήρα που είναι απαραίτητος για την ανάφλεξη του μείγματος εργασίας στους κυλίνδρους του κινητήρα.

Επαφές διακόπτη
Αξιοπιστία κλασικό σύστημαη ανάφλεξη (KC3) εξαρτάται σημαντικά από τον κόφτη. Συμβαίνει συχνά ότι για τον διακόπτη (παρεμπιπτόντως, όπως και για άλλα στοιχεία του συστήματος ανάφλεξης)

Συστήματα λίπανσης, ψύξης και εκκίνησης
Βασικές διατάξεις Το σύστημα λίπανσης του κινητήρα έχει σχεδιαστεί για να αποτρέπει την αυξημένη φθορά, την υπερθέρμανση και το μπλοκάρισμα των επιφανειών τριβής και τη μείωση του κόστους των δεικτών.

Σύστημα ψύξης
Στους κινητήρες με έμβολο, κατά την καύση του μίγματος εργασίας, η θερμοκρασία στους κυλίνδρους του κινητήρα ανεβαίνει στους 2000-28000 K. Στο τέλος της διαδικασίας εκτόνωσης, μειώνεται στους 1000-1

Σύστημα εκκίνησης
Εκκίνηση εμβολοφόρων κινητήρων σελ., ανεξάρτητα από τον τύπο και τον σχεδιασμό, πραγματοποιείται περιστρέφοντας τον στροφαλοφόρο άξονα του κινητήρα από εξωτερική πηγήενέργεια. Σε αυτή την περίπτωση, η ταχύτητα περιστροφής πρέπει να είναι περίπου

Καύσιμα
Τα καύσιμα κινητήρων είναι προϊόντα διύλισης αργού πετρελαίου (βενζίνη, καύσιμο πετρελαίου) - Το κύριο μέρος του είναι υδρογονάνθρακες. Η βενζίνη παράγεται με τη συμπύκνωση των ελαφρών κλασμάτων της επεξεργασίας της νάφθας

Λάδι μηχανής
7.3.1 Απαιτήσεις για λιπαντικά κινητήρων Σε κινητήρες με έμβολο, χρησιμοποιούνται λάδια κυρίως πετρελαίου. Οι φυσικοχημικές ιδιότητες των ελαίων καθορίζουν

Ψυκτικά
Το 25-35% της συνολικής θερμότητας απομακρύνεται μέσω του συστήματος ψύξης. Η απόδοση και η αξιοπιστία του συστήματος ψύξης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα του ψυκτικού. Απαιτήσεις ψύξης

Με κατοχή

Εισαγωγή………………………………………………………………………………….2

1. Ιστορία της δημιουργίας……………………………………………………………………..3

2. Ιστορία της αυτοκινητοβιομηχανίας στη Ρωσία……………………………7

3. Εμβολοφόροι κινητήρες εσωτερικής καύσης………………………8

3.1 Ταξινόμηση ICE ………………………………………….8

3.2 Βασικές αρχές του σχεδιασμού κινητήρων εσωτερικής καύσης με έμβολο……………………………9

3.3 Αρχή λειτουργίας………………………………………………………..10

3.4 Αρχή λειτουργίας τετράχρονου κινητήρα καρμπυρατέρ………………………………………………………………………………………………

3.5 Αρχή λειτουργίας τετράχρονου κινητήρα ντίζελ……………11

3.6 Αρχή λειτουργίας δίχρονος κινητήρας…………….12

3.7 Κύκλος λειτουργίας τετράχρονων κινητήρων καρμπυρατέρ και ντίζελ………………………………………………………….13

3.8 Κύκλος λειτουργίας τετράχρονος κινητήρας………...……14

3.9 Κύκλοι λειτουργίας δίχρονων κινητήρων……………………15

Συμπέρασμα………………………………………………………………..16

Εισαγωγή.

Ο 20ος αιώνας είναι ένας κόσμος τεχνολογίας. Πανίσχυρα μηχανήματα εξάγουν εκατομμύρια τόνους άνθρακα, μεταλλεύματος και πετρελαίου από τα βάθη της γης. Οι ισχυροί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας παράγουν δισεκατομμύρια κιλοβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας. Χιλιάδες εργοστάσια και εργοστάσια παράγουν ρούχα, ραδιόφωνα, τηλεοράσεις, ποδήλατα, αυτοκίνητα, ρολόγια και άλλα απαραίτητα προϊόντα. Τηλέγραφος, τηλέφωνο και ραδιόφωνο μας συνδέουν με όλο τον κόσμο. Τρένα, πλοία, αεροπλάνα με υψηλή ταχύτηταμας μεταφέρει σε ηπείρους και ωκεανούς. Και ψηλά από πάνω μας, έξω από την ατμόσφαιρα της γης, πετούν πύραυλοι και τεχνητοί δορυφόροι της Γης. Όλα αυτά λειτουργούν με τη βοήθεια του ηλεκτρισμού.

Ο άνθρωπος ξεκίνησε την ανάπτυξή του με την ιδιοποίηση των τελικών προϊόντων της φύσης. Ήδη στο πρώτο στάδιο ανάπτυξης, άρχισε να χρησιμοποιεί τεχνητά εργαλεία.

Με την ανάπτυξη της παραγωγής αρχίζουν να δημιουργούνται συνθήκες για την εμφάνιση και ανάπτυξη των μηχανών. Στην αρχή οι μηχανές, όπως και τα εργαλεία, βοηθούσαν μόνο τον άνθρωπο στη δουλειά του. Μετά άρχισαν σταδιακά να το αντικαθιστούν.

Στη φεουδαρχική περίοδο της ιστορίας, η δύναμη της ροής του νερού χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά ως πηγή ενέργειας. Η κίνηση του νερού περιέστρεψε τον τροχό του νερού, ο οποίος με τη σειρά του τροφοδοτούσε διάφορους μηχανισμούς. Την περίοδο αυτή εμφανίστηκαν πολλές διαφορετικές τεχνολογικές μηχανές. Ωστόσο, η ευρεία χρήση αυτών των μηχανών συχνά παρεμποδιζόταν από την έλλειψη ροής νερού κοντά. Ήταν απαραίτητο να αναζητηθούν νέες πηγές ενέργειας για να τροφοδοτήσουν μηχανές οπουδήποτε στην επιφάνεια της γης. Δοκίμασαν την αιολική ενέργεια, αλλά αποδείχτηκε αναποτελεσματική.

Άρχισαν να αναζητούν άλλη πηγή ενέργειας. Οι εφευρέτες εργάστηκαν για μεγάλο χρονικό διάστημα, δοκίμασαν πολλά μηχανήματα - και τελικά, νέο κινητήραΧτίστηκε. Ήταν μια ατμομηχανή. Έθεσε σε κίνηση πολυάριθμες μηχανές και μηχανές σε εργοστάσια και εργοστάσια Στις αρχές του 19ου αιώνα, εφευρέθηκαν τα πρώτα ατμοκίνητα οχήματα - ατμομηχανές.

Όμως οι ατμομηχανές ήταν περίπλοκες, δυσκίνητες και ακριβές εγκαταστάσεις. Η ταχέως αναπτυσσόμενη μηχανική μεταφορά χρειαζόταν έναν διαφορετικό κινητήρα - μικρό και φθηνό. Το 1860, ο Γάλλος Lenoir, χρησιμοποιώντας τα δομικά στοιχεία μιας ατμομηχανής, καυσίμου αερίου και έναν ηλεκτρικό σπινθήρα για ανάφλεξη, σχεδίασε την πρώτη πρακτική μηχανή εσωτερικής καύσης.

1. ΙΣΤΟΡΙΑ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ

Χρησιμοποιώντας την εσωτερική ενέργεια σημαίνει να κάνεις χρήσιμη εργασία χρησιμοποιώντας την, δηλαδή να μετατρέπεις την εσωτερική ενέργεια σε μηχανική. Στο απλούστερο πείραμα, που αποτελείται από την έκχυση λίγου νερού σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα και τη βράση του (ο δοκιμαστικός σωλήνας κλείνει αρχικά με πώμα), το πώμα, υπό την πίεση του ατμού που προκύπτει, ανεβαίνει και ξεπροβάλλει.

Με άλλα λόγια, η ενέργεια του καυσίμου μετατρέπεται στην εσωτερική ενέργεια του ατμού και ο ατμός, που διαστέλλεται, λειτουργεί, χτυπώντας το βύσμα. Έτσι η εσωτερική ενέργεια του ατμού μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια του βύσματος.

Εάν ο δοκιμαστικός σωλήνας αντικατασταθεί με έναν ισχυρό μεταλλικό κύλινδρο και το βύσμα με ένα έμβολο που εφαρμόζει σφιχτά στα τοιχώματα του κυλίνδρου και μπορεί να κινείται ελεύθερα κατά μήκος τους, τότε θα έχετε την απλούστερη θερμική μηχανή.

Οι θερμικές μηχανές είναι μηχανές στις οποίες η εσωτερική ενέργεια του καυσίμου μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια.

Η ιστορία των θερμικών μηχανών πηγαίνει πολύ πίσω, λένε, πριν από δύο χιλιάδες και πλέον χρόνια, τον 3ο αιώνα π.Χ., ο μεγάλος Έλληνας μηχανικός και μαθηματικός Αρχιμήδης κατασκεύασε ένα πυροβόλο που εκτοξεύονταν με ατμό. Ένα σχέδιο του κανονιού του Αρχιμήδη και η περιγραφή του βρέθηκαν 18 αιώνες αργότερα στα χειρόγραφα του μεγάλου Ιταλού επιστήμονα, μηχανικού και καλλιτέχνη Λεονάρντο ντα Βίντσι.

Πώς πυροβόλησε αυτό το όπλο; Η μία άκρη του βαρελιού θερμάνθηκε δυνατά πάνω από μια φωτιά. Στη συνέχεια χύθηκε νερό στο θερμαινόμενο μέρος του βαρελιού. Το νερό εξατμίστηκε αμέσως και μετατράπηκε σε ατμό. Ο ατμός, διαστελλόμενος, εκτόξευσε τον πυρήνα με δύναμη και βρυχηθμό. Αυτό που μας ενδιαφέρει εδώ είναι ότι η κάννη του κανονιού ήταν ένας κύλινδρος κατά μήκος του οποίου η οβίδα γλιστρούσε σαν έμβολο.

Τρεις περίπου αιώνες αργότερα, στην Αλεξάνδρεια, μια πολιτιστική και πλούσια πόλη στην αφρικανική ακτή της Μεσογείου, έζησε και εργάστηκε ο εξαιρετικός επιστήμονας Ήρων, τον οποίο οι ιστορικοί αποκαλούν Ήρων της Αλεξάνδρειας. Ο Ήρων άφησε αρκετά έργα που μας έχουν φτάσει, στα οποία περιέγραψε διάφορα μηχανήματα, συσκευές, μηχανισμοί γνωστοί εκείνη την εποχή.

Στα γραπτά του Ήρωνα υπάρχει μια περιγραφή μιας ενδιαφέρουσας συσκευής, η οποία τώρα ονομάζεται μπάλα του Ήρωνα. Είναι μια κοίλη σιδερένια σφαίρα στερεωμένη έτσι ώστε να μπορεί να περιστρέφεται γύρω από έναν οριζόντιο άξονα. Από ένα κλειστό καζάνι με βραστό νερό, ο ατμός εισέρχεται στη σφαίρα μέσω ενός σωλήνα διαφεύγει από τη μπάλα μέσω καμπυλωτών σωλήνων και η μπάλα αρχίζει να περιστρέφεται. Η εσωτερική ενέργεια του ατμού μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια περιστροφής της μπάλας. Το Heron ball είναι ένα πρωτότυπο σύγχρονων κινητήρων τζετ.

Εκείνη την εποχή, η εφεύρεση του Heron δεν χρησιμοποιήθηκε και παρέμεινε μόνο διασκεδαστική. Έχουν περάσει 15 αιώνες. Κατά τη νέα άνθηση της επιστήμης και της τεχνολογίας που ήρθε μετά τον Μεσαίωνα, ο Λεονάρντο ντα Βίντσι σκέφτηκε να χρησιμοποιήσει την εσωτερική ενέργεια ενός ζευγαριού. Τα χειρόγραφά του περιέχουν πολλά σχέδια ενός κυλίνδρου και ενός εμβόλου. Υπάρχει νερό στον κύλινδρο κάτω από το έμβολο και ο ίδιος ο κύλινδρος θερμαίνεται. Ο Leonardo da Vinci υπέθεσε ότι ο ατμός που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της θέρμανσης του νερού, που διαστέλλεται και αυξάνεται σε όγκο, θα αναζητούσε μια διέξοδο και θα ωθούσε το έμβολο προς τα πάνω. Κατά την ανοδική του κίνηση, το έμβολο μπορούσε να εκτελέσει χρήσιμη εργασία.

Ο Τζιοβάνι Μπράνκα, ο οποίος έζησε τον αιώνα του μεγάλου Λεονάρντο, φαντάστηκε μια μηχανή που χρησιμοποιεί την ενέργεια ατμού κάπως διαφορετικά. Ήταν ένας τροχός με
λεπίδες, ένας πίδακας ατμού χτύπησε το δεύτερο με δύναμη, εξαιτίας του οποίου ο τροχός άρχισε να περιστρέφεται. Ουσιαστικά, αυτός ήταν ο πρώτος ατμοστρόβιλος.

Τον 17ο-18ο αιώνα, οι Άγγλοι Thomas Savery (1650-1715) και Thomas Newcomen (1663-1729), ο Γάλλος Denis Papin (1647-1714), ο Ρώσος επιστήμονας Ivan Ivanovich Polzunov (1728-1766) και άλλοι. η εφεύρεση της ατμομηχανής.

Ο Papin κατασκεύασε έναν κύλινδρο στον οποίο ένα έμβολο κινούνταν ελεύθερα πάνω-κάτω. Το έμβολο συνδέθηκε με ένα καλώδιο, ριγμένο πάνω από ένα μπλοκ, με ένα φορτίο, το οποίο, ακολουθώντας το έμβολο, ανέβαινε και έπεφτε επίσης. Σύμφωνα με τον Papin, το έμβολο θα μπορούσε να συνδεθεί με κάποια μηχανή, για παράδειγμα, μια αντλία νερού, η οποία θα αντλούσε νερό. Το Popox χύθηκε στο κάτω αρθρωτό τμήμα του κυλίνδρου, το οποίο στη συνέχεια πυρπολήθηκε. Τα αέρια που προέκυψαν, προσπαθώντας να εκτονωθούν, ώθησαν το έμβολο προς τα πάνω. Μετά από αυτό, ο κύλινδρος και το έμβολο γεμίστηκαν με νερό διόδου από το εξωτερικό. Τα αέρια στον κύλινδρο ψύχθηκαν και η πίεσή τους στο έμβολο μειώθηκε. Το έμβολο, υπό την επίδραση του ίδιου του βάρους και της εξωτερικής ατμοσφαιρικής πίεσης, κατέβηκε, σηκώνοντας το φορτίο. Ο κινητήρας έκανε χρήσιμη δουλειά. Για πρακτικούς λόγους, ήταν ακατάλληλο: ο τεχνολογικός κύκλος της λειτουργίας του ήταν πολύ περίπλοκος (γέμιση και ανάφλεξη πυρίτιδας, λίπανση με νερό και αυτό σε όλη τη λειτουργία του κινητήρα!). Επιπλέον, η χρήση ενός τέτοιου κινητήρα δεν ήταν καθόλου ασφαλής.

Ωστόσο, κανείς δεν μπορεί παρά να δει στο πρώτο αυτοκίνητο του Palen τα χαρακτηριστικά ενός σύγχρονου κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Στη νέα του μηχανή, ο Papin χρησιμοποιούσε νερό αντί για μπαρούτι. Χύθηκε στον κύλινδρο κάτω από το έμβολο και ο ίδιος ο κύλινδρος θερμάνθηκε από κάτω. Ο ατμός που προέκυψε ανύψωσε το έμβολο. Στη συνέχεια, ο κύλινδρος ψύχθηκε και ο ατμός σε αυτόν συμπυκνώθηκε και μετατράπηκε ξανά σε νερό. Το έμβολο, όπως και στην περίπτωση μιας μηχανής πούδρας, έπεσε κάτω υπό την επίδραση του βάρους και της ατμοσφαιρικής πίεσης. Αυτός ο κινητήρας δούλευε καλύτερα από έναν πυρίτιδα, αλλά ήταν επίσης ελάχιστα χρήσιμος για σοβαρή πρακτική χρήση: ήταν απαραίτητο να εφαρμοστεί και να αφαιρεθεί η φωτιά, να τροφοδοτηθεί κρύο νερό, να περιμένει να συμπυκνωθεί ο ατμός, να σβήσει το νερό κ.λπ.

Όλα αυτά τα μειονεκτήματα οφείλονταν στο γεγονός ότι η προετοιμασία του ατμού που ήταν απαραίτητος για τη λειτουργία του κινητήρα γινόταν στον ίδιο τον κύλινδρο. Αλλά τι γίνεται εάν έτοιμος ατμός, που λαμβάνεται, για παράδειγμα, σε ξεχωριστό λέβητα, εισάγεται στον κύλινδρο; Στη συνέχεια, θα ήταν αρκετό να εισάγετε εναλλάξ ατμό και κρύο νερό στον κύλινδρο και ο κινητήρας θα λειτουργούσε με μεγαλύτερη ταχύτητακαι χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου.

Ο σύγχρονος του Ντένις Πάλεν, ο Άγγλος Τόμας Σεβέρι, μάντεψε αυτό και κατασκεύασε μια αντλία ατμού για να αντλεί νερό από το ορυχείο. Στη μηχανή του παρασκευαζόταν ατμός έξω από τον κύλινδρο - στο λέβητα.

Ακολουθώντας τον Severi, ο Άγγλος σιδηρουργός Thomas Newcomen κατασκεύασε μια ατμομηχανή (επίσης προσαρμοσμένη για άντληση νερού από ορυχείο). Χρησιμοποίησε επιδέξια πολλά από αυτά που είχαν εφευρεθεί πριν από αυτόν. Ο Newcomen πήρε έναν κύλινδρο με ένα έμβολο Papen, αλλά έλαβε ατμό για να σηκώσει το έμβολο, όπως ο Severi, σε ξεχωριστό λέβητα.

Το μηχάνημα του Newcomen, όπως όλοι οι προκάτοχοί του, δούλευε κατά διαστήματα - υπήρξε μια παύση μεταξύ δύο κινήσεων λειτουργίας του εμβόλου. Ήταν το ύψος ενός κτιρίου τεσσάρων έως πέντε ορόφων και, επομένως, αποκλειστικά<прожорлива>: πενήντα άλογα μόλις πρόλαβαν να της παραδώσουν καύσιμα. Το προσωπικό της υπηρεσίας αποτελούνταν από δύο άτομα: ο πυροσβέστης πετούσε συνεχώς κάρβουνο στο<ненасытную пасть>εστίες, και ο μηχανικός έλεγχε τις βαλβίδες που αφήνουν ατμό και κρύο νερόσε έναν κύλινδρο.

Εισαγωγή

Ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης (ICE) είναι ένας τύπος κινητήρα θερμική μηχανή, στο οποίο η χημική ενέργεια του καυσίμου (συνήθως υγρού ή αέριου καυσίμου υδρογονάνθρακα) που καίγεται στον χώρο εργασίας μετατρέπεται σε μηχανικό έργο. Παρά το γεγονός ότι οι κινητήρες εσωτερικής καύσης είναι ένας ατελής τύπος θερμικών μηχανών ( δυνατός θόρυβος, τοξικές εκπομπές, μικρότερος πόρος), λόγω της αυτονομίας του (το απαιτούμενο καύσιμο περιέχει πολύ περισσότερη ενέργεια από το καλύτερο ηλεκτρικές μπαταρίες) Τα ICE είναι πολύ διαδεδομένα. Κύριος μειονέκτημα των κινητήρων εσωτερικής καύσηςείναι αυτό που παράγει υψηλή ισχύςμόνο σε στενό εύρος στροφών. Επομένως, τα αναπόσπαστα χαρακτηριστικά ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης είναι το κιβώτιο ταχυτήτων και η μίζα. Μόνο σε ορισμένες περιπτώσεις (για παράδειγμα, σε αεροπλάνα) μπορεί κανείς να κάνει χωρίς πολύπλοκη μετάδοση. Επιπλέον, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης χρειάζεται ένα σύστημα καυσίμου (για την τροφοδοσία του μείγματος καυσίμου) και ένα σύστημα εξάτμισης (για την αφαίρεση των καυσαερίων).

κινητήρας αυτοκινήτου εσωτερικής καύσης

Ιστορία του κινητήρα εσωτερικής καύσης

Στις μέρες μας, κανείς δεν θα εκπλαγεί από τη χρήση κινητήρα εσωτερικής καύσης. Εκατομμύρια αυτοκίνητα, γεννήτριες αερίου και άλλες συσκευές χρησιμοποιούν κινητήρες εσωτερικής καύσης (ICE) ως κίνηση. Η εμφάνιση αυτού του τύπου κινητήρα τον 19ο αιώνα οφειλόταν κυρίως στην ανάγκη δημιουργίας μιας αποτελεσματικής και σύγχρονης κίνησης για διάφορες βιομηχανικές συσκευές και μηχανισμούς. Τότε, ως επί το πλείστον, χρησιμοποιήθηκε ατμομηχανή. Είχε πολλά μειονεκτήματα, για παράδειγμα, χαμηλό συντελεστή χρήσιμη δράση(δηλαδή, το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας που δαπανήθηκε για την παραγωγή ατμού απλώς σπαταλήθηκε), ήταν αρκετά δυσκίνητο, απαιτούσε ειδική συντήρηση και πολύ χρόνο για να ξεκινήσει και να σταματήσει. Η βιομηχανία χρειαζόταν έναν νέο κινητήρα χωρίς αυτές τις ελλείψεις. Έγινε κινητήρας εσωτερικής καύσης.

Πίσω στον 17ο αιώνα, ο Ολλανδός φυσικός Christian Hagens ξεκίνησε πειράματα με κινητήρες εσωτερικής καύσης και το 1680 αναπτύχθηκε ένας θεωρητικός κινητήρας, το καύσιμο του οποίου ήταν η μαύρη σκόνη. Ωστόσο, οι ιδέες του συγγραφέα δεν πραγματοποιήθηκαν ποτέ.

Ο πρώτος που κατάφερε να δημιουργήσει τον πρώτο λειτουργικό κινητήρα εσωτερικής καύσης στον κόσμο ήταν ο Nicéphore-Niepce. Το 1806, αυτός και ο αδελφός του παρουσίασαν μια έκθεση για καινούριο αυτοκίνητο, το οποίο «θα ήταν συγκρίσιμο σε ισχύ με τον ατμό, αλλά θα κατανάλωνε λιγότερο καύσιμο" Τα αδέρφια το ονόμασαν «πυραιοφόρο». Από τα ελληνικά μπορεί να μεταφραστεί ως «σέρνεται από τον πύρινο άνεμο». Λειτουργούσε με σκόνη άνθρακα, όχι βενζίνη ή αέριο. Εκείνη την εποχή δεν υπήρχε ούτε βιομηχανία φυσικού αερίου ούτε διύλιση πετρελαίου Η εφεύρεση του πυραιοφόρου προκάλεσε μεγάλο ενδιαφέρον. Δύο επίτροποι είχαν την αποστολή να εξετάσουν την εφεύρεση. Ένας από τους επιτρόπους ήταν ο Lazare Carnot. Ο Καρνό έδωσε θετική ανταπόκριση, ακόμα και στις εφημερίδες. Αν και ο κινητήρας είχε μια σειρά από ελλείψεις, πολλές από αυτές δεν μπορούσαν να εξαλειφθούν εκείνη την εποχή λόγω της έλλειψης απαραίτητες τεχνολογίες: η ανάφλεξη της σκόνης, για παράδειγμα, πραγματοποιήθηκε σε ατμοσφαιρική πίεση, η κατανομή της εύφλεκτης ουσίας στο εσωτερικό του θαλάμου ήταν ανομοιόμορφη και η προσαρμογή του εμβόλου στα τοιχώματα του κυλίνδρου απαιτούσε βελτίωση. Εκείνες τις μέρες, το έμβολο μιας ατμομηχανής θεωρούνταν ότι ήταν προσαρμοσμένο στα τοιχώματα του κυλίνδρου, εάν ένα νόμισμα με δυσκολία περνούσε ανάμεσά τους.

Τα αδέρφια κατασκεύασαν τη μηχανή και την εξόπλισαν με μια βάρκα τριών μέτρων βάρους 450 κιλών το 1806. Το σκάφος ανέβηκε τον ποταμό Sonya με ταχύτητα διπλάσια από την ταχύτητα του ρεύματος.

Ο Lazare Carnot είχε έναν γιο, τον Υπολοχαγό του Γενικού Επιτελείου Sadi Carnot, ο οποίος το 1824 δημοσίευσε ένα έργο σε 200 αντίτυπα που αργότερα απαθανάτισε το όνομά του. Αυτό είναι «Σκέψεις για την κινητήρια δύναμη της φωτιάς και για μηχανές ικανές να αναπτύξουν αυτή τη δύναμη». Σε αυτό το βιβλίο, έθεσε τα θεμέλια της θερμοδυναμικής - τη θεωρία για την ανάπτυξη των κινητήρων εσωτερικής καύσης. Το βιβλίο ανέφερε το αυτοκίνητο Niepce, το οποίο μπορεί να ώθησε τον Sadi Carnot να σκεφτεί τους κινητήρες του μέλλοντος - όλοι οι κινητήρες εσωτερικής καύσης: αέριο, καρμπυρατέρ και ντίζελ. Προσφέρει επίσης περαιτέρω βελτιώσεις στον κινητήρα, που κυμαίνονται από συμπίεση αέρα στον κύλινδρο κ.λπ.

Θα περνούσε άλλο ένα τέταρτο του αιώνα πριν ο Άγγλος φυσικός Γουίλιαμ Τόμσον (Λόρδος Κέλβιν) και ο Γερμανός φυσικός Ρούντολφ Κλαούσιους να αναβιώσουν τις ιδέες του Καρνό και να κάνουν τη θερμοδυναμική επιστήμη. Κανείς δεν θα θυμάται καθόλου τον Niepce. Και ο επόμενος κινητήρας εσωτερικής καύσης θα εμφανιστεί μόνο το 1858 από τον Βέλγο μηχανικό Jean Joseph Etienne Lenoir. Δίχρονος ηλεκτρικός κινητήρας καρμπυρατέρ, κινητήρας με ανάφλεξη με σπινθήρα, που τροφοδοτείται από αέριο άνθρακα, θα είναι ο πρώτος εμπορικά επιτυχημένος κινητήρας του είδους του. Ο πρώτος κινητήρας λειτούργησε μόνο για λίγα δευτερόλεπτα λόγω της έλλειψης συστήματος λίπανσης και συστήματος ψύξης, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν με επιτυχία σε επόμενα δείγματα. Το 1863, ο Lenoir βελτίωσε τον σχεδιασμό του κινητήρα του χρησιμοποιώντας κηροζίνη αντί για καύσιμο αερίου. Είναι ένα τρίτροχο πρωτότυπο σύγχρονα αυτοκίνηταοδήγησε ιστορικά 50 μίλια.

Ο κινητήρας Lenoir δεν ήταν χωρίς τα μειονεκτήματά του, η απόδοσή του έφτασε μόλις το 5%, δεν κατανάλωνε καύσιμα και λιπαντικά πολύ αποδοτικά, ζεστάθηκε πολύ κ.λπ., αλλά ήταν το πρώτο, μετά από πολλά χρόνια λήθης, εμπορικά επιτυχημένο έργο που δημιουργία ενός νέου κινητήρα για βιομηχανικές ανάγκες. Το 1862, ο Γάλλος επιστήμονας Alphonse Beau de Rojas πρότεινε και κατοχύρωσε το πρώτο στον κόσμο τετρακύλινδρος κινητήρας. Ποτέ όμως δεν έφτασε στο σημείο της δημιουργίας του, πόσο μάλλον στην εμπορική παραγωγή.

1864 - Ο Αυστριακός μηχανικός Siegfried Marcus δημιούργησε τον πρώτο στον κόσμο μονοκύλινδρο κινητήρα με καρμπυρατέρ που τροφοδοτείται από την καύση αργού πετρελαίου. Λίγα χρόνια αργότερα, ο ίδιος επιστήμονας σχεδίασε ένα όχημα που ταξιδεύει με 10 μίλια την ώρα.

1873 - Ο Τζορτζ Μπρέιτον πρότεινε ένα νέο σχέδιο ενός 2κύλινδρου κινητήρα κηροζίνης με καρμπυρατέρ, ο οποίος αργότερα έγινε βενζινοκινητήρας. Ήταν το πρώτο ασφαλές μοντέλο, αλλά ήταν πολύ ογκώδες και αργό για εμπορική χρήση.

1876 ​​- Ο Nicholas Otto, 14 χρόνια μετά τη θεωρητική αιτιολόγηση του 4κύλινδρου κινητήρα από τον Rojas, δημιούργησε ένα λειτουργικό μοντέλο γνωστό ως «κύκλος Otto», έναν κύκλο ανάφλεξης με σπινθήρα. Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης του Otto είχε κατακόρυφο κύλινδρο, ο περιστρεφόμενος άξονας βρισκόταν στο πλάι του και μια ειδική σχάρα συνδεόταν στον άξονα. Ο άξονας ανύψωσε το έμβολο, εξαιτίας του οποίου δημιουργήθηκε ένα κενό, χάρη στο οποίο το μίγμα αέρα-καυσίμου, το οποίο στη συνέχεια αναφλέχθηκε. Ο κινητήρας δεν χρησιμοποίησε ηλεκτρική ανάφλεξη οι μηχανικοί δεν είχαν επαρκές επίπεδο γνώσεων στην ηλεκτρική μηχανική. Μετά την έκρηξη του μείγματος, η πίεση αυξήθηκε, υπό την επίδραση της οποίας το έμβολο ανέβηκε (πρώτα υπό την επίδραση αερίου και στη συνέχεια με αδράνεια) και ένας ειδικός μηχανισμός αποσύνδεσε το ράφι από τον άξονα, δημιουργήθηκε ξανά κενό, καύσιμο αναρροφήθηκε στον θάλαμο καύσης και η διαδικασία επαναλήφθηκε ξανά. Η απόδοση αυτής της μηχανής ξεπερνούσε το 15%, που ήταν σημαντικά υψηλότερη από την απόδοση οποιασδήποτε ατμομηχανής εκείνης της εποχής. Επιτυχής σχεδιασμός, υψηλή απόδοση, καθώς και συνεχής εργασία για το σχεδιασμό της μονάδας (ήταν ο Otto που την κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1877 το νέο είδοςκινητήρας εσωτερικής καύσης με τετράχρονο κύκλο, ο οποίος βρίσκεται κάτω από τα περισσότερα σύγχρονους κινητήρες εσωτερικής καύσης) κατέστησε δυνατή την κατάληψη σημαντικού μεριδίου της αγοράς ηλεκτροκινητήρων για διάφορες συσκευέςκαι μηχανισμών.

1883 - Ο Γάλλος μηχανικός Edouard Delamare-Debotville σχεδιάζει έναν μονοκύλινδρο, τετράχρονο κινητήρα που χρησιμοποιεί αέριο ως καύσιμο. Και παρόλο που τα πράγματα δεν έφτασαν ποτέ στην πρακτική εφαρμογή των ιδεών, τουλάχιστον στα χαρτιά ο Delamare-Debotville ήταν μπροστά από τον Gottlieb Daimler και τον Karl Benz.

1885 - Ο Gottlieb Daimler δημιούργησε αυτό που σήμερα ονομάζεται το πρωτότυπο του σύγχρονου κινητήρα αερίου - μια συσκευή με κάθετα διατεταγμένους κυλίνδρους και ένα καρμπυρατέρ. Για τους σκοπούς αυτούς, ο Daimler, μαζί με τον φίλο του Wilhelm Maybach, αγόρασαν ένα εργαστήριο κοντά στην πόλη της Στουτγάρδης. Ο κινητήρας δημιουργήθηκε για να μπορεί να κινεί το πλήρωμα, επομένως οι απαιτήσεις που τέθηκαν σε αυτόν ήταν πολύ σημαντικές. Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης έπρεπε να είναι συμπαγής, έχουν επαρκή ισχύκαι δεν απαιτούν γεννήτρια αερίου. "Reitwagen" - έτσι ονόμασαν οι εφευρέτες το πρώτο δίτροχο όχημα. Ένα χρόνο αργότερα, το πρώτο πρωτότυπο του 4-X παρουσιάστηκε στον κόσμο. τροχοφόρο αυτοκίνητο. Η Maybach ανέπτυξε ένα αποδοτικό καρμπυρατέρ που εξασφάλιζε αποτελεσματική εξάτμιση του καυσίμου. Την ίδια στιγμή, η ουγγρική Banki κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ένα καρμπυρατέρ με τζετ. Σε αντίθεση με τους προκατόχους του, το νέο καρμπυρατέρ πρότεινε να μην εξατμιστεί, αλλά να εξατμιστεί το καύσιμο, το οποίο εξατμίστηκε απευθείας στον κύλινδρο του κινητήρα. Το καρμπυρατέρ μετρά επίσης καύσιμο και αέρα και τα αναμειγνύει ομοιόμορφα στην απαιτούμενη αναλογία από την αρχή της μηχανικής του σταδιοδρομίας, ο Gottlieb Daimler ήταν πεπεισμένος ότι η ατμομηχανή ήταν ξεπερασμένη και χρειαζόταν. άμεση αντικατάσταση. Κινητήρες αερίου - εδώ η Daimler είδε τις προοπτικές ανάπτυξης. Έπρεπε να χτυπήσει πολλές πόρτες εταιρειών που δεν ήθελαν να ρισκάρουν και να επενδύσουν χρήματα σε ένα προϊόν που τους ήταν ακόμα άγνωστο. Ο Maybach, ο πρώτος άνθρωπος που τον κατάλαβε, έγινε αργότερα φίλος και σύντροφός του. Το 1872, ο Daimler, μαζί με τον Nicholas Otto, συγκέντρωσε όλους τους καλύτερους ειδικούς με τους οποίους είχε εργαστεί ποτέ, με επικεφαλής τον Maybach. Το καθήκον διατυπώθηκε ως εξής: να δημιουργήσετε έναν λειτουργικό και αποδοτικό κινητήρα αερίου. Και δύο χρόνια αργότερα, αυτό το έργο ολοκληρώθηκε και η παραγωγή κινητήρα τέθηκε σε παραγωγή. Δύο κινητήρες την ημέρα είναι μια τεράστια ταχύτητα με αυτά τα πρότυπα. Αλλά εδώ οι θέσεις της Daimler και του Otto για την περαιτέρω ανάπτυξη της εταιρείας αρχίζουν να αποκλίνουν. Ο πρώτος πιστεύει ότι είναι απαραίτητο να βελτιωθεί ο σχεδιασμός και να διεξαχθεί μια σειρά μελετών, ο δεύτερος μιλά για την ανάγκη αύξησης της παραγωγής ήδη σχεδιασμένων κινητήρων. Λόγω αυτών των αντιφάσεων, η Daimler εγκατέλειψε την εταιρεία και ακολούθησε η Maybach Το 1889, οργάνωσαν την εταιρεία DaimlerMotorenGesellschaft, το πρώτο αυτοκίνητο που βγήκε από τη γραμμή συναρμολόγησης. Και δώδεκα χρόνια αργότερα, ο Maybach συναρμολόγησε το πρώτο αυτοκίνητο Mercedes, που πήρε το όνομα της κόρης του, το οποίο αργότερα θα γίνει θρύλος.

1886 - 29 Ιανουαρίου Καρλ Μπενζκατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τη σχεδίαση του πρώτου τρίτροχου αυτοκινήτου αερίου στον κόσμο με ηλεκτρική ανάφλεξη, διαφορικό και υδρόψυξη. Η ενέργεια τροφοδοτήθηκε στους τροχούς χρησιμοποιώντας μια ειδική τροχαλία και έναν ιμάντα συνδεδεμένο στον άξονα μετάδοσης. Το 1891 κατασκεύασε και ένα 4τροχο όχημα. Ήταν ο Karl Benz που ήταν ο πρώτος που κατάφερε να συνδυάσει το πλαίσιο και τον κινητήρα μαζί Ήδη το 1893, τα αυτοκίνητα Benz έγιναν τα πρώτα φθηνά οχήματα μαζικής παραγωγής στον κόσμο. Το 1903, η Benz&Company συγχωνεύθηκε με την Daimler, σχηματίζοντας την Daimler-Benz και αργότερα τη Mercedes-Benz, και ο ίδιος ο Benz έγινε μέλος του εποπτικού συμβουλίου μέχρι που πέθανε το 1929. 1889 - Ο Daimler βελτίωσε τον τετράχρονο κινητήρα του, εισάγοντας μια διάταξη κυλίνδρων σε σχήμα V και τη χρήση βαλβίδων, αυξάνοντας σημαντικά την αναλογία ισχύος προς βάρος του κινητήρα.

Αυτός ήταν ο δρόμος ανάπτυξης των κινητήρων εσωτερικής καύσης, που έφεραν άνεση και ταχύτητα κίνησης στη ζωή μας. Ο χρόνος θα δείξει για την περαιτέρω ανάπτυξη αυτής της κατεύθυνσης, αλλά οι σχεδιαστές προσφέρουν ήδη αρκετά ενδιαφέρουσες εναλλακτικές επιλογές για το σχεδιασμό κινητήρων εσωτερικής καύσης.

Με κατοχή

Εισαγωγή………………………………………………………………………………….2

1. Ιστορία της δημιουργίας……………………………………………………………………..3

2. Ιστορία της αυτοκινητοβιομηχανίας στη Ρωσία……………………………7

3. Εμβολοφόροι κινητήρες εσωτερικής καύσης………………………8

3.1 Ταξινόμηση κινητήρων εσωτερικής καύσης………………………………………….8

3.2 Βασικές αρχές του σχεδιασμού κινητήρων εσωτερικής καύσης με έμβολο……………………………9

3.3 Αρχή λειτουργίας………………………………………………………..10

3.4 Αρχή λειτουργίας τετράχρονου κινητήρα καρμπυρατέρ………………………………………………………………………………………………

3.5 Αρχή λειτουργίας τετράχρονου κινητήρα ντίζελ……………11

3.6 Αρχή λειτουργίας ενός δίχρονου κινητήρα……………….12

3.7 Κύκλος λειτουργίας τετράχρονων κινητήρων καρμπυρατέρ και ντίζελ………………………………………………………….13

3.8 Κύκλος λειτουργίας τετράχρονου κινητήρα…………………14

3.9 Κύκλοι λειτουργίας δίχρονων κινητήρων……………………15

Συμπέρασμα………………………………………………………………..16

Εισαγωγή.

Ο 20ος αιώνας είναι ένας κόσμος τεχνολογίας. Πανίσχυρα μηχανήματα εξάγουν εκατομμύρια τόνους άνθρακα, μεταλλεύματος και πετρελαίου από τα βάθη της γης. Οι ισχυροί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας παράγουν δισεκατομμύρια κιλοβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας. Χιλιάδες εργοστάσια και εργοστάσια παράγουν ρούχα, ραδιόφωνα, τηλεοράσεις, ποδήλατα, αυτοκίνητα, ρολόγια και άλλα απαραίτητα προϊόντα. Τηλέγραφος, τηλέφωνο και ραδιόφωνο μας συνδέουν με όλο τον κόσμο. Τρένα, πλοία και αεροπλάνα μας μεταφέρουν σε ηπείρους και ωκεανούς με μεγάλη ταχύτητα. Και ψηλά από πάνω μας, έξω από την ατμόσφαιρα της γης, πετούν πύραυλοι και τεχνητοί δορυφόροι της Γης. Όλα αυτά λειτουργούν με τη βοήθεια του ηλεκτρισμού.

Ο άνθρωπος ξεκίνησε την ανάπτυξή του με την ιδιοποίηση των τελικών προϊόντων της φύσης. Ήδη στο πρώτο στάδιο ανάπτυξης, άρχισε να χρησιμοποιεί τεχνητά εργαλεία.

Με την ανάπτυξη της παραγωγής αρχίζουν να δημιουργούνται συνθήκες για την εμφάνιση και ανάπτυξη των μηχανών. Στην αρχή οι μηχανές, όπως και τα εργαλεία, βοηθούσαν μόνο τον άνθρωπο στη δουλειά του. Μετά άρχισαν σταδιακά να το αντικαθιστούν.

Στη φεουδαρχική περίοδο της ιστορίας, η δύναμη της ροής του νερού χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά ως πηγή ενέργειας. Η κίνηση του νερού περιέστρεψε τον τροχό του νερού, ο οποίος με τη σειρά του τροφοδοτούσε διάφορους μηχανισμούς. Την περίοδο αυτή εμφανίστηκαν πολλές διαφορετικές τεχνολογικές μηχανές. Ωστόσο, η ευρεία χρήση αυτών των μηχανών συχνά παρεμποδιζόταν από την έλλειψη ροής νερού κοντά. Ήταν απαραίτητο να αναζητηθούν νέες πηγές ενέργειας για να τροφοδοτήσουν μηχανές οπουδήποτε στην επιφάνεια της γης. Δοκίμασαν την αιολική ενέργεια, αλλά αποδείχτηκε αναποτελεσματική.

Άρχισαν να αναζητούν άλλη πηγή ενέργειας. Οι εφευρέτες εργάστηκαν για μεγάλο χρονικό διάστημα, δοκίμασαν πολλά μηχανήματα - και τελικά, κατασκευάστηκε ένας νέος κινητήρας. Ήταν μια ατμομηχανή. Έθεσε σε κίνηση πολυάριθμες μηχανές και μηχανές σε εργοστάσια και εργοστάσια Στις αρχές του 19ου αιώνα, εφευρέθηκαν τα πρώτα ατμοκίνητα οχήματα - ατμομηχανές.

Αλλά οι ατμομηχανές ήταν πολύπλοκες, ογκώδεις και ακριβές εγκαταστάσεις. Η ταχέως αναπτυσσόμενη μηχανική μεταφορά χρειαζόταν έναν διαφορετικό κινητήρα - μικρό και φθηνό. Το 1860, ο Γάλλος Lenoir, χρησιμοποιώντας τα δομικά στοιχεία μιας ατμομηχανής, καυσίμου αερίου και έναν ηλεκτρικό σπινθήρα για ανάφλεξη, σχεδίασε την πρώτη πρακτική μηχανή εσωτερικής καύσης.

1. ΙΣΤΟΡΙΑ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ

Χρησιμοποιώντας την εσωτερική ενέργεια σημαίνει να κάνεις χρήσιμη εργασία χρησιμοποιώντας την, δηλαδή να μετατρέπεις την εσωτερική ενέργεια σε μηχανική. Στο απλούστερο πείραμα, που αποτελείται από την έκχυση λίγου νερού σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα και τη βράση του (ο δοκιμαστικός σωλήνας κλείνει αρχικά με πώμα), το πώμα, υπό την πίεση του ατμού που προκύπτει, ανεβαίνει και ξεπροβάλλει.

Με άλλα λόγια, η ενέργεια του καυσίμου μετατρέπεται στην εσωτερική ενέργεια του ατμού και ο ατμός, που διαστέλλεται, λειτουργεί, χτυπώντας το βύσμα. Έτσι η εσωτερική ενέργεια του ατμού μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια του βύσματος.

Εάν ο δοκιμαστικός σωλήνας αντικατασταθεί με έναν ισχυρό μεταλλικό κύλινδρο και το βύσμα με ένα έμβολο που εφαρμόζει σφιχτά στα τοιχώματα του κυλίνδρου και μπορεί να κινείται ελεύθερα κατά μήκος τους, τότε θα έχετε την απλούστερη θερμική μηχανή.

Οι θερμικές μηχανές είναι μηχανές στις οποίες η εσωτερική ενέργεια του καυσίμου μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια.

Η ιστορία των θερμικών μηχανών πηγαίνει πολύ πίσω, λένε, πριν από δύο χιλιάδες και πλέον χρόνια, τον 3ο αιώνα π.Χ., ο μεγάλος Έλληνας μηχανικός και μαθηματικός Αρχιμήδης κατασκεύασε ένα πυροβόλο που εκτοξεύονταν με ατμό. Ένα σχέδιο του κανονιού του Αρχιμήδη και η περιγραφή του βρέθηκαν 18 αιώνες αργότερα στα χειρόγραφα του μεγάλου Ιταλού επιστήμονα, μηχανικού και καλλιτέχνη Λεονάρντο ντα Βίντσι.

Πώς πυροβόλησε αυτό το όπλο; Η μία άκρη του βαρελιού θερμάνθηκε δυνατά πάνω από μια φωτιά. Στη συνέχεια χύθηκε νερό στο θερμαινόμενο μέρος του βαρελιού. Το νερό εξατμίστηκε αμέσως και μετατράπηκε σε ατμό. Ο ατμός, διαστελλόμενος, εκτόξευσε τον πυρήνα με δύναμη και βρυχηθμό. Αυτό που μας ενδιαφέρει εδώ είναι ότι η κάννη του κανονιού ήταν ένας κύλινδρος κατά μήκος του οποίου η οβίδα γλιστρούσε σαν έμβολο.

Τρεις περίπου αιώνες αργότερα, στην Αλεξάνδρεια, μια πολιτιστική και πλούσια πόλη στην αφρικανική ακτή της Μεσογείου, έζησε και εργάστηκε ο εξαιρετικός επιστήμονας Ήρων, τον οποίο οι ιστορικοί αποκαλούν Ήρων της Αλεξάνδρειας. Ο Ήρων άφησε αρκετά έργα που μας έχουν φτάσει, στα οποία περιέγραψε διάφορες μηχανές, όργανα και μηχανισμούς γνωστούς εκείνη την εποχή.

Στα γραπτά του Ήρωνα υπάρχει μια περιγραφή μιας ενδιαφέρουσας συσκευής, η οποία τώρα ονομάζεται μπάλα του Ήρωνα. Είναι μια κοίλη σιδερένια σφαίρα στερεωμένη έτσι ώστε να μπορεί να περιστρέφεται γύρω από έναν οριζόντιο άξονα. Από ένα κλειστό καζάνι με βραστό νερό, ο ατμός εισέρχεται στη σφαίρα μέσω ενός σωλήνα διαφεύγει από τη μπάλα μέσω καμπυλωτών σωλήνων και η μπάλα αρχίζει να περιστρέφεται. Η εσωτερική ενέργεια του ατμού μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια περιστροφής της μπάλας. Το Heron ball είναι ένα πρωτότυπο σύγχρονων κινητήρων τζετ.

Εκείνη την εποχή, η εφεύρεση του Heron δεν χρησιμοποιήθηκε και παρέμεινε μόνο διασκεδαστική. Έχουν περάσει 15 αιώνες. Κατά τη νέα άνθηση της επιστήμης και της τεχνολογίας που ήρθε μετά τον Μεσαίωνα, ο Λεονάρντο ντα Βίντσι σκέφτηκε να χρησιμοποιήσει την εσωτερική ενέργεια ενός ζευγαριού. Τα χειρόγραφά του περιέχουν πολλά σχέδια ενός κυλίνδρου και ενός εμβόλου. Υπάρχει νερό στον κύλινδρο κάτω από το έμβολο και ο ίδιος ο κύλινδρος θερμαίνεται. Ο Leonardo da Vinci υπέθεσε ότι ο ατμός που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της θέρμανσης του νερού, που διαστέλλεται και αυξάνεται σε όγκο, θα αναζητούσε μια διέξοδο και θα ωθούσε το έμβολο προς τα πάνω. Κατά την ανοδική του κίνηση, το έμβολο μπορούσε να εκτελέσει χρήσιμη εργασία.

Ο Τζιοβάνι Μπράνκα, ο οποίος έζησε τον αιώνα του μεγάλου Λεονάρντο, φαντάστηκε μια μηχανή που χρησιμοποιεί την ενέργεια ατμού κάπως διαφορετικά. Ήταν ένας τροχός με
λεπίδες, ένας πίδακας ατμού χτύπησε το δεύτερο με δύναμη, εξαιτίας του οποίου ο τροχός άρχισε να περιστρέφεται. Ουσιαστικά, αυτός ήταν ο πρώτος ατμοστρόβιλος.

Τον 17ο-18ο αιώνα, οι Άγγλοι Thomas Savery (1650-1715) και Thomas Newcomen (1663-1729), ο Γάλλος Denis Papin (1647-1714), ο Ρώσος επιστήμονας Ivan Ivanovich Polzunov (1728-1766) και άλλοι. η εφεύρεση της ατμομηχανής.

Ο Papin κατασκεύασε έναν κύλινδρο στον οποίο ένα έμβολο κινούνταν ελεύθερα πάνω-κάτω. Το έμβολο συνδέθηκε με ένα καλώδιο, ριγμένο πάνω από ένα μπλοκ, με ένα φορτίο, το οποίο, ακολουθώντας το έμβολο, ανέβαινε και έπεφτε επίσης. Σύμφωνα με τον Papin, το έμβολο θα μπορούσε να συνδεθεί με κάποια μηχανή, για παράδειγμα, μια αντλία νερού, η οποία θα αντλούσε νερό. Το Popox χύθηκε στο κάτω αρθρωτό τμήμα του κυλίνδρου, το οποίο στη συνέχεια πυρπολήθηκε. Τα αέρια που προέκυψαν, προσπαθώντας να εκτονωθούν, ώθησαν το έμβολο προς τα πάνω. Μετά από αυτό, ο κύλινδρος και το έμβολο γεμίστηκαν με νερό διόδου από το εξωτερικό. Τα αέρια στον κύλινδρο ψύχθηκαν και η πίεσή τους στο έμβολο μειώθηκε. Το έμβολο, υπό την επίδραση του ίδιου του βάρους και της εξωτερικής ατμοσφαιρικής πίεσης, κατέβηκε, σηκώνοντας το φορτίο. Ο κινητήρας έκανε χρήσιμη δουλειά. Για πρακτικούς λόγους, ήταν ακατάλληλο: ο τεχνολογικός κύκλος της λειτουργίας του ήταν πολύ περίπλοκος (γέμιση και ανάφλεξη πυρίτιδας, λίπανση με νερό και αυτό σε όλη τη λειτουργία του κινητήρα!). Επιπλέον, η χρήση ενός τέτοιου κινητήρα δεν ήταν καθόλου ασφαλής.

Ωστόσο, κανείς δεν μπορεί παρά να δει στο πρώτο αυτοκίνητο του Palen τα χαρακτηριστικά ενός σύγχρονου κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Στη νέα του μηχανή, ο Papin χρησιμοποιούσε νερό αντί για μπαρούτι. Χύθηκε στον κύλινδρο κάτω από το έμβολο και ο ίδιος ο κύλινδρος θερμάνθηκε από κάτω. Ο ατμός που προέκυψε ανύψωσε το έμβολο. Στη συνέχεια, ο κύλινδρος ψύχθηκε και ο ατμός σε αυτόν συμπυκνώθηκε και μετατράπηκε ξανά σε νερό. Το έμβολο, όπως και στην περίπτωση μιας μηχανής πούδρας, έπεσε κάτω υπό την επίδραση του βάρους και της ατμοσφαιρικής πίεσης. Αυτός ο κινητήρας δούλευε καλύτερα από έναν πυρίτιδα, αλλά ήταν επίσης ελάχιστα χρήσιμος για σοβαρή πρακτική χρήση: ήταν απαραίτητο να εφαρμοστεί και να αφαιρεθεί η φωτιά, να τροφοδοτηθεί κρύο νερό, να περιμένει να συμπυκνωθεί ο ατμός, να σβήσει το νερό κ.λπ.

Όλα αυτά τα μειονεκτήματα οφείλονταν στο γεγονός ότι η προετοιμασία του ατμού που ήταν απαραίτητος για τη λειτουργία του κινητήρα γινόταν στον ίδιο τον κύλινδρο. Αλλά τι γίνεται εάν έτοιμος ατμός, που λαμβάνεται, για παράδειγμα, σε ξεχωριστό λέβητα, εισάγεται στον κύλινδρο; Τότε θα αρκούσε να εισάγετε εναλλάξ ατμό και κρύο νερό στον κύλινδρο και ο κινητήρας θα λειτουργούσε σε υψηλότερες ταχύτητες και με λιγότερη κατανάλωση καυσίμου.

Ο σύγχρονος του Ντένις Πάλεν, ο Άγγλος Τόμας Σεβέρι, μάντεψε αυτό και κατασκεύασε μια αντλία ατμού για να αντλεί νερό από το ορυχείο. Στη μηχανή του παρασκευαζόταν ατμός έξω από τον κύλινδρο - στο λέβητα.

Ακολουθώντας τον Severi, ο Άγγλος σιδηρουργός Thomas Newcomen κατασκεύασε μια ατμομηχανή (επίσης προσαρμοσμένη για άντληση νερού από ορυχείο). Χρησιμοποίησε επιδέξια πολλά από αυτά που είχαν εφευρεθεί πριν από αυτόν. Ο Newcomen πήρε έναν κύλινδρο με ένα έμβολο Papen, αλλά έλαβε ατμό για να σηκώσει το έμβολο, όπως ο Severi, σε ξεχωριστό λέβητα.

Το μηχάνημα του Newcomen, όπως όλοι οι προκάτοχοί του, δούλευε κατά διαστήματα - υπήρξε μια παύση μεταξύ δύο κινήσεων λειτουργίας του εμβόλου. Ήταν το ύψος ενός κτιρίου τεσσάρων έως πέντε ορόφων και, επομένως, αποκλειστικά<прожорлива>: πενήντα άλογα μόλις πρόλαβαν να της παραδώσουν καύσιμα. Το προσωπικό της υπηρεσίας αποτελούνταν από δύο άτομα: ο πυροσβέστης πετούσε συνεχώς κάρβουνο στο<ненасытную пасть>εστίες και ο μηχανικός χειριζόταν τις βαλβίδες που εισήγαγαν ατμό και κρύο νερό στον κύλινδρο.

Χρειάστηκαν άλλα 50 χρόνια για να κατασκευαστεί μια γενική ατμομηχανή. Αυτό συνέβη στη Ρωσία, σε ένα από τα απομακρυσμένα προάστια της - το Αλτάι, όπου εκείνη την εποχή δούλευε ο λαμπρός Ρώσος εφευρέτης, ο γιος του στρατιώτη Ιβάν Πολζούνοφ.

Ο Polzunov έχτισε το δικό του<огнедействующую машину>σε ένα από τα εργοστάσια Barnaul. Αυτή η εφεύρεση ήταν το έργο της ζωής του και, θα μπορούσε να πει κανείς, του κόστισε τη ζωή Τον Απρίλιο του 1763, ο Polzunov ολοκλήρωσε τους υπολογισμούς του και υπέβαλε το έργο προς εξέταση. Σε αντίθεση με τις αντλίες ατμού Severi και Newcomen, για τις οποίες ο Polzunov γνώριζε και τις αδυναμίες των οποίων αναγνώριζε ξεκάθαρα, αυτό ήταν ένα έργο για μια καθολική μηχανή συνεχής δράση. Το μηχάνημα προοριζόταν για φυσούνα, άντληση αέρα σε φούρνους τήξης. Το κύριο χαρακτηριστικό του ήταν ότι ο άξονας εργασίας ταλαντευόταν συνεχώς, χωρίς παύσεις ρελαντί. Αυτό επιτεύχθηκε από το γεγονός ότι ο Polzunov παρείχε, αντί για έναν κύλινδρο, όπως συνέβαινε στη μηχανή του Newcomen, δύο που λειτουργούσαν εναλλάξ. Ενώ στον έναν κύλινδρο το έμβολο ανέβαινε προς τα πάνω υπό την επίδραση του ατμού, στον άλλο ο ατμός συμπυκνώθηκε και το έμβολο κατέβηκε. Και τα δύο έμβολα συνδέονταν με έναν άξονα εργασίας, τον οποίο γύριζαν εναλλάξ προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση. Η διαδρομή εργασίας του μηχανήματος δεν πραγματοποιήθηκε λόγω ατμοσφαιρικής πίεσης, όπως το Newcomen, αλλά λόγω της εργασίας του ατμού στους κυλίνδρους.

Την άνοιξη του 1766, οι μαθητές του Polzunov, μια εβδομάδα μετά τον θάνατό του (πέθανε στα 38), δοκίμασαν τη μηχανή. Λειτούργησε 43 μέρες και έθεσε σε κίνηση τη φυσούνα τριών κλιβάνων τήξης. Τότε ο λέβητας άρχισε να έχει διαρροή. το δέρμα με το οποίο ήταν καλυμμένα τα έμβολα (για να μειωθεί το κενό μεταξύ του τοιχώματος του κυλίνδρου και του εμβόλου) φθαρεί και το αυτοκίνητο σταμάτησε για πάντα. Κανείς άλλος δεν το δούλευε.

Ο δημιουργός μιας άλλης καθολικής ατμομηχανήπου έγινε ευρέως διαδεδομένος ήταν ο Άγγλος μηχανικός James Watt (1736-1819). Εργαζόμενος για τη βελτίωση της μηχανής του Newcomen, το 1784 κατασκεύασε έναν κινητήρα που ήταν κατάλληλος για κάθε ανάγκη. Η εφεύρεση του Watt έγινε δεκτή με μεγάλη έκρηξη. Στις πιο ανεπτυγμένες χώρες της Ευρώπης, η χειρωνακτική εργασία σε εργοστάσια και εργοστάσια αντικαταστάθηκε ολοένα και περισσότερο από τη μηχανική εργασία. Ένας γενικός κινητήρας έγινε απαραίτητος για την παραγωγή και δημιουργήθηκε.

Ο κινητήρας του Watt χρησιμοποιεί τον λεγόμενο μηχανισμό στροφάλου, ο οποίος μετατρέπει την παλινδρομική κίνηση του εμβόλου σε
περιστροφική κίνηση του τροχού.

Μόνο αργότερα εφευρέθηκε<двойное действие>μηχανές: κατευθύνοντας εναλλάξ τον ατμό κάτω από το έμβολο και στη συνέχεια πάνω από το έμβολο, ο Watt μετέτρεψε και τις δύο διαδρομές του (πάνω και κάτω) σε λειτουργικές. Το αυτοκίνητο έχει γίνει πιο δυνατό. Ο ατμός κατευθυνόταν στο πάνω και κάτω μέρος του κυλίνδρου με έναν ειδικό μηχανισμό διανομής ατμού, ο οποίος στη συνέχεια βελτιώθηκε και ονομάστηκε<золотником>.

Τότε ο Watt κατέληξε στο συμπέρασμα ότι δεν ήταν καθόλου απαραίτητο να παρέχεται ατμός στον κύλινδρο όλη την ώρα που το έμβολο κινούνταν. Αρκεί να αφήσετε ένα μέρος του ατμού στον κύλινδρο και να δώσετε την κίνηση του εμβόλου, και τότε αυτός ο ατμός θα αρχίσει να διαστέλλεται και να μετακινήσει το έμβολο στην ακραία του θέση. Αυτό έκανε το αυτοκίνητο πιο οικονομικό: χρειαζόταν λιγότερος ατμός, λιγότερο καύσιμο.

Σήμερα, ένας από τους πιο διαδεδομένους θερμικούς κινητήρες είναι ο κινητήρας εσωτερικής καύσης (ICE). Τοποθετείται σε αυτοκίνητα, πλοία, τρακτέρ, μηχανοκίνητα σκάφηκ.λπ., υπάρχουν εκατοντάδες εκατομμύρια τέτοιοι κινητήρες σε όλο τον κόσμο.

Για ποσοστό θερμική μηχανήΕίναι σημαντικό να γνωρίζουμε πόσο από την ενέργεια που απελευθερώνεται από το καύσιμο μετατρέπεται σε χρήσιμο έργο. Όσο μεγαλύτερο είναι αυτό το μέρος της ενέργειας, τόσο πιο οικονομικός είναι ο κινητήρας.

Για τον χαρακτηρισμό της αποδοτικότητας, εισάγεται η έννοια του συντελεστή αποδοτικότητας (efficiency).

Η απόδοση μιας θερμικής μηχανής είναι ο λόγος εκείνου του μέρους της ενέργειας που χρησιμοποιήθηκε για την εκτέλεση χρήσιμου έργου του κινητήρα προς τη συνολική ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την καύση του καυσίμου.

Ο πρώτος κινητήρας ντίζελ (1897) είχε απόδοση 22%. Ατμομηχανή Watt (1768) - 3-4%, το σύγχρονο σταθερό ντίζελ έχει απόδοση 34-44%.

2. ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ ΣΤΗ ΡΩΣΙΑ

Οι οδικές μεταφορές στη Ρωσία εξυπηρετούν όλους τους τομείς της εθνικής οικονομίας και κατέχουν μία από τις ηγετικές θέσεις στο ενοποιημένο σύστημα μεταφορών της χώρας. Ανά μερίδιο οδική μεταφοράαντιπροσωπεύει πάνω από το 80% του φορτίου που μεταφέρεται από όλους τους τρόπους μεταφοράς μαζί και περισσότερο από το 70% της επιβατικής κίνησης.

Οι οδικές μεταφορές δημιουργήθηκαν ως αποτέλεσμα της ανάπτυξης νέα βιομηχανίαεθνική οικονομία - η αυτοκινητοβιομηχανία, η οποία στην παρούσα φάση είναι ένας από τους κύριους κρίκους στην εγχώρια μηχανολογία.

Η δημιουργία ενός αυτοκινήτου ξεκίνησε πριν από περισσότερα από διακόσια χρόνια (το όνομα "αυτοκίνητο" προέρχεται από την ελληνική λέξη autos - "self" και τη λατινική mobilis - "κινητό"), όταν άρχισαν να παράγουν "αυτοκινούμενα" καρότσια. Εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στη Ρωσία. Το 1752, ένας αυτοδίδακτος Ρώσος μηχανικός, ο αγρότης L. Shamshurenkov, δημιούργησε ένα «αυτοκίνητο καρότσι», αρκετά τέλειο για την εποχή του, οδηγούμενο από τη δύναμη δύο ανθρώπων. Αργότερα, ο Ρώσος εφευρέτης I.P. Kulibin δημιούργησε ένα «καρότσι σκούτερ» με κίνηση πεντάλ. Με την εμφάνιση της ατμομηχανής, η δημιουργία αυτοκινούμενων βαγονιών προχώρησε ραγδαία. Το 1869-1870 Ο J. Cugnot στη Γαλλία και λίγα χρόνια αργότερα στην Αγγλία κατασκευάστηκαν ατμοκίνητα αυτοκίνητα. Η ευρεία χρήση του αυτοκινήτου ως μέσο μεταφοράς ξεκίνησε με την εμφάνιση του κινητήρα εσωτερικής καύσης υψηλής ταχύτητας. Το 1885, ο G. Daimler (Γερμανία) κατασκεύασε μια μοτοσυκλέτα με κινητήρας βενζίνης, και το 1886 K. Benz - ένα τρίτροχο καρότσι. Την ίδια περίπου εποχή δημιουργήθηκαν αυτοκίνητα με κινητήρες εσωτερικής καύσης σε βιομηχανικές χώρες (Γαλλία, Μεγάλη Βρετανία, ΗΠΑ).

Στα τέλη του 19ου αιώνα, η αυτοκινητοβιομηχανία εμφανίστηκε σε πολλές χώρες. Στην τσαρική Ρωσία, έγιναν επανειλημμένες προσπάθειες να οργανώσουν τη δική τους μηχανολογία. Το 1908, οργανώθηκε η παραγωγή αυτοκινήτων στο Russian-Baltic Carriage Works στη Ρίγα. Εδώ παράγονται αυτοκίνητα για έξι χρόνια, συναρμολογημένα κυρίως από εισαγόμενα ανταλλακτικά. Συνολικά το εργοστάσιο κατασκεύασε 451 ένα αυτοκίνητοκαι μικρό αριθμό φορτηγών. Το 1913, ο στόλος αυτοκινήτων στη Ρωσία ανερχόταν σε περίπου 9.000 αυτοκίνητα, τα περισσότερα ξένης κατασκευής.

Μετά τη Μεγάλη Οκτωβριανή Σοσιαλιστική Επανάσταση, ήταν απαραίτητο να δημιουργηθεί μια εγχώρια αυτοκινητοβιομηχανία. Η αρχή της ανάπτυξης της ρωσικής αυτοκινητοβιομηχανίας χρονολογείται από το 1924, όταν κατασκευάστηκαν τα πρώτα φορτηγά AMO-F-15 στη Μόσχα στο εργοστάσιο της AMO.

Την περίοδο 1931-1941. δημιουργείται μεγάλης κλίμακας και μαζική παραγωγή αυτοκινήτων. Το 1931 ξεκίνησε η μαζική παραγωγή φορτηγών στο εργοστάσιο της AMO. Το 1932, το εργοστάσιο GAZ τέθηκε σε λειτουργία.

Ξεκίνησε την παραγωγή το 1940 μικρά αυτοκίνηταΕργοστάσιο μικρών αυτοκινήτων στη Μόσχα. Λίγο αργότερα, δημιουργήθηκε το εργοστάσιο αυτοκινήτων Ural. Στα χρόνια των μεταπολεμικών πενταετών σχεδίων, τέθηκαν σε λειτουργία τα εργοστάσια αυτοκινήτων στο Κουτάισι, στο Κρεμεντσούγκ, στο Ουλιάνοφσκ και στο Μινσκ. Από τα τέλη της δεκαετίας του '60, η ανάπτυξη της αυτοκινητοβιομηχανίας χαρακτηρίζεται από έναν ιδιαίτερα γρήγορο ρυθμό. Το 1971, το εργοστάσιο αυτοκινήτων Volzhsky πήρε το όνομά του. 50η επέτειος της ΕΣΣΔ.

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η θερμική διαστολή χρησιμοποιείται σε κινητήρες εσωτερικής καύσης. Πώς χρησιμοποιείται όμως και τι λειτουργία επιτελεί Θα δούμε το παράδειγμα της εργασίας εμβολοφόρος κινητήρας εσωτερικής καύσης. Ένας κινητήρας είναι μια μηχανή ενεργειακής ισχύος που μετατρέπει οποιαδήποτε ενέργεια σε μηχανικό έργο. Οι κινητήρες στους οποίους δημιουργείται μηχανικό έργο ως αποτέλεσμα της μετατροπής της θερμικής ενέργειας ονομάζονται θερμικοί. Η θερμική ενέργεια λαμβάνεται με την καύση οποιουδήποτε καυσίμου. Μια θερμική μηχανή στην οποία μέρος της χημικής ενέργειας του καυσίμου που καίγεται στην κοιλότητα εργασίας μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια ονομάζεται κινητήρας εσωτερικής καύσης με έμβολο. (Σοβιετικό εγκυκλοπαιδικό λεξικό)

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ως εργοστάσια παραγωγής ενέργειας για αυτοκίνητα μεγαλύτερη κατανομήδιδάσκονται μηχανές εσωτερικής καύσης, στις οποίες η διαδικασία της καύσης του καυσίμου με την απελευθέρωση θερμότητας και η μετατροπή της σε μηχανικό έργο συμβαίνει απευθείας στους κυλίνδρους. Αλλά στα περισσότερα σύγχρονα αυτοκίνηταΕγκαθίστανται κινητήρες εσωτερικής καύσης, οι οποίοι ταξινομούνται σύμφωνα με διάφορα κριτήρια: Σύμφωνα με τη μέθοδο σχηματισμού μείγματος - κινητήρες με εξωτερικό σχηματισμό μείγματος, στους οποίους το εύφλεκτο μείγμα παρασκευάζεται έξω από τους κυλίνδρους (καρμπυρατέρ και αέριο) και κινητήρες με εσωτερικό σχηματισμό μείγματος (το μείγμα εργασίας σχηματίζεται μέσα στους κυλίνδρους) - κινητήρες ντίζελ. Σύμφωνα με τη μέθοδο εφαρμογής του κύκλου εργασίας - τετράχρονο και δίχρονο. Με τον αριθμό των κυλίνδρων - μονοκύλινδρος, δικύλινδρος και πολυκύλινδρος. Σύμφωνα με τη διάταξη των κυλίνδρων - κινητήρες με κατακόρυφη ή κεκλιμένη διάταξη κυλίνδρων σε μία σειρά, σε σχήμα V με τη διάταξη των κυλίνδρων υπό γωνία (με τη διάταξη των κυλίνδρων υπό γωνία 180, ο κινητήρας ονομάζεται κινητήρας με αντίθετους κυλίνδρους ή αντίθετους). Σύμφωνα με τη μέθοδο ψύξης - για κινητήρες με υγρό ή αερόψυκτο; Ανά τύπο καυσίμου που χρησιμοποιείται - βενζίνη, ντίζελ, αέριο και πολλαπλά καύσιμα. Ανάλογα με το βαθμό συμπίεσης, υπάρχουν

κινητήρες υψηλής (E=12...18) και χαμηλής (E=4...9) συμπίεσης. Σύμφωνα με τη μέθοδο πλήρωσης του κυλίνδρου με νέο φορτίο: α) κινητήρες με φυσική αναπνοή, στους οποίους η εισαγωγή αέρα ή εύφλεκτου μείγματος πραγματοποιείται λόγω του κενού στον κύλινδρο κατά τη διαδρομή αναρρόφησης του εμβόλου·) υπερτροφοδοτούμενοι κινητήρες , στην οποία η εισαγωγή αέρα ή εύφλεκτου μείγματος στον κύλινδρο εργασίας γίνεται υπό πίεση, που δημιουργείται από τον συμπιεστή, προκειμένου να αυξηθεί η φόρτιση και να ληφθεί αυξημένη ισχύςκινητήρας; Ανάλογα με την ταχύτητα περιστροφής: χαμηλής ταχύτητας, υψηλής ταχύτητας, υψηλής ταχύτητας Ανάλογα με το σκοπό, οι κινητήρες διακρίνονται μεταξύ σταθερών, τρακτέρ, θαλάσσιων, ντίζελ ατμομηχανών, αεροσκαφών κ.λπ.

Οι εμβολοφόροι κινητήρες εσωτερικής καύσης αποτελούνται από μηχανισμούς και συστήματα που εκτελούν τις λειτουργίες που τους έχουν ανατεθεί και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Τα κύρια μέρη ενός τέτοιου κινητήρα είναι ο μηχανισμός στροφάλου και ο μηχανισμός διανομής αερίου, καθώς και τα συστήματα ισχύος, ψύξης, ανάφλεξης και λίπανσης.

Ο μηχανισμός του στροφάλου μετατρέπει τη γραμμική παλινδρομική κίνηση του εμβόλου σε περιστροφική κίνηση του στροφαλοφόρου άξονα.

Ο μηχανισμός διανομής αερίου εξασφαλίζει την έγκαιρη εισαγωγή του εύφλεκτου μείγματος στον κύλινδρο και την απομάκρυνση των προϊόντων καύσης από αυτόν.

Το σύστημα ισχύος έχει σχεδιαστεί για την προετοιμασία και την παροχή του εύφλεκτου μείγματος στον κύλινδρο, καθώς και για την αφαίρεση των προϊόντων καύσης.

Το σύστημα λίπανσης χρησιμεύει για την παροχή λαδιού σε αλληλεπιδρώντα μέρη, προκειμένου να μειωθεί η δύναμη τριβής και να ψύχονται μερικώς, ταυτόχρονα, η κυκλοφορία του λαδιού οδηγεί στην απομάκρυνση των εναποθέσεων άνθρακα και στην αφαίρεση των προϊόντων φθοράς.

Το σύστημα ψύξης διατηρείται κανονικά καθεστώς θερμοκρασίαςλειτουργία του κινητήρα, διασφαλίζοντας την απομάκρυνση της θερμότητας από τα μέρη του κυλίνδρου που είναι πολύ ζεστά κατά την καύση του μείγματος εργασίας ομάδα εμβόλωνκαι μηχανισμός βαλβίδας.

Το σύστημα ανάφλεξης έχει σχεδιαστεί για να αναφλέγει το μείγμα εργασίας στον κύλινδρο του κινητήρα.

Έτσι, ένας τετράχρονος εμβολοφόρος κινητήρας αποτελείται από έναν κύλινδρο και έναν στροφαλοθάλαμο, ο οποίος καλύπτεται στο κάτω μέρος με ένα κάρτερ. Ένα έμβολο με δακτυλίους συμπίεσης (στεγανοποίησης) κινείται στο εσωτερικό του κυλίνδρου, έχοντας σχήμα γυαλιού με πάτο στο πάνω μέρος. Το έμβολο συνδέεται μέσω του πείρου του εμβόλου και της μπιέλας στον στροφαλοφόρο άξονα, ο οποίος περιστρέφεται στα κύρια ρουλεμάν που βρίσκονται στο στροφαλοθάλαμο. Ο στροφαλοφόρος άξονας αποτελείται από κύριους κρίκους, μάγουλα και ημερολόγιο μπιέλας. Κύλινδρος, έμβολο, μπιέλα και στροφαλοφόρος άξωναποτελούν τον λεγόμενο μηχανισμό στροφάλου. Το πάνω μέρος του κυλίνδρου καλύπτεται με κεφαλή με βαλβίδες, το άνοιγμα και το κλείσιμο των οποίων συντονίζεται αυστηρά με την περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα και επομένως με την κίνηση του εμβόλου.

Η κίνηση του εμβόλου περιορίζεται σε δύο ακραίες θέσεις στις οποίες η ταχύτητά του είναι μηδέν. Η ανώτατη θέση του εμβόλου ονομάζεται κορυφαίοι νεκροίσημείο (TDC), η χαμηλότερη θέση του είναι το κάτω νεκρό σημείο (BDC).

Ασταμάτητη κίνηση του εμβόλου μέσα νεκρά σημείαπαρέχεται από ένα σφόνδυλο σε σχήμα δίσκου με τεράστιο χείλος. Η απόσταση που διανύει το έμβολο από το TDC στο BDC ονομάζεται διαδρομή εμβόλου S, η οποία είναι ίση με τη διπλάσια ακτίνα R του στρόφαλου: S=2R.

Ο χώρος πάνω από το κάτω μέρος του εμβόλου όταν βρίσκεται στο TDC ονομάζεται θάλαμος καύσης. Ο όγκος του συμβολίζεται με Vс. χώρος κυλίνδρων μεταξύ δύο νεκρά σημεία(BDC και TDC) ονομάζεται μετατόπισή του και ορίζεται Vh. Το άθροισμα του όγκου του θαλάμου καύσης Vс και του όγκου εργασίας Vh είναι ο συνολικός όγκος του κυλίνδρου Va: Va=Vс+Vh. Ο όγκος εργασίας του κυλίνδρου (μετριέται σε κυβικά εκατοστά ή μέτρα): Vh=пД^3*S/4, όπου D είναι η διάμετρος του κυλίνδρου. Το άθροισμα όλων των όγκων εργασίας των κυλίνδρων ενός πολυκύλινδρου κινητήρα ονομάζεται όγκος εργασίας κινητήρα, καθορίζεται από τον τύπο: Vр=(пД^2*S)/4*i, όπου i είναι ο αριθμός των κυλίνδρων . Ο λόγος του συνολικού όγκου του κυλίνδρου Va προς τον όγκο του θαλάμου καύσης Vc ονομάζεται λόγος συμπίεσης: E=(Vc+Vh)Vc=Va/Vc=Vh/Vc+1. Ο λόγος συμπίεσης είναι σημαντική παράμετροςκινητήρες εσωτερικής καύσης, γιατί επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την αποτελεσματικότητα και την ισχύ του.

Δράση εμβολοφόρος κινητήραςη εσωτερική καύση βασίζεται στη χρήση του έργου της θερμικής διαστολής των θερμαινόμενων αερίων κατά τη μετακίνηση του εμβόλου από το TDC στο BDC. Η θέρμανση των αερίων στη θέση TDC επιτυγχάνεται ως αποτέλεσμα της καύσης του καυσίμου που αναμιγνύεται με τον αέρα στον κύλινδρο. Αυτό αυξάνει τη θερμοκρασία και την πίεση του αερίου. Δεδομένου ότι η πίεση κάτω από το έμβολο είναι ίση με την ατμοσφαιρική πίεση και στον κύλινδρο είναι πολύ μεγαλύτερη, τότε υπό την επίδραση της διαφοράς πίεσης το έμβολο θα κινηθεί προς τα κάτω, ενώ τα αέρια θα διαστέλλονται, κάνοντας χρήσιμη εργασία. Εδώ γίνεται αισθητή η θερμική διαστολή των αερίων και εδώ βρίσκεται η τεχνολογική της λειτουργία: πίεση στο έμβολο. Προκειμένου ο κινητήρας να παράγει συνεχώς μηχανική ενέργεια, ο κύλινδρος πρέπει να γεμίζει περιοδικά με νέα τμήματα αέρα μέσω της βαλβίδας εισαγωγής και καύσιμο μέσω του μπεκ ψεκασμού ή ένα μείγμα αέρα και καυσίμου πρέπει να τροφοδοτείται μέσω της βαλβίδας εισαγωγής. Τα προϊόντα της καύσης του καυσίμου μετά την διαστολή τους αφαιρούνται από τον κύλινδρο μέσω της βαλβίδας εισαγωγής. Αυτές οι εργασίες εκτελούνται από τον μηχανισμό διανομής αερίου, ο οποίος ελέγχει το άνοιγμα και το κλείσιμο των βαλβίδων, και το σύστημα παροχής καυσίμου.

Ο κύκλος λειτουργίας του κινητήρα είναι μια περιοδικά επαναλαμβανόμενη σειρά διαδοχικών διεργασιών που συμβαίνουν σε κάθε κύλινδρο του κινητήρα και προκαλούν τη μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε μηχανικό έργο. Εάν ο κύκλος εργασίας ολοκληρωθεί σε δύο διαδρομές του εμβόλου, δηλ. ανά περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα, τότε ένας τέτοιος κινητήρας ονομάζεται δίχρονος κινητήρας.

Οι κινητήρες των αυτοκινήτων λειτουργούν συνήθως σε έναν τετράχρονο κύκλο, ο οποίος ολοκληρώνεται σε δύο στροφές του στροφαλοφόρου άξονα ή τέσσερις διαδρομές του εμβόλου και αποτελείται από διαδρομές εισαγωγής, συμπίεσης, εκτόνωσης (ισχύς διαδρομής) και εξαγωγής.

Σε έναν τετράχρονο μονοκύλινδρο κινητήρα με καρμπυρατέρ, ο κύκλος λειτουργίας γίνεται ως εξής:

1. Διαδρομή εισαγωγής Καθώς ο στροφαλοφόρος άξονας του κινητήρα κάνει την πρώτη του μισή περιστροφή, το έμβολο μετακινείται από το TDC στο BDC, η βαλβίδα εισαγωγής είναι ανοιχτή, η βαλβίδα εξαγωγής κλειστή. Δημιουργείται κενό 0,07 - 0,095 MPa στον κύλινδρο, ως αποτέλεσμα του οποίου μια νέα φόρτιση του εύφλεκτου μείγματος, που αποτελείται από ατμούς βενζίνης και αέρα, αναρροφάται μέσω του αγωγού εισαγωγής αερίου στον κύλινδρο και αναμιγνύεται με τα υπολειμματικά καυσαέρια , σχηματίζει ένα μείγμα εργασίας.

2. Εγκεφαλικό επεισόδιο συμπίεσης. Μετά την πλήρωση του κυλίνδρου με το εύφλεκτο μείγμα, με περαιτέρω περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα (δεύτερη μισή στροφή), το έμβολο μετακινείται από το BDC στο TDC με τις βαλβίδες κλειστές. Καθώς ο όγκος μειώνεται, η θερμοκρασία και η πίεση του μίγματος εργασίας αυξάνονται.

3. Διαδρομή επέκτασης ή διαδρομή ισχύος. Στο τέλος της διαδρομής συμπίεσης, το μίγμα εργασίας αναφλέγεται από έναν ηλεκτρικό σπινθήρα και καίγεται γρήγορα, με αποτέλεσμα η θερμοκρασία και η πίεση των αερίων που προκύπτουν να αυξάνονται απότομα, ενώ το έμβολο μετακινείται από το TDC στο BDC κατά τη διάρκεια της διαδρομής διαστολής , η μπιέλα που συνδέεται περιστροφικά με το έμβολο κάνει σύνθετη κίνησηκαι μέσω του στρόφαλου προκαλεί την περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα. Κατά τη διαστολή, τα αέρια εκτελούν χρήσιμη εργασία, επομένως η διαδρομή του εμβόλου κατά την τρίτη μισή στροφή του στροφαλοφόρου άξονα ονομάζεται διαδρομή ισχύος. Στο τέλος της διαδρομής λειτουργίας του εμβόλου, όταν είναι κοντά στο BDC, η βαλβίδα εξαγωγής ανοίγει, η πίεση στον κύλινδρο μειώνεται στα 0,3 -0,75 MPa και η θερμοκρασία στους 950 - 1200 C. 4. Διαδρομή εξαγωγής. Κατά την τέταρτη μισή περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα, το έμβολο κινείται από το BDC στο TDC. Σε αυτή την περίπτωση, η βαλβίδα εξαγωγής είναι ανοιχτή και τα προϊόντα καύσης ωθούνται έξω από τον κύλινδρο στην ατμόσφαιρα μέσω του αγωγού καυσαερίων.

Σε έναν τετράχρονο κινητήρα, οι διαδικασίες εργασίας συμβαίνουν ως εξής:

1. Εγκεφαλικό πρόσληψης. Όταν το έμβολο μετακινείται από το TDC στο BDC, λόγω του κενού που προκύπτει, ατμοσφαιρικός αέρας εισέρχεται στην κοιλότητα του κυλίνδρου μέσω της ανοιχτής βαλβίδας εισαγωγής. Η πίεση αέρα στον κύλινδρο είναι 0,08 - 0,095 MPa και η θερμοκρασία είναι 40 - 60 C.

2. Εγκεφαλικό επεισόδιο συμπίεσης. Το έμβολο κινείται από το BDC στο TDC. Οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι κλειστές, με αποτέλεσμα το έμβολο που κινείται προς τα πάνω να συμπιέζει τον εισερχόμενο αέρα. Για να αναφλεγεί το καύσιμο, η θερμοκρασία του πεπιεσμένου αέρα πρέπει να είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία αυτανάφλεξης του καυσίμου. Καθώς το έμβολο κινείται προς το TDC, το καύσιμο ντίζελ εγχέεται στον κύλινδρο μέσω του ακροφυσίου, το οποίο παρέχεται από την αντλία καυσίμου.

3. Διαδρομή επέκτασης ή ισχύς. Το καύσιμο που εγχέεται στο τέλος της διαδρομής συμπίεσης, αναμεμειγμένο με θερμαινόμενο αέρα, αναφλέγεται και ξεκινά η διαδικασία καύσης, που χαρακτηρίζεται από ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας και της πίεσης. Ταυτόχρονα, το μέγιστο

η πίεση του αερίου φτάνει τα 6 - 9 MPa και η θερμοκρασία 1800 - 2000 C. Υπό την επίδραση της πίεσης αερίου, το έμβολο 2 μετακινείται από το TDC στο BDC - εμφανίζεται μια διαδρομή εργασίας. Γύρω από το BDC, η πίεση πέφτει στα 0,3 - 0,5 MPa και η θερμοκρασία στους 700 - 900 C.

4. Απελευθερώστε το εγκεφαλικό επεισόδιο. Το έμβολο κινείται από το BDC στο TDC και μέσω της ανοιχτής βαλβίδας εξαγωγής 6, τα καυσαέρια ωθούνται έξω από τον κύλινδρο. Η πίεση του αερίου μειώνεται στα 0,11 - 0,12 MPa και η θερμοκρασία στους 500-700 C. Μετά το τέλος της διαδρομής της εξάτμισης, με περαιτέρω περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα, ο κύκλος εργασίας επαναλαμβάνεται με την ίδια σειρά. Για γενίκευση, παρουσιάζονται διαγράμματα του κύκλου λειτουργίας των κινητήρων με καρμπυρατέρ και των κινητήρων ντίζελ.

Οι δίχρονοι κινητήρες διαφέρουν από τους τετράχρονους κινητήρες στο ότι οι κύλινδροι γεμίζουν με ένα εύφλεκτο μείγμα ή αέρα στην αρχή της διαδρομής συμπίεσης και οι κύλινδροι καθαρίζονται από τα καυσαέρια στο τέλος της διαδρομής διαστολής, δηλ. οι διαδικασίες εξάτμισης και εισαγωγής πραγματοποιούνται χωρίς ανεξάρτητες διαδρομές εμβόλου. Γενική διαδικασίαγια όλους τους τύπους δίχρονων

κινητήρες - καθαρισμός, δηλ. η διαδικασία απομάκρυνσης των καυσαερίων από τον κύλινδρο χρησιμοποιώντας ένα ρεύμα εύφλεκτου μείγματος ή αέρα. Επομένως, αυτός ο τύπος κινητήρα διαθέτει συμπιεστή (αντλία καθαρισμού). Ας εξετάσουμε τη λειτουργία ενός δίχρονου κινητήρα με καρμπυρατέρ με εκκένωση θαλάμου στροφάλου. Αυτός ο τύπος κινητήρα δεν έχει βαλβίδες τον ρόλο τους παίζει ένα έμβολο, το οποίο, όταν κινείται, κλείνει τα παράθυρα εισαγωγής, εξάτμισης και εξαέρωσης. Μέσω αυτών των παραθύρων, ο κύλινδρος σε ορισμένες στιγμές επικοινωνεί με τους αγωγούς εισαγωγής και εξαγωγής και τον θάλαμο του στροφάλου (στροφαλοθάλαμος), ο οποίος δεν έχει άμεση επικοινωνία με την ατμόσφαιρα. Ο κύλινδρος στο μεσαίο τμήμα έχει τρία παράθυρα: είσοδο, εξάτμιση 6 και εξαέρωση, που συνδέεται με μια βαλβίδα με το θάλαμο στροφάλου του κινητήρα.

Ο κύκλος εργασίας στον κινητήρα πραγματοποιείται σε δύο διαδρομές:

1. Διαδρομή συμπίεσης. Το έμβολο μετακινείται από το BDC στο TDC, μπλοκάροντας πρώτα τον καθαρισμό και μετά το παράθυρο εξόδου 6. Αφού το έμβολο κλείσει το παράθυρο της εξάτμισης στον κύλινδρο, αρχίζει η συμπίεση του εύφλεκτου μείγματος που είχε εισέλθει προηγουμένως. Ταυτόχρονα, λόγω της στεγανότητάς του, δημιουργείται ένα κενό στον θάλαμο του στρόφαλου, υπό την επίδραση του οποίου ένα εύφλεκτο μείγμα εισέρχεται στον θάλαμο του στρόφαλου από το καρμπυρατέρ μέσω του ανοιχτού παραθύρου εισόδου.

2. Ισχυρό κτύπημα. Όταν το έμβολο είναι τοποθετημένο κοντά στο TDC, το συμπιεσμένο μίγμα εργασίας αναφλέγεται από έναν ηλεκτρικό σπινθήρα από το μπουζί, με αποτέλεσμα η θερμοκρασία και η πίεση των αερίων να αυξάνονται απότομα. Υπό την επίδραση της θερμικής διαστολής των αερίων, το έμβολο μετακινείται στο BDC, ενώ τα διαστελλόμενα αέρια εκτελούν χρήσιμο έργο. Ταυτόχρονα, το κατερχόμενο έμβολο κλείνει το παράθυρο εισόδου και συμπιέζει το εύφλεκτο μείγμα στο θάλαμο του στρόφαλου.

Όταν το έμβολο φτάσει στο παράθυρο της εξάτμισης, ανοίγει και τα καυσαέρια αρχίζουν να απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα, η πίεση στον κύλινδρο μειώνεται. Με περαιτέρω κίνηση, το έμβολο ανοίγει το παράθυρο καθαρισμού και το εύφλεκτο μείγμα που συμπιέζεται στον θάλαμο του στρόφαλου ρέει μέσα από το κανάλι, γεμίζοντας τον κύλινδρο και καθαρίζοντας τον από τα υπολείμματα καυσαερίων.

Κύκλος λειτουργίας δίχρονου μηχανή πετρελαίουδιαφέρει από τον κύκλο λειτουργίας ενός δίχρονου κινητήρα με καρμπυρατέρ στο ότι σε έναν κινητήρα ντίζελ εισέρχεται αέρας αντί για εύφλεκτο μείγμα στον κύλινδρο και στο τέλος της διαδικασίας συμπίεσης εγχέεται λεπτή ψεκασμό καυσίμου.

Η ισχύς ενός δίχρονου κινητήρα με τις ίδιες διαστάσεις κυλίνδρου και ταχύτητα άξονα είναι θεωρητικά διπλάσια από έναν τετράχρονο κινητήρα λόγω του μεγαλύτερου αριθμού κύκλων λειτουργίας. Ωστόσο, η ατελής χρήση της διαδρομής του εμβόλου για διαστολή, η φτωχότερη απελευθέρωση του κυλίνδρου από τα υπολειμματικά αέρια και η δαπάνη μέρους της παραγόμενης ισχύος για την κίνηση του συμπιεστή εξαέρωσης οδηγούν σε αύξηση της ισχύος μόνο κατά 60...70%.

Ο κύκλος εργασίας ενός τετράχρονου κινητήρα αποτελείται από πέντε διεργασίες: εισαγωγή, συμπίεση, καύση, διαστολή και εξαγωγή, οι οποίες συμβαίνουν σε τέσσερις διαδρομές ή δύο στροφές του στροφαλοφόρου άξονα.

Μια γραφική αναπαράσταση της πίεσης του αερίου καθώς ο όγκος στον κύλινδρο του κινητήρα αλλάζει κατά τη διάρκεια καθενός από τους τέσσερις κύκλους παρέχεται από ένα ενδεικτικό διάγραμμα. Μπορεί να κατασκευαστεί σύμφωνα με δεδομένα θερμικού υπολογισμού ή να αφαιρεθεί ενώ ο κινητήρας λειτουργεί χρησιμοποιώντας μια ειδική συσκευή - έναν δείκτη.

Διαδικασία πρόσληψης. Το εύφλεκτο μείγμα εισάγεται μετά την απελευθέρωση καυσαερίων από τον προηγούμενο κύκλο από τους κυλίνδρους. Η βαλβίδα εισαγωγής ανοίγει με κάποια πρόοδο πριν από το TDC προκειμένου να αποκτήσει μεγαλύτερη επιφάνεια ροής στη βαλβίδα μέχρι τη στιγμή που το έμβολο φτάσει στο TDC. Η πρόσληψη του εύφλεκτου μείγματος πραγματοποιείται σε δύο περιόδους. Στην πρώτη περίοδο, το μείγμα εισέρχεται όταν το έμβολο μετακινείται από το TDC στο BDC λόγω του κενού που δημιουργείται στον κύλινδρο. Στη δεύτερη περίοδο, το μείγμα εγχέεται όταν το έμβολο μετακινείται από το BDC στο TDC για κάποιο χρονικό διάστημα, που αντιστοιχεί σε 40 - 70 περιστροφές του στροφαλοφόρου άξονα λόγω της διαφοράς πίεσης και της πίεσης ταχύτητας του μείγματος. Η εισαγωγή του εύφλεκτου μείγματος τελειώνει με το κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής Το εύφλεκτο μείγμα που εισέρχεται στον κύλινδρο αναμιγνύεται με υπολειμματικά αέρια από τον προηγούμενο κύκλο και σχηματίζει ένα εύφλεκτο μείγμα. Η πίεση του μείγματος στον κύλινδρο κατά τη διαδικασία εισαγωγής είναι 70 - 90 kPa και εξαρτάται από τις υδραυλικές απώλειες στο σύστημα εισαγωγής του κινητήρα. Η θερμοκρασία του μείγματος στο τέλος της διαδικασίας εισαγωγής αυξάνεται στους 340 - 350 Κ λόγω της επαφής του με θερμαινόμενα μέρη του κινητήρα και της ανάμειξης με

υπολειμματικά αέρια με θερμοκρασία 900 - 1000 Κ.

Διαδικασία συμπίεσης. Η συμπίεση του μίγματος εργασίας στον κύλινδρο του κινητήρα συμβαίνει όταν οι βαλβίδες είναι κλειστές και το έμβολο κινείται. Η διαδικασία συμπίεσης λαμβάνει χώρα παρουσία ανταλλαγής θερμότητας μεταξύ του μίγματος εργασίας και των τοιχωμάτων (κύλινδρος, κεφαλή και πυθμένας εμβόλου). Στην αρχή της συμπίεσης, η θερμοκρασία του μίγματος εργασίας είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία των τοίχων, επομένως η θερμότητα μεταφέρεται στο μείγμα από τα τοιχώματα. Καθώς η συμπίεση συνεχίζεται, η θερμοκρασία του μείγματος αυξάνεται και γίνεται υψηλότερη από τη θερμοκρασία των τοιχωμάτων, έτσι η θερμότητα από το μείγμα μεταφέρεται στα τοιχώματα. Έτσι, η διαδικασία συμπίεσης πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ένα πολυτροπικό, μέση τιμήπου n=1,33...1,38. Η διαδικασία συμπίεσης τελειώνει τη στιγμή που το μείγμα εργασίας αναφλέγεται. Η πίεση του μίγματος εργασίας στον κύλινδρο στο τέλος της συμπίεσης είναι 0,8 - 1,5 MPa και η θερμοκρασία είναι 600 - 750 Κ.

Διαδικασία καύσης. Η καύση του μίγματος εργασίας ξεκινά πριν το έμβολο φτάσει στο TDC, δηλ. όταν ένα συμπιεσμένο μείγμα αναφλέγεται από ηλεκτρικό σπινθήρα. Μετά την ανάφλεξη, το μέτωπο της φλόγας ενός αναμμένου κεριού από το κερί εξαπλώνεται σε ολόκληρο τον όγκο του θαλάμου καύσης με ταχύτητα 40 - 50 m/s. Παρά τον τόσο υψηλό ρυθμό καύσης, το μείγμα καταφέρνει να καεί κατά τη διάρκεια του χρόνου έως ότου ο στροφαλοφόρος άξονας γίνει 30 - 35. Όταν καίγεται το μείγμα εργασίας, απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα θερμότητας στην περιοχή που αντιστοιχεί σε 10 - 15 πριν από το TDC και 15 - 20 μετά το BDC, με αποτέλεσμα η πίεση και η θερμοκρασία των αερίων που σχηματίζονται στον κύλινδρο να αυξάνεται γρήγορα. Στο τέλος της καύσης, η πίεση του αερίου φτάνει τα 3 - 5 MPa και η θερμοκρασία 2500 - 2800 Κ.

Διαδικασία επέκτασης. Η θερμική διαστολή των αερίων στον κύλινδρο του κινητήρα συμβαίνει μετά το τέλος της διαδικασίας καύσης όταν το έμβολο μετακινείται στο BDC. Όταν τα αέρια διαστέλλονται, κάνουν χρήσιμη εργασία. Η διαδικασία της θερμικής διαστολής συμβαίνει με έντονη ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ αερίων και τοιχωμάτων (κύλινδρος, κεφαλή και πυθμένας εμβόλου). Στην αρχή της διαστολής, το μείγμα εργασίας καίγεται, με αποτέλεσμα τα αέρια που προκύπτουν να λαμβάνουν θερμότητα. Τα αέρια εκπέμπουν θερμότητα στους τοίχους σε όλη τη διαδικασία της θερμικής διαστολής. Η θερμοκρασία των αερίων μειώνεται κατά τη διαδικασία διαστολής, επομένως, η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των αερίων και των τοιχωμάτων αλλάζει. Η διαδικασία θερμικής διαστολής τελειώνει τη στιγμή του ανοίγματος βαλβίδα εξάτμισης,. Η διαδικασία της θερμικής διαστολής συμβαίνει κατά μήκος ενός πολυμέτρου, ο μέσος όρος του οποίου είναι n2 = 1,23...1,31. Η πίεση αερίου στον κύλινδρο στο τέλος της διαστολής είναι 0,35 - 0,5 MPa και η θερμοκρασία είναι 1200 - 1500 K.

Διαδικασία απελευθέρωσης. Η απελευθέρωση των καυσαερίων αρχίζει όταν ανοίξει η βαλβίδα εξαγωγής, δηλ. 40 - 60 πριν το έμβολο φτάσει στο BDC. Η απελευθέρωση αερίων από τον κύλινδρο πραγματοποιείται σε δύο περιόδους. Στην πρώτη περίοδο, τα αέρια απελευθερώνονται όταν το έμβολο μετακινείται στο BDC λόγω του γεγονότος ότι η πίεση του αερίου στον κύλινδρο είναι σημαντικά υψηλότερη από την ατμοσφαιρική πίεση. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, περίπου το 60% των καυσαερίων αφαιρείται από τον κύλινδρο με ταχύτητα 500 - 600 m/s. Στη δεύτερη περίοδο, τα αέρια απελευθερώνονται όταν το έμβολο μετακινείται από το BDC στο κλείσιμο της βαλβίδας εξαγωγής λόγω της δράσης ώθησης του εμβόλου και της αδράνειας των κινούμενων αερίων. Η απελευθέρωση των καυσαερίων τελειώνει τη στιγμή που κλείνει η βαλβίδα εξαγωγής, δηλαδή 10 - 20 αφού το έμβολο φτάσει στο TDC. Η πίεση αερίου στον κύλινδρο κατά τη διαδικασία εκτίναξης είναι 0,11 - 0,12 MPa, η θερμοκρασία του αερίου στο τέλος της διαδικασίας εκτίναξης είναι 90 - 1100 Κ.

Ο κύκλος λειτουργίας ενός κινητήρα ντίζελ διαφέρει σημαντικά από τον κύκλο λειτουργίας ενός κινητήρα με καρμπυρατέρ στον τρόπο που σχηματίζεται και αναφλέγεται το μείγμα εργασίας.

Διαδικασία πρόσληψης. Η εισαγωγή αέρα ξεκινά όταν η εισαγωγή είναι ανοιχτή

βαλβίδα και τελειώνει όταν κλείνει. Η διαδικασία εισαγωγής αέρα γίνεται με τον ίδιο τρόπο όπως η εισαγωγή ενός εύφλεκτου μείγματος σε έναν κινητήρα με καρμπυρατέρ Η πίεση αέρα στον κύλινδρο κατά τη διαδικασία εισαγωγής είναι 80 - 95 kPa και εξαρτάται από τις υδραυλικές απώλειες στο σύστημα εισαγωγής του κινητήρα. Η θερμοκρασία του αέρα στο τέλος της διαδικασίας εξάτμισης ανεβαίνει στους 320 - 350 Κ λόγω της επαφής του με θερμαινόμενα μέρη του κινητήρα και της ανάμειξης με τα υπολειμματικά αέρια.

Διαδικασία συμπίεσης. Η συμπίεση του αέρα στον κύλινδρο ξεκινά μετά το κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής και τελειώνει τη στιγμή της έγχυσης καυσίμου στον θάλαμο καύσης Η πίεση του αέρα στον κύλινδρο στο τέλος της συμπίεσης είναι 3,5 - 6 MPa και η θερμοκρασία είναι 820 - 980. Κ.

Διαδικασία καύσης. Η καύση του καυσίμου ξεκινά από τη στιγμή που το καύσιμο τροφοδοτείται στον κύλινδρο, δηλ. 15 - 30 πριν το έμβολο φτάσει στο TDC. Αυτή τη στιγμή, η θερμοκρασία του πεπιεσμένου αέρα είναι 150 - 200 C υψηλότερη από τη θερμοκρασία αυτανάφλεξης. Το καύσιμο που εισέρχεται στον κύλινδρο σε κατάσταση λεπτής ψεκασμού δεν αναφλέγεται αμέσως, αλλά με καθυστέρηση κάποιου χρόνου (0,001 - 0,003 s), που ονομάζεται περίοδος καθυστέρησης ανάφλεξης. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το καύσιμο ζεσταίνεται, αναμιγνύεται με τον αέρα και εξατμίζεται, δηλ. σχηματίζεται ένα μείγμα εργασίας. Το παρασκευασμένο καύσιμο αναφλέγεται και καίγεται. Στο τέλος της καύσης, η πίεση του αερίου φτάνει τα 5,5 - 11 MPa και η θερμοκρασία 1800 - 2400 Κ.

Διαδικασία επέκτασης. Η θερμική διαστολή των αερίων στον κύλινδρο ξεκινά μετά το τέλος της διαδικασίας καύσης και τελειώνει όταν κλείνει η βαλβίδα εξαγωγής. Στην αρχή της διαστολής, το καύσιμο καίγεται. Η διαδικασία της θερμικής διαστολής προχωρά παρόμοια με τη διαδικασία της θερμικής διαστολής των αερίων σε έναν κινητήρα καρμπυρατέρ Η πίεση του αερίου στον κύλινδρο στο τέλος της διαστολής είναι 0,3 - 0,5 MPa και η θερμοκρασία είναι 1000 - 1300 Κ.

Διαδικασία απελευθέρωσης. Η απελευθέρωση των καυσαερίων αρχίζει όταν ανοίγει η βαλβίδα εξαγωγής και τελειώνει όταν κλείνει η βαλβίδα εξαγωγής. Η διαδικασία απελευθέρωσης καυσαερίων συμβαίνει με τον ίδιο τρόπο όπως η διαδικασία απελευθέρωσης αερίων σε έναν κινητήρα με καρμπυρατέρ. Η πίεση αερίου στον κύλινδρο κατά τη διαδικασία εκτίναξης είναι 0,11 - 0,12 MPa, η θερμοκρασία του αερίου στο τέλος της διαδικασίας εκτίναξης είναι 700 - 900 K.

Ο κύκλος εργασίας ενός δίχρονου κινητήρα ολοκληρώνεται σε δύο διαδρομές, ή μία περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα. Ας εξετάσουμε τον κύκλο λειτουργίας ενός δίχρονου κινητήρα με καρμπυρατέρ με σάρωση θαλάμου στροφάλου,

Η διαδικασία συμπίεσης του εύφλεκτου μείγματος που βρίσκεται στον κύλινδρο ξεκινά από τη στιγμή που το έμβολο κλείνει τα παράθυρα του κυλίνδρου όταν το έμβολο μετακινείται από το BDC στο TDC. Η διαδικασία συμπίεσης προχωρά με τον ίδιο τρόπο όπως σε έναν τετράχρονο κινητήρα με καρμπυρατέρ,

Η διαδικασία καύσης είναι παρόμοια με τη διαδικασία καύσης σε έναν τετράχρονο κινητήρα με καρμπυρατέρ.

Η διαδικασία της θερμικής διαστολής των αερίων στον κύλινδρο ξεκινά μετά το τέλος της διαδικασίας καύσης και τελειώνει όταν ανοίξουν τα παράθυρα της εξάτμισης. Η διαδικασία της θερμικής διαστολής συμβαίνει παρόμοια με τη διαδικασία διαστολής των αερίων σε έναν τετράχρονο κινητήρα με καρμπυρατέρ Η διαδικασία των καυσαερίων ξεκινά όταν ανοίγουν οι θυρίδες εξάτμισης, δηλ. 60 - 65 πριν το έμβολο φτάσει στο BDC και τελειώνει 60 - 65 αφού το έμβολο περάσει το BDC, που φαίνεται στο διάγραμμα από τη γραμμή 462. Καθώς ανοίγει το παράθυρο της εξάτμισης, η πίεση στον κύλινδρο μειώνεται απότομα και 50 - 55 πριν φτάσει το έμβολο BDC, τα παράθυρα εξαέρωσης ανοίγουν και το εύφλεκτο μείγμα, το οποίο προηγουμένως εισήλθε στον θάλαμο του στρόφαλου και συμπιέστηκε από το κατερχόμενο έμβολο, αρχίζει να εισέρχεται στον κύλινδρο. Η περίοδος κατά την οποία

δύο διεργασίες συμβαίνουν ταυτόχρονα - η εισαγωγή του εύφλεκτου μείγματος και η εξαγωγή των καυσαερίων - που ονομάζεται καθαρισμός. Κατά τον καθαρισμό, το εύφλεκτο μείγμα εκτοπίζει τα καυσαέρια και παρασύρεται εν μέρει μαζί τους. Με περαιτέρω κίνηση στο TDC, το έμβολο μπλοκάρει πρώτα τις θύρες εξαέρωσης, σταματώντας την πρόσβαση του εύφλεκτου μείγματος στον κύλινδρο από τον θάλαμο του στρόφαλου και στη συνέχεια στις θύρες εξάτμισης και η διαδικασία συμπίεσης ξεκινά στον κύλινδρο.

Έτσι, βλέπουμε ότι οι κινητήρες εσωτερικής καύσης είναι ένας πολύ περίπλοκος μηχανισμός. Και η λειτουργία που εκτελείται από τη θερμική διαστολή σε κινητήρες εσωτερικής καύσης δεν είναι τόσο απλή όσο φαίνεται με την πρώτη ματιά. Και οι κινητήρες εσωτερικής καύσης δεν θα υπήρχαν χωρίς τη χρήση θερμικής διαστολής αερίων. Και είμαστε εύκολα πεπεισμένοι για αυτό εξετάζοντας λεπτομερώς την αρχή λειτουργίας των κινητήρων εσωτερικής καύσης, τους κύκλους λειτουργίας τους - όλη η εργασία τους βασίζεται στη χρήση θερμικής διαστολής αερίων. Αλλά οι κινητήρες εσωτερικής καύσης είναι μόνο μια συγκεκριμένη εφαρμογή της θερμικής διαστολής. Και κρίνοντας από τα οφέλη που φέρνει η θερμική διαστολή στους ανθρώπους μέσω μιας μηχανής εσωτερικής καύσης, μπορεί κανείς να κρίνει τα οφέλη αυτού του φαινομένου σε άλλους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας.

Και ας περάσει η εποχή του κινητήρα εσωτερικής καύσης, ας έχουν πολλές ελλείψεις, ας εμφανιστούν νέοι κινητήρες που δεν μολύνουν το εσωτερικό περιβάλλον και δεν χρησιμοποιούν τη λειτουργία θερμικής διαστολής, αλλά οι πρώτοι θα ωφελήσουν τους ανθρώπους για μεγάλο χρονικό διάστημα, και οι άνθρωποι θα μιλήσουν ευγενικά για αυτούς μετά από πολλές εκατοντάδες χρόνια για αυτούς, επειδή έφεραν την ανθρωπότητα σε ένα νέο επίπεδο ανάπτυξης και, αφού το πέρασαν, η ανθρωπότητα ανέβηκε ακόμα πιο ψηλά.