Sisu:

soojuspaisumine

ICE klassifikatsioon

Toimimispõhimõte

Mootori termiline tasakaal

Innovatsioon

Sissejuhatus

Rahvamajanduse kõigi sektorite märkimisväärne kasv eeldab suure hulga kaupade ja reisijate liikumist. Kõrge manööverdusvõime, maastikusõiduvõime ja kohanemisvõime erinevates tingimustes töötamiseks muudab auto üheks peamiseks kauba- ja reisijateveovahendiks.

Maanteetranspordil on oluline roll meie riigi idapoolsete ja mitte-tšernozemi piirkondade arengus. Väljaarendatud raudteevõrgu puudumine ja jõgede piiratud kasutamine navigeerimiseks teevad autost neis piirkondades peamise liikumisvahendi.

Maanteetransport Venemaal teenindab kõiki rahvamajanduse sektoreid ja on riigi ühtses transpordisüsteemis üks juhtivaid kohti. Maanteetranspordi osakaal moodustab üle 80% kõigi transpordiliikidega veetavatest kaupadest ja üle 70% reisijateveost.

Maanteetransport loodi rahvamajanduse uue haru - autotööstuse - arendamise tulemusena, mis praegusel etapil on kodumaise masinatööstuse üks peamisi lülisid.

Auto loomise algus pandi rohkem kui kakssada aastat tagasi (nimi "auto" pärineb kreeka sõnast autos - "ise" ja ladina keeles mobilis - "mobiil"), mil nad hakkasid tootma "ise- liikuvad" vankrid. Esimest korda ilmusid nad Venemaal. 1752. aastal lõi vene iseõppinud mehaanik-talupoeg L. Šamšurenkov oma aja kohta üsna ideaalse "isesõitva vankri", mis pandi liikuma kahe inimese jõul. Hiljem lõi vene leiutaja I. P. Kulibin pedaaliajamiga "tõukerattakäru". Aurumasina tulekuga edenes iseliikuvate kärude loomine kiiresti. Aastatel 1869-1870. J. Cugno Prantsusmaal ja mõni aasta hiljem Inglismaal hakati ehitama auruautosid. Auto laialdane kasutamine sõidukina algab kiire sisepõlemismootori tulekuga. 1885. aastal ehitas G. Daimler (Saksamaa) bensiinimootoriga mootorratta ja 1886. aastal K. Benz - kolmerattalise käru. Umbes samal ajal hakati tööstusriikides (Prantsusmaa, Suurbritannia, USA) looma sisepõlemismootoritega autosid.

19. sajandi lõpus tekkis paljudes riikides autotööstus. Tsaari-Venemaal üritati korduvalt korraldada oma masinaehitust. 1908. aastal korraldati Riias Vene-Balti veotehases autode tootmine. Kuus aastat toodeti siin autosid, mis olid kokku pandud peamiselt imporditud osadest. Kokku valmistas tehas 451 sõiduautot ja väike hulk veoautosid. 1913. aastal oli Venemaal autoparklas umbes 9000 autot, millest enamik - välismaist toodangut. Pärast Suurt Sotsialistlikku Oktoobrirevolutsiooni tuli kodumaine autotööstus peaaegu uuesti luua. Venemaa autotööstuse arengu algus ulatub 1924. aastasse, mil Moskvas AMO tehases valmisid esimesed veoautod AMO-F-15.

Ajavahemikul 1931-1941. luuakse autode suuremahuline ja masstootmine. 1931. aastal alustati AMO tehases veokite masstootmist. 1932. aastal alustas tööd GAZ-i tehas.

1940. aastal alustas Moskva väikeautode tehas väikeautode tootmist. Veidi hiljem loodi Uurali autotehas. Sõjajärgsete viieaastaplaanide aastatel asusid tööle Kutaisi, Kremenchugi, Uljanovski, Minski autotehased. Alates 60ndate lõpust on autotööstuse arengut iseloomustanud eriti kiire tempo. 1971. aastal sai V.I. järgi nime saanud Volga autotehas. NSV Liidu 50. aastapäev.

Viimastel aastatel on autotööstuse tehased omandanud palju näidiseid moderniseeritud ja uutest autoseadmetest, sealhulgas põllumajanduse, ehituse, kaubanduse, nafta- ja gaasitööstuse ning metsatööstuse jaoks.

Sisepõlemismootorid

Praegu on suur hulk seadmeid, mis kasutavad gaaside soojuspaisumist. Selliste seadmete hulka kuuluvad karburaatormootor, diiselmootorid, turboreaktiivmootorid jne.

Soojusmootorid võib jagada kahte põhirühma:

1. 
   Välispõlemismootorid – aurumasinad, auruturbiinid, Stirlingi mootorid jne.
2. 
   Sisepõlemismootorid. Autode elektrijaamadena kasutatakse kõige laialdasemalt sisepõlemismootoreid, milles põlemisprotsess

kütus koos soojuse vabanemisega ja selle muutumisega mehaaniliseks tööks toimub otse silindrites. Enamik kaasaegseid autosid on varustatud sisepõlemismootoritega.

Kõige ökonoomsemad on kolb- ja kombineeritud sisepõlemismootorid. Neil on üsna pikk kasutusiga, suhteliselt väikesed üldmõõtmed ja kaal. Nende mootorite peamiseks puuduseks tuleks pidada kolvi edasi-tagasi liikumist, mis on seotud vända mehhanismi olemasoluga, mis muudab konstruktsiooni keerulisemaks ja piirab kiiruse suurendamise võimalust, eriti suurte mootorisuuruste korral.

Ja nüüd natuke esimestest sisepõlemismootoritest. Esimese sisepõlemismootori (ICE) lõi 1860. aastal prantsuse insener Ethwen Lenoir, kuid see masin oli siiski väga ebatäiuslik.

1862. aastal soovitas prantsuse leiutaja Beau de Rocha kasutada sisepõlemismootoris neljataktilist tsüklit:

1. 
   imemine;
2. 
   kokkusurumine;
3. 
   põlemine ja paisumine;
4. 
   heitgaas.

Seda ideed kasutas Saksa leiutaja N. Otto, kes ehitas 1878. aastal esimese neljataktilise sisepõlemismootori. Sellise mootori kasutegur ulatus 22% -ni, mis ületas kõigi eelmiste tüüpide mootorite kasutamisel saadud väärtusi.

Sisepõlemismootorite kiire levik tööstuses, transpordis, põllumajanduses ja statsionaarses energeetikas oli tingitud mitmetest nende positiivsetest omadustest.

Sisepõlemismootori tsükli rakendamine ühes silindris väikeste kadude ja olulise temperatuuride erinevusega soojusallika ja külmiku vahel tagab nende mootorite kõrge kasuteguri. Kõrge kasutegur on üks sisepõlemismootorite positiivseid omadusi.

Sisepõlemismootoritest on diisel praegu selline mootor, mis muudab kütuse keemilise energia kõige suurema efektiivsusega mehaaniliseks tööks suurel hulgal võimsuse muutustel. Diiselmootorite selline kvaliteet on eriti oluline, kuna naftakütuste varud on piiratud.

Sisepõlemismootorite positiivsete omaduste hulka peaks kuuluma ka asjaolu, et neid saab ühendada peaaegu iga energiatarbijaga. Selle põhjuseks on laialdased võimalused nende mootorite võimsuse ja pöördemomendi muutuse vastavate omaduste saamiseks. Kõnealuseid mootoreid kasutatakse edukalt autodel, traktoritel, põllutöömasinatel, diiselveduritel, laevadel, elektrijaamadel jne, s.o. Sisepõlemismootoreid eristab hea kohanemisvõime tarbijaga.

Sisepõlemismootorite suhteliselt madal algmaksumus, kompaktsus ja väike kaal on võimaldanud neid laialdaselt kasutada laialdaselt kasutatavates ja väikese mootoriruumiga elektrijaamades.

Sisepõlemismootoriga paigaldistel on suur autonoomia. Isegi sisepõlemismootoriga lennukid võivad lennata kümneid tunde ilma kütust täitmata.

Sisepõlemismootorite oluline positiivne kvaliteet on võime neid tavatingimustes kiiresti käivitada. Madalatel temperatuuridel töötavad mootorid on varustatud käivitamise hõlbustamiseks ja kiirendamiseks spetsiaalsete seadmetega. Pärast käivitamist saavad mootorid suhteliselt kiiresti täiskoormuse võtta. Sisepõlemismootoritel on märkimisväärne pidurdusmoment, mis on nende transpordiseadmetes kasutamisel väga oluline.

Diislite positiivne kvaliteet on ühe mootori võime töötada paljude kütustega. Nii tuntud on autode mitmekütuseliste mootorite konstruktsioonid, aga ka suure võimsusega laevamootorid, mis töötavad erinevatel kütustel – diislikütusest katlaõlini.

Kuid koos sisepõlemismootorite positiivsete omadustega on neil ka mitmeid puudusi. Nende hulgas on koguvõimsus piiratud võrreldes näiteks auru- ja gaasiturbiinidega, kõrge müratase, suhteliselt kõrge väntvõlli pöörlemissagedus käivitamisel ja võimatus seda otse tarbija veoratastega ühendada, heitgaaside toksilisus , kolvi edasi-tagasi liikumine, kiirust piirav ja nendest tulenevate tasakaalustamata inertsjõudude ja momentide ilmnemise põhjuseks.

Kuid sisepõlemismootoreid, nende arendust ja rakendamist oleks võimatu luua, kui mitte soojuspaisumise mõju. Lõppude lõpuks teevad kõrge temperatuurini kuumutatud gaasid soojuspaisumise protsessis kasulikku tööd. Segu kiire põlemise tõttu sisepõlemismootori silindris tõuseb rõhk järsult, mille mõjul liigub kolb silindris. Ja see on väga vajalik tehnoloogiline funktsioon, st. jõutegevus, kõrgete rõhkude tekitamine, mida teostab soojuspaisumine ja mille puhul seda nähtust kasutatakse erinevates tehnoloogiates ja eelkõige sisepõlemismootorites.

soojuspaisumine

Soojuspaisumine on keha suuruse muutumine selle isobaarsel kuumutamisel (konstantsel rõhul). Kvantitatiivselt iseloomustab soojuspaisumist mahupaisumise temperatuuritegur B=(1/V)*(dV/dT)p, kus V on maht, T on temperatuur, p on rõhk. Enamiku kehade puhul B>0 (erandiks on näiteks vesi, milles temperatuurivahemikus 0 C kuni 4 C B

Soojuspaisumise rakendused.

Soojuspaisumine on leidnud oma rakenduse erinevates kaasaegsetes

tehnoloogiaid.

Eelkõige võime öelda gaasi soojuspaisumise kasutamise kohta soojustehnikas. Nii näiteks kasutatakse seda nähtust erinevates soojusmasinates, s.t. sise- ja välispõlemismootorites: rootormootorites, reaktiivmootorites, turboreaktiivmootorites, gaasiturbiinijaamades, Wankeli, Stirlingi mootorites, tuumaelektrijaamades. Vee soojuspaisumist kasutatakse auruturbiinides jne. Kõik see on omakorda leidnud laialdast levikut erinevates rahvamajanduse sektorites.

Näiteks kasutatakse sisepõlemismootoreid enim transpordipaigaldistes ja põllumajandusmasinates. Statsionaarses elektritööstuses kasutatakse sisepõlemismootoreid laialdaselt väikestes elektrijaamades, jõuallikates ja avariielektrijaamades. Sisepõlemismootoreid kasutatakse laialdaselt ka kompressorite ja pumpade ajamina gaasi, õli, vedelkütuse jne varustamiseks. torujuhtmete kaudu, uurimistööde tootmisel, puurplatvormide käitamiseks kaevude puurimisel gaasi- ja naftaväljadel. Turboreaktiivmootoreid kasutatakse lennunduses laialdaselt. Auruturbiinid on soojuselektrijaamade elektrigeneraatorite juhtimise põhimootor. Auruturbiine kasutatakse ka tsentrifugaalpuhurite, kompressorite ja pumpade käitamiseks. On isegi auruautosid, kuid need pole disaini keerukuse tõttu populaarsust kogunud.

Soojuspaisumist kasutatakse ka erinevates soojusreleedes,

mille tööpõhimõte põhineb toru lineaarsel paisumisel ja

erineva temperatuuriga materjalidest valmistatud varras

lineaarne paisumistegur.

Kolb-sisepõlemismootorid

Nagu eespool mainitud, kasutatakse sisepõlemismootorites soojuspaisumist. Aga

kuidas seda rakendatakse ja millist funktsiooni see täidab, kaalume

kolb-sisepõlemismootori töö näitel.

Mootor on energia-jõumasin, mis muudab igasuguse energia mehaaniliseks tööks. Mootoreid, milles soojusenergia muundamise tulemusena tekib mehaaniline töö, nimetatakse termiliseks. Soojusenergiat saadakse mis tahes kütuse põletamisel. Soojusmootorit, milles osa tööõõnes põleva kütuse keemilisest energiast muudetakse mehaaniliseks energiaks, nimetatakse kolb-sisepõlemismootoriks. (Nõukogude entsüklopeediline sõnaraamat)

ICE klassifikatsioon

Nagu eespool mainitud, on autode elektrijaamadena enim kasutatud sisepõlemismootoreid, milles kütuse põlemisprotsess koos soojuse vabanemisega ja selle muundumine mehaaniliseks tööks toimub otse silindrites. Kuid enamikus kaasaegsetes autodes on paigaldatud sisepõlemismootorid, mis liigitatakse erinevate kriteeriumide järgi:

Segu moodustamise meetodil - välise segu moodustamisega mootorid, milles põlev segu valmistatakse väljaspool silindreid (karburaator ja gaas), ja sisemise segu moodustamisega mootorid (töösegu moodustub silindrite sees) - diiselmootorid;

Vastavalt töötsükli rakendamise meetodile - neljataktiline ja kahetaktiline;

Vastavalt silindrite arvule - ühesilindriline, kahesilindriline ja mitmesilindriline;

Vastavalt silindrite paigutusele - vertikaalse või kaldega mootorid

silindrite paigutus ühes reas, V-kujuline silindrite paigutusega nurga all (kui silindrid asuvad 180 nurga all, nimetatakse mootorit vastassilindritega mootoriks või vastandlikuks);

Vastavalt jahutusmeetodile - vedeliku või õhuga mootoritele

jahutamine;

Kasutatava kütuse tüübi järgi - bensiin, diisel, gaas ja

mitme kütusega;

Kompressiooni aste. Sõltuvalt surveastmest eristatakse suure (E=12...18) ja madala (E=4...9) kompressiooniga mootoreid;

Vastavalt silindri täitmise meetodile värske laenguga:

a) vabalthingavad mootorid, millesse siseneb õhk või põlev segu

teostatakse vaakumi tõttu silindris imemiskäigu ajal

b) ülelaadimisega mootorid, millesse siseneb õhk või põlev segu

töösilinder on kompressori tekitatud rõhu all, koos

laengu suurendamiseks ja mootori võimsuse suurendamiseks;

Kiiruse järgi: väike kiirus, suurenenud kiirus,

suur kiirus;

Vastavalt otstarbele on mootorid paigal, autotraktor,

laev, vedur, lennundus jne.

Kolb-sisepõlemismootorite põhialused

Kolb-sisepõlemismootorid koosnevad mehhanismidest ja süsteemidest, mis täidavad ettekirjutusi

nende funktsioonid ja üksteisega suhtlemine. Selliste põhiosad

Mootor on väntmehhanism ja gaasijaotusmehhanism, samuti toite-, jahutus-, süüte- ja määrimissüsteemid.

Väntmehhanism muudab kolvi sirgjoonelise edasi-tagasi liikumise väntvõlli pöörlevaks liikumiseks.

Gaasi jaotusmehhanism tagab kütuse õigeaegse sissevõtmise

segu silindrisse ja põlemissaaduste eemaldamine sellest.

Toitesüsteem on ette nähtud kütuse ettevalmistamiseks ja tarnimiseks

segu silindrisse, samuti põlemisproduktide eemaldamiseks.

Määrdesüsteem on ette nähtud õli varustamiseks interakteeruvatele objektidele

osad, et vähendada hõõrdejõudu ja neid osaliselt jahutada,

koos sellega viib õli ringlemine sademete mahapesemiseni ja eemaldamiseni

kandma tooteid.

Jahutussüsteem hoiab normaalseid temperatuuritingimusi

mootori töö, tagades soojuse eemaldamise kõrgelt kuumutatud

kolvirühma silindriosade töösegu põlemisel ja

klapi mehhanism.

Süütesüsteem on ette nähtud töötava segu süütamiseks

mootori silinder.

Niisiis koosneb neljataktiline kolbmootor silindrist ja

karter, mis on altpoolt kaubaalusega suletud. Silindri sees liigub surve- (tihendus-) rõngastega kolb, millel on ülemises osas põhjaga klaasi kuju. Kolb läbi kolvitihvti ja ühendusvarda on ühendatud väntvõlliga, mis pöörleb karteris asuvates põhilaagrites. Väntvõll koosneb peamistest tihvtidest, põskedest ja ühendusvarda kangidest. Silinder, kolb, ühendusvarras ja väntvõll moodustavad nn väntmehhanismi. Silindri ülaosa on kaetud

klappidega pea, mille avamine ja sulgemine on rangelt kooskõlastatud väntvõlli pöörlemisega ja sellest tulenevalt ka kolvi liikumisega.

Kolvi liikumine on piiratud kahe äärmise asendiga, kusjuures

mille kiirus on null. Kolvi ülemine asend

nimetatakse ülemisse surnud keskpunkti (TDC), selle madalaim asend

Alumine surnud keskpunkt (BDC).

Tagatud on kolvi peatumatu liikumine läbi surnud punktide

hooratas massiivse veljega ketta kujul.

Vahemaad, mille kolb läbib TDC-st BDC-sse, nimetatakse käiguks.

kolb S, mis võrdub vända kahekordse raadiusega R: S=2R.

Kolvi krooni kohal olevat ruumi, kui see on TDC-s, nimetatakse

põlemiskamber; selle maht on tähistatud Vс; silindri ruumi kahe surnud punkti (BDC ja TDC) vahel nimetatakse selle töömahuks ja tähistatakse Vh-ga. Põlemiskambri ruumala Vc ja töömahu Vh summa on silindri kogumaht Va: Va=Vc+Vh. Silindri töömaht (seda mõõdetakse kuupsentimeetrites või meetrites): Vh \u003d pD ^ 3 * S / 4, kus D on silindri läbimõõt. Mitmesilindrilise mootori silindrite kõigi töömahtude summat nimetatakse mootori töömahuks, see määratakse valemiga: Vр=(pD^2*S)/4*i, kus i on arv silindritest. Silindri kogumahu Va ja põlemiskambri ruumala Vc suhet nimetatakse survesuhteks: E=(Vc+Vh)Vc=Va/Vc=Vh/Vc+1. Surveaste on sisepõlemismootorite oluline parameeter, kuna. mõjutab oluliselt selle tõhusust ja võimsust.

Toimimispõhimõte

Kolb-sisepõlemismootori tegevus põhineb kuumutatud gaaside soojuspaisumise töö kasutamisel kolvi liikumisel TDC-st BDC-sse. Gaaside kuumutamine TDC asendis saavutatakse õhuga segatud kütuse põlemise tulemusena silindris. See suurendab gaasi temperatuuri ja rõhku. Sest rõhk kolvi all on võrdne atmosfäärirõhuga ja silindris on see palju suurem, siis rõhuerinevuse mõjul liigub kolb allapoole, samal ajal kui gaasid paisuvad, tehes kasulikku tööd. Siin annab tunda gaaside soojuspaisumine ja siin peitub selle tehnoloogiline funktsioon: surve kolvile. Selleks, et mootor saaks pidevalt mehaanilist energiat toota, tuleb silindrit perioodiliselt täita uute õhukogustega läbi sisselaskeklapi ja kütusega läbi düüsi või suunata läbi sisselaskeklapi õhu ja kütuse segu. Kütuse põlemisproduktid pärast nende paisumist eemaldatakse silindrist sisselaskeklapi kaudu. Neid ülesandeid täidab gaasijaotusmehhanism, mis juhib ventiilide avamist ja sulgemist ning kütusevarustussüsteemi.

Neljataktilise karburaatormootori tööpõhimõte

Mootori töötsüklit nimetatakse perioodiliselt korduvaks seeriaks

mootori igas silindris toimuvad järjestikused protsessid ja

põhjustades soojusenergia muundamise mehaaniliseks tööks.

Kui töötsükkel läbitakse kahe kolvikäiguga, s.o. väntvõlli pöörde kohta, siis nimetatakse sellist mootorit kahetaktiliseks.

Autode mootorid töötavad tavaliselt neljataktilisel

tsükkel, mis sooritatakse kahe või nelja väntvõlli pöördega

kolvikäik ja koosneb sisselaske-, kokkusurumise-, paisumiskäikudest (töötav

liigutada) ja vabastada.

Karburaatoriga neljataktilises ühesilindrilises mootoris on töötsükkel järgmine:

1. Sisselaske insult. Kui mootori väntvõll teeb oma esimese poolpöörde, liigub kolb TDC-lt BDC-le, sisselaskeklapp on avatud ja väljalaskeklapp on suletud. Silindris tekib vaakum 0,07 - 0,095 MPa, mille tulemusena imetakse läbi sisselaskegaasi torustiku silindrisse uus laeng põlevast segust, mis koosneb bensiinist ja õhuaurudest ning seguneb jääkväljalaskega. gaasid, moodustab töötava segu.

2. Surumiskäik. Pärast silindri täitmist põleva seguga, väntvõlli edasise pöörlemisega (teine ​​poolpööre), liigub kolb suletud ventiilidega BDC-st TDC-sse. Kui maht väheneb, tõuseb töösegu temperatuur ja rõhk.

3. Pikenduskäik või jõukäik. Kompressioonitakti lõpus süttib töösegu elektrisädemega ja põleb kiiresti läbi, mille tulemusena tõusevad järsult tekkivate gaaside temperatuur ja rõhk, samal ajal kui kolb liigub TDC-st BDC-sse.

Laiendustakti ajal on ühendusvarras pöördeliselt kolviga ühendatud

sooritab keerulist liigutust ja läbi vända pöörleb

väntvõll. Kuna gaasid paisuvad, teevad nad kasulikku tööd, nii et

kolvikäiku väntvõlli kolmandal poolpöördel nimetatakse töötavaks

Kolvi käigu lõpus, kui see on BDC lähedal

väljalaskeklapp avaneb, rõhk silindris langeb 0,3-ni -

0,75 MPa ja temperatuur on kuni 950 - 1200 C.

4. Vabastage löök. Väntvõlli neljandal poolpöördel liigub kolb BDC-st TDC-sse. Sel juhul on väljalaskeklapp avatud ja põlemisproduktid surutakse silindrist välja heitgaasitorustiku kaudu atmosfääri.

Neljataktilise diiselmootori tööpõhimõte

Neljataktilises mootoris toimuvad tööprotsessid järgmiselt:

1. Sisselaske insult. Kui kolb liigub TDC-st BDC-sse, siseneb õhupuhastist tekkiva vaakumi tõttu atmosfääriõhk läbi avatud sisselaskeklapi silindri õõnsusse. Õhurõhk silindris on 0,08–0,095 MPa ja temperatuur 40–60 C.

2. Surumiskäik. Kolb liigub BDC-st TDC-sse; sisse- ja väljalaskeklapid on suletud, mille tulemusena surub ülespoole liikuv kolb sissetuleva õhu kokku. Kütuse süütamiseks on vajalik, et suruõhu temperatuur oleks kõrgem kui kütuse isesüttimistemperatuur. Kui kolb liigub TDC-sse, süstitakse silindrisse läbi kütusepumba poolt tarnitava düüsi diislikütus.

3. Laienduskäik või töökäik. Survetakti lõpus sissepritsitud kütus, segunedes kuumutatud õhuga, süttib ja algab põlemisprotsess, mida iseloomustab kiire temperatuuri ja rõhu tõus. Sel juhul jõuab maksimaalne gaasirõhk 6-9 MPa ja temperatuur on 1800-2000 C. Gaasi rõhu mõjul liigub kolb 2 TDC-st BDC-sse - tekib töötakt. LDC lähedal langeb rõhk 0,3–0,5 MPa ja temperatuur 700–900 C-ni.

4. Vabastage löök. Kolb liigub BDC-st TDC-sse ja heitgaasid surutakse läbi avatud väljalaskeklapi 6 silindrist välja. Gaasi rõhk väheneb 0,11-0,12 MPa-ni ja temperatuur 500-700 C-ni. Pärast väljalasketakti lõppu, väntvõlli edasise pöörlemisega, korratakse töötsüklit samas järjestuses.

Kahetaktilise mootori tööpõhimõte

Kahetaktilised mootorid erinevad neljataktilistest selle poolest, et nende silindrid täidetakse survetakti alguses põleva segu või õhuga ning silindrid puhastatakse heitgaasidest paisutakti lõpus, s.o. väljalaske- ja sisselaskeprotsessid toimuvad iseseisvate kolvikäikudeta. Üldine protsess igat tüüpi kahetaktiliste mootorite puhul on puhastamine, st. heitgaaside eemaldamise protsess silindrist põleva segu või õhuvoolu abil. Seetõttu on seda tüüpi mootoritel kompressor (puhastuspump). Mõelge kahetaktilise karburaatormootori tööle koos väntkambri puhastamisega. Seda tüüpi mootoritel pole klappe, nende rolli täidab kolb, mis liikumisel sulgeb sisselaske-, väljalaske- ja tühjendusaknad. Nende akende kaudu suhtleb silinder teatud hetkedel sisse- ja väljalasketorustikuga ning vändakambriga (karteriga), millel puudub otsene side atmosfääriga. Keskosas asuval silindril on kolm akent: sisselaskeava, väljalaskeava ja tühjendus, mis on klapi kaudu ühenduses mootori vändakambriga. Mootori töötsükkel toimub kahes tsüklis:

1. Surumiskäik. Kolb liigub BDC-st TDC-sse, sulgedes esmalt puhastus- ja seejärel väljalaskeava. Pärast seda, kui kolb sulgeb silindris oleva väljalaskeakna, algab varem sinna sisenenud põleva segu kokkusurumine. Samal ajal tekib vändakambris selle tiheduse tõttu vaakum, mille toimel siseneb karburaatorist läbi avatud sisselaskeakna väntkambrisse põlev segu.

2. Insuldi insult. Kui kolb on TDC lähedal, surutakse kokku

töösegu süüdatakse küünlast elektrisädemega, mille tulemusena tõusevad järsult gaaside temperatuur ja rõhk. Gaaside soojuspaisumise toimel liigub kolb NDC-sse, paisuvad gaasid aga teevad kasulikku tööd. Samal ajal sulgeb laskuv kolb sisselaskeakna ja surub vändakambris põleva segu kokku.

Kui kolb jõuab väljalaskeavasse, avaneb see ja heitgaasid paisatakse atmosfääri, rõhk silindris väheneb. Edasise liikumise korral avab kolb puhastusakna ja vändakambris kokkusurutud põlev segu voolab läbi kanali, täites silindri ja puhastades selle heitgaaside jääkidest.

Kahetaktilise diiselmootori töötsükkel erineb kahetaktilise karburaatoriga mootori töötsüklist selle poolest, et diisel siseneb silindrisse pigem õhu kui põleva seguga ning kokkusurumisprotsessi lõpus pihustatakse peeneks pihustatud kütust. .

Sama silindrimõõduga kahetaktilise mootori võimsus ja

võlli kiirus on teoreetiliselt kaks korda suurem kui neljataktilisel

rohkemate töötsüklitega. Küll aga mittetäielik kasutamine

kolvikäik laiendamiseks, silindri halvim vabastamine jääkidest

gaasid ja osa toodetud võimsusest puhastusseadme käitamiseks

Kompressorid suurendavad võimsust praktiliselt ainult võrra

Neljataktilise karburaatori töötsükkel

ja diiselmootorid

Neljataktilise mootori töötsükkel koosneb viiest protsessist:

sisselaske, kokkusurumise, põlemise, paisumise ja väljalaske jaoks, mida teostatakse

väntvõlli neli takti või kaks pööret.

Gaaside rõhu graafiline esitus ruumala muutusega in

mootori silindrit iga nelja tsükli jooksul

annab indikaatori diagrammi. Seda saab andmete põhjal üles ehitada

soojusarvutus või eemaldatakse, kui mootor töötab

spetsiaalne seade - indikaator.

sisseastumisprotsess. Põlevsegu sisselaskmine toimub pärast väljalaskmist

eelmise tsükli väljalaske silindrid. Sisselaskeklapp

avaneb mõningase etteandega TDC-sse, et saada klapil suurem vooluala selleks ajaks, kui kolb jõuab TDC-sse. Põlevsegu sissevõtmine toimub kahe perioodi jooksul. Esimesel perioodil siseneb segu sisse, kui kolb liigub silindris tekkiva vaakumi tõttu TDC-st BDC-sse. Teisel perioodil toimub segu sisselaskmine siis, kui kolb liigub mõnda aega BDC-st TDC-sse, mis vastab väntvõlli 40–70 pöördele rõhuerinevuse (rootori) ja segu dünaamilise rõhu tõttu. Põlevsegu sisselaskeava lõpeb sisselaskeklapi sulgemisega. Silindrisse sisenev põlev segu seguneb eelmise tsükli jääkgaasidega ja moodustab põleva segu. Segu rõhk silindris sisselaskeprotsessi ajal on 70 - 90 kPa ja see sõltub hüdraulilistest kadudest mootori sisselaskesüsteemis. Segu temperatuur sisselaskeprotsessi lõpus tõuseb 340–350 K-ni, kuna see puutub kokku kuumutatud mootoriosadega ja seguneb jääkgaasidega, mille temperatuur on 900–1000 K.

tihendusprotsess. Töösegu kokkusurumine silindris

mootor, tekib siis, kui klapid on suletud ja kolb liigub sisse

TDC. Kompressiooniprotsess toimub soojusvahetuse juuresolekul töötavate vahel

segu ja seinad (silinder, pea ja kolvi kroon). Kokkupressimise alguses on töösegu temperatuur madalam kui seinte temperatuur, mistõttu soojus kandub segule seintelt üle. Edasisel kokkusurumisel segu temperatuur tõuseb ja muutub kõrgemaks kui seinte temperatuur, seega kandub soojus segust seintele. Seega toimub tihendusprotsess paleti järgi, mille keskmine indeks on n=1,33...1,38. Kompressiooniprotsess lõpeb töösegu süttimise hetkel. Töösegu rõhk silindris kokkusurumise lõpus on 0,8–1,5 MPa ja temperatuur 600–750 K.

põlemisprotsess. Töösegu põlemine algab enne saabumist

kolb TDC-le, st. kui kokkusurutud segu süttib elektrisädemest. Pärast süütamist levib põleva küünla leegi esiosa küünlast kogu põlemiskambri mahus kiirusega 40 - 50 m/s. Vaatamata nii kõrgele põlemiskiirusele õnnestub segu läbi põleda aja jooksul, kuni väntvõll pöördub 30–35. Töösegu põlemisel eraldub suur hulk soojust piirkonnas, mis vastab 10 - 15 enne TDC ja 15 - 20 pärast BDC, mille tulemusena tõuseb silindris tekkivate gaaside rõhk ja temperatuur kiiresti. .

Põlemise lõpus ulatub gaasirõhk 3–5 MPa ja temperatuur 2500–2800 K.

laienemisprotsess. Mootori silindris olevate gaaside soojuspaisumine toimub pärast põlemisprotsessi lõppu, kui kolb liigub BDC-sse. Kui gaasid paisuvad, teevad nad kasulikku tööd. Soojuspaisumise protsess kulgeb intensiivse soojusvahetusega gaaside ja seinte (silindri, pea ja kolvi kroon) vahel. Paisumise alguses põleb töösegu läbi, mille tulemusena saavad tekkivad gaasid soojust. Gaasid eraldavad kogu soojuspaisumise käigus seintele soojust. Gaaside temperatuur paisumise ajal langeb, mistõttu muutub gaaside ja seinte temperatuuride erinevus. Soojuspaisumise protsess toimub mööda paletti, mille keskmine indeks on n2=1,23...1,31. Gaasi rõhk silindris paisumise lõpus on 0,35–0,5 MPa ja temperatuur 1200–1500 K.

Vabastamise protsess. Heitgaaside eraldumine algab väljalaskeklapi avamisel, s.o. 40–60, enne kui kolb jõuab BDC-sse. Gaaside vabastamine silindrist toimub kahes perioodis. Esimesel perioodil toimub gaaside eraldumine kolvi liikumisel, kuna gaasi rõhk silindris on palju kõrgem kui atmosfäärirõhk, sel perioodil eemaldatakse silindrist umbes 60% heitgaasidest. kiirus 500-600 m/s. Teisel perioodil toimub gaaside eraldumine kolvi liikumisel (väljalaskeklapi sulgemisel) kolvi tõuketegevuse ja liikuvate gaaside inertsuse tõttu. Heitgaaside eraldumine lõpeb väljalaskeklapi sulgemise hetkel, st 10–20 pärast seda, kui kolb jõuab TDC-ni. Gaasi rõhk silindris väljastusprotsessi ajal on 0,11 - 0,12 MPa, gaasi temperatuur väljutusprotsessi lõpus on 90 - 1100 K.

Neljataktilise mootori töötsükkel

Diiselmootori töötsükkel erineb oluliselt töötsüklist

karburaatori mootor töö moodustamise ja süütamise meetodil

sisseastumisprotsess. Õhu sissevõtt algab siis, kui sisselaskeklapp on avatud ja lõpeb, kui see on suletud. Sisselaskeklapp avaneb. Õhu sisselaskeprotsess toimub samamoodi nagu põleva segu sisselaskmine karburaatormootoris. Õhurõhk silindris sisselaskeprotsessi ajal on 80 - 95 kPa ja sõltub hüdraulilistest kadudest mootori sisselaskesüsteemis. Õhutemperatuur tõuseb väljalaskeprotsessi lõpus 320 - 350 K-ni, kuna see puutub kokku kuumutatud mootoriosadega ja seguneb jääkgaasidega.

tihendusprotsess. Õhu kokkusurumine silindris algab pärast sisselaskeklapi sulgemist ja lõpeb kütuse sissepritsega põlemiskambrisse. Kompressiooniprotsess sarnaneb töösegu kokkupressimisega karburaatormootoris. Õhurõhk silindris kokkusurumise lõpus on 3,5–6 MPa ja temperatuur 820–980 K.

põlemisprotsess. Kütuse põlemine algab hetkest, kui kütus on antud silindrisse, s.o. 15–30, enne kui kolb TDC-sse jõuab. Sel hetkel on suruõhu temperatuur 150 - 200 C kõrgem isesüttimistemperatuurist. Peenpihustatud olekus silindrisse sisenev kütus ei sütti koheselt, vaid teatud aja (0,001–0,003 s) viivitusega, mida nimetatakse süüte viivitusperioodiks. Sel perioodil kütus soojeneb, seguneb õhuga ja aurustub, s.t. moodustub töötav segu.

Ettevalmistatud kütus süttib ja põleb. Põlemise lõpus jõuab gaasirõhk 5,5–11 MPa ja temperatuur on 1800–2400 K.

laienemisprotsess. Gaaside soojuspaisumine silindris algab pärast põlemisprotsessi lõppu ja lõpeb väljalaskeklapi sulgemise hetkel. Paisumise alguses põleb kütus läbi. Soojuspaisumise protsess kulgeb sarnaselt gaaside soojuspaisumise protsessiga karburaatormootoris. Gaasi rõhk silindris paisumise lõpus on 0,3–0,5 MPa ja temperatuur 1000–1300 K.

Vabastamise protsess. Heitgaaside eraldumine algab avamisel

väljalaskeklapp ja lõpeb väljalaskeklapi sulgemisel. Heitgaaside vabastamise protsess on sama, mis heitgaaside protsess karburaatormootoris. Gaasi rõhk silindris väljastusprotsessi ajal on 0,11–0,12 MPa, gaasi temperatuur väljutusprotsessi lõpus on 700–900 K.

Kahetaktiliste mootorite töötsüklid

Kahetaktilise mootori töötsükkel sooritatakse kahetakti ehk ühe väntvõlli pöördega.

Mõelge kahetaktilise karburaatoriga mootori töötsüklile

väntkambri puhastus.

Süttiva segu kokkupressimise protsess silindris algab

hetk, mil kolb sulgeb silindri aknad, kui kolb liigub BDC-st TDC-sse. Kompressiooniprotsess toimub samamoodi nagu neljataktilise karburaatormootori puhul.

Põlemisprotsess on sarnane neljataktilise karburaatormootori põlemisprotsessiga.

Gaaside soojuspaisumise protsess silindris algab pärast põlemisprotsessi lõppu ja lõpeb väljalaskeakende avamise hetkel. Soojuspaisumise protsess sarnaneb neljataktilise karburaatormootori gaaside paisumise protsessiga.

Väljalaskeprotsess algab siis, kui

väljatõmbeaknad, st. 60–65 enne kolvi saabumist BDC-sse ja lõpeb 60–65 pärast seda, kui kolb BDC-st läbib. Väljalaskeava avanedes langeb rõhk silindris järsult ja 50–55 enne kolvi jõudmist BDC-sse avanevad puhastusaknad ning varem vändakambrisse sisenenud ja laskuva kolvi poolt kokku surutud põlev segu hakkab voolama kolvi sisse. silinder. Ajavahemikku, mille jooksul toimuvad samaaegselt kaks protsessi – põleva segu ja heitgaaside sissevõtt – nimetatakse puhastuseks. Puhastamise ajal tõrjub põlev segu heitgaasid välja ja viiakse koos nendega osaliselt minema.

Edasisel liikumisel TDC-sse sulgub kolb esimesena

tühjendage aknad, peatades põleva segu juurdepääsu vändakambrist silindrile ja seejärel algab väljalaskeaknad ja silindris kokkusurumisprotsess.

MOOTORI TÖÖD ISELOOMUSTAVAD INDIKAATORID

Keskmine näidatud rõhk ja näidatud võimsus

Keskmist indikaatorirõhku Pi mõistetakse sellise tingimusena

konstantne rõhk, mis mõjutab kolvi ühe jaoks

löök, teostab gaaside indikaatortööga võrdset tööd

silindrit tsükli kohta.

Definitsiooni kohaselt on indikaatori keskmine rõhk suhe

gaaside indikaatortöö tsükli kohta Li töömahuühiku kohta

silinder Vh, st. Pi=Li/Vh.

Kui on olemas mootorist võetud indikaatortabel, saab keskmise näidikurõhu määrata Vh alusel ehitatud ristküliku kõrguselt, mille pindala on võrdne mootori efektiivse pindalaga. näitaja diagramm, mis on teatud skaalal indikaatori töö Li.

Planimeetri abil määrake indikaatori kasutatav pindala F

diagramm (m^2) ja indikaatorskeemi pikkus l (m) vastavad

silindri töömaht, leidke keskmise indikaatori väärtus

rõhk Pi=F*m/l, kus m on indikaatori diagrammi rõhuskaala,

Neljataktiliste karburaatormootorite keskmised indikaatori rõhud nimikoormusel on 0,8 - 1,2 MPa, neljataktilistel diiselmootoritel 0,7 - 1,1 MPa, kahetaktilistel diiselmootoritel 0,6 - 0,9 MPa.

Indikaatorvõimsus Ni on mootori silindrites olevate gaaside poolt ajaühikus tehtud töö.

Indikaatortöö (J), mida teostavad gaasid ühes silindris ühes töötsüklis, Li=Pi*Vh.

Kuna mootori töötsüklite arv sekundis on 2n / T, siis on ühe silindri näidatud võimsus (kW) Ni \u003d (2 / T) * Pi * Vh * n * 10 ^-3, kus n on väntvõlli pöörete arv , 1/s, T - mootori tsükli kiirus - löökide arv tsüklis (T=4 - neljataktilistel mootoritel ja T = 2 - kahetaktilistel).

Mitmesilindrilise mootori näidatud võimsus numbril

silindrid i Ni=(2/T)*Pi*Vh*n*i*10^-3.

Efektiivne võimsus ja keskmised efektiivsed rõhud

Efektiivne võimsus Ne on väntvõllilt võetud võimsus

mootori võlli kasuliku töö tegemiseks.

Efektiivne võimsus on võimsuse väärtuse järgi väiksem kui indikaator Ni

mehaanilised kaod Nm, s.o. Ne = Ni-Nm.

Mehaaniliste kadude jõud kulub hõõrdumisele ja hõõrdumise vähendamisele

väntmehhanismi ja gaasijaotusmehhanismi toimimine,

ventilaator, vedeliku-, õli- ja kütusepumbad, generaator

voolu- ja muud abimehhanismid ja -seadmed.

Mootori mehaanilisi kadusid hinnatakse mehaanilise kasuteguriga nm,

mis on efektiivse võimsuse ja indikaatorvõimsuse suhe, s.o. Nm=Ne/Ni=(Ni-Nm)/Ni=1-Nm/Ni.

Kaasaegsete mootorite puhul on mehaaniline kasutegur 0,72–0,9.

Teades mehaanilise efektiivsuse väärtust, on võimalik määrata efektiivne võimsus

Sarnaselt indikaatori võimsusele on mehaanilise võimsusega

kaod Nm=2/T*Pm*Vh*ni*10^-3, kus Pm on mehaanilise rõhu keskmine

kahjud, s.o. osa keskmisest indikaatorrõhust, mis

kulub hõõrdumise ületamiseks ja abiseadme ajamile

mehhanismid ja seadmed.

Diiselmootorite katseandmetel Pm=1,13+0,1*st; jaoks

karburaatormootorid Pm=0,35+0,12*st; kus st – keskmine kiirus

kolb, m/s.

Keskmise näidatud rõhu Pi ja keskmise mehaanilise kao rõhu Pm vahet nimetatakse keskmiseks efektiivseks rõhuks Pe, s.o. Pe = Pi-Pm.

Mootori efektiivne võimsus on Ne=(2/T)*Pe*Vh*ni*10^-3, millest keskmine efektiivne rõhk on Pe=10^3*Ne*T/(2Vh*ni).

Keskmine efektiivne rõhk normaalkoormusel neljataktiliste karburaatormootorite puhul on 0,75 - 0,95 MPa, neljataktiliste diiselmootorite puhul 0,6 - 0,8 MPa, kahetaktiliste mootorite puhul 0,5 - 0,75 MPa.

Näidiku efektiivsus ja erinäidik kütusekulu

Mootori tegeliku töötsükli efektiivsuse määrab

näidiku kasutegur ni ja erinäidik kütusekulu gi.

Indikaatori efektiivsus hindab soojuse ärakasutamise astet tegelikus tsüklis, võttes arvesse kõiki soojuskadusid, ja on kasuliku indikaatoritööga võrdväärse soojuse Qi suhe kogusoojusesse Q, s.o. ni = Qi/Q (a).

Soojus (kW), mis võrdub indikaatori tööga 1 s, Qi=Ni. Mootori tööle kulutatud soojus (kW) 1 s, Q=Gt*(Q^p)n, kus Gt on kütusekulu, kg/s; (Q^p)n - kütuse alumine kütteväärtus, kJ/kg. Asendades Qi ja Q väärtused võrdsusega (a), saame ni=Ni/Gt*(Q^p)n (1).

Kütusekulu erinäitaja [kg/kWh] on

teise kütusekulu Gt ja näidatud võimsuse Ni suhe,

need. gi=(Gt/Ni)*3600 või [g/(kW*h)] gi=(Gt/Ni)*3,6*10^6.

Efektiivne efektiivsus ja konkreetne efektiivne kütusekulu

Mootori kasuteguri kui terviku määrab efektiivne kasutegur

ni ja eriefektiivne kütusekulu ge. Tõhus efektiivsus

hindab kütuse soojuse kasutusastet, võttes arvesse igat tüüpi kadusid, nii termilisi kui ka mehaanilisi, ning on kasuliku efektiivse tööga samaväärse soojuse Qe suhe kogu kulutatud soojusesse Gt * Q, s.o. nm=Qe/(Gt*(Q^p)n)=Ne/(Gt*(Q^p)n) (2).

Kuna mehaaniline efektiivsus on võrdne Ne ja Ni suhtega, siis asendades

võrrand, mis määrab mehaanilise efektiivsuse nm, Ne ja Ni väärtused

võrrandid (1) ja (2), saame nm=Ne/Ni=ne/ni, kust ne=ni/nM, st. mootori efektiivne kasutegur võrdub indikaatori kasuteguri ja mehaanilise kasuteguri korrutisega.

Kütuse erikulu [kg/(kWh)] on teise kütusekulu Gt suhe efektiivsesse võimsusesse Ne, s.o. ge=(Gt/Ne)*3600 või [g/(kW*h)] ge=(Gt/Ne)*3,6*10^6.

Mootori termiline tasakaal

Mootori töötsükli analüüsist järeldub, et ainult osa kütuse põlemisel eralduvast soojusest kasutatakse kasulikuks tööks, ülejäänu on aga soojuskadu. Silindrisse sisestatud kütuse põlemisel saadud soojuse jaotust nimetatakse soojusbilansiks, mis tavaliselt määratakse katseliselt. Soojusbilansi võrrand on kujul Q=Qe+Qg+Qn.c+Qres, kus Q on mootorisse sisestatud kütuse soojus, Qe on kasulikuks tööks muudetud soojus; Qcool on jahutusaine (vesi või õhk) poolt kaotatud soojus; Qg - heitgaasidega kaotatud soojus; Qn.c - kütuse mittetäieliku põlemise tõttu kaotatud soojus, Qres - bilansi jääkliige, mis võrdub kõigi arvestamata kadude summaga.

Saadaoleva (sissetoodud) soojuse kogus (kW) Q \u003d Gt * (Q ^ p) n. Soojus (kW) teisendatuna kasulikuks tööks, Qe=Ne. Jahutusveega kaotsiläinud soojus (kW), Qcool \u003d Gw * light * (t2-t1), kus Gw on süsteemi läbiva vee hulk, kg/s; sv – vee soojusmahtuvus, kJ/(kg*K) [sv=4,19 kJ/(kg*K)]; t2 ja t1 - veetemperatuurid süsteemi sissepääsu juures ja sellest väljumisel, С.

Heitgaasidega kaotsiläinud soojus (kW),

Qg \u003d Gt * (Vp * sg * tg-Vv * csv * tv), kus Gt - kütusekulu, kg / s; Vg ja Vv - gaasi ja õhu tarbimine, m ^ 3 / kg; срг ja срв - gaaside ja õhu keskmised mahulised soojusmahud konstantsel rõhul, kJ/(m^3*K); tr ja tv on heitgaaside ja õhu temperatuur, C.

Kütuse mittetäieliku põlemise tõttu kaotatud soojus määratakse empiiriliselt.

Soojusbilansi jääktähtaeg (kW) Qres=Q-(Qe+Qcool+Qg+Qn.s).

Soojusbilansi saab koostada protsendina kogu sisestatud soojushulgast, siis saab bilansi võrrand järgmiselt: 100%=qe+qcool+qg+qn.c+qres, kus qe=(Qe/Q*100 %); qcool=(Qcool/Q)*100%;

qg \u003d (Qg / Q) * 100% jne.

Innovatsioon

Hiljuti on suurenenud silindri sunnitud õhuga täitmisega kolbmootorite arv

surve, st. ülelaadimisega mootorid. Ja mootoriehituse väljavaated on minu arvates seotud seda tüüpi mootoritega, sest kasutamata disainivõimalusi on tohutult palju ja on, mille üle mõelda ja teiseks arvan, et nendel mootoritel on tulevikus suured väljavaated. Lõppude lõpuks võimaldab boost suurendada silindri täitmist õhuga ja sellest tulenevalt kokkusurutava kütuse kogust ning seeläbi suurendada mootori võimsust.

Kaasaegsetes mootorites ülelaaduri juhtimiseks kasutavad nad tavaliselt

heitgaaside energia. Sel juhul suunatakse silindris olevad heitgaasid, mille rõhk on väljalaskekollektoris suurenenud, kompressorit käitavasse gaasiturbiini.

Neljataktilise mootori gaasiturbiini survestamise skeemi järgi sisenevad mootorisilindritest väljuvad heitgaasid gaasiturbiini, misjärel lastakse need atmosfääri. Turbiiniga pöörlev tsentrifugaalkompressor imeb atmosfäärist õhku ja pumpab selle rõhu all: 0,130 ... 0,250 MPa silindritesse. Lisaks heitgaaside energia kasutamisele on sellise survesüsteemi eeliseks väntvõllilt lähtuva kompressori ajami ees isereguleeruvus, mis tähendab, et mootori võimsuse suurenemisel tõuseb heitgaaside rõhk ja temperatuur ning sellest tulenevalt. turboülelaaduri võimsust, suurendage vastavalt. Samal ajal suureneb rõhk ja sellele tarnitava õhu hulk.

Kahetaktilistel mootoritel peab turbolaadur olema suurema võimsusega kui neljataktilistel, sest. puhumisel liigub osa õhust väljalaskeavadesse, transiitõhku ei kasutata silindri laadimiseks ja see alandab heitgaaside temperatuuri. Seetõttu ei ole heitgaaside energia osaliste koormuste korral piisav kompressori gaasiturbiini ajami jaoks. Lisaks on gaasiturbiini ülelaadimisega võimatu diiselmootorit käivitada. Seda silmas pidades kasutatakse kahetaktilistes mootorites tavaliselt kombineeritud ülelaadimissüsteemi koos gaasiturbiinkompressori ja mehaanilise ajamiga kompressori järjestikuse või paralleelse paigaldusega.

Kõige tavalisemas järjestikuse kombineeritud ülelaadimise skeemis surub gaasiturbiiniga töötav kompressor õhku ainult osaliselt kokku, misjärel seda võimendab mootori võlli käitatav kompressor. Tänu ülelaadimise kasutamisele on võimalik võimsust tõsta vabalthingava mootori võimsusega võrreldes 40%-lt 100%-le või rohkemgi.

Minu arvates tänapäevase kolvi arendamise põhisuund

diiselsüütega mootorid suurendavad oluliselt võimsust, kuna kompressori järel kasutatakse kõrget võimendust koos õhkjahutusega.

Neljataktilistel mootoritel saavutatakse kompressori järgse ülelaadimisrõhu kuni 3,1...3,2 MPa rakendamise tulemusena koos õhkjahutusega keskmine efektiivne rõhk Pe=18,2...20,2 MPa. Nende mootorite kompressoriajam on gaasiturbiin. Turbiini võimsus ulatub 30%-ni mootori võimsusest, mistõttu tõusevad nõuded turbiini ja kompressori efektiivsusele. Nende mootorite survesüsteemi lahutamatuks elemendiks peab olema kompressori järel paigaldatud õhujahuti. Õhku jahutatakse ringleva vee abil individuaalse veepumba abil mööda kontuuri: õhujahuti - radiaator vee jahutamiseks atmosfääriõhuga.

Lootustandvaks suunaks kolb-sisepõlemismootorite arendamisel on heitgaaside energia täielikum kasutamine turbiinis, mis tagab etteantud ülelaadimisrõhu saavutamiseks vajaliku kompressori võimsuse. Liigne võimsus kantakse sel juhul diisli väntvõllile. Sellise skeemi rakendamine on kõige võimalikum neljataktiliste mootorite puhul.

Järeldus

Seega näeme, et sisepõlemismootorid on väga keeruline mehhanism. Ja funktsioon, mida soojuspaisumine sisepõlemismootorites täidab, pole nii lihtne, kui esmapilgul tundub. Ja ilma gaaside soojuspaisumiseta poleks sisepõlemismootoreid. Ja me oleme selles kergesti veendunud, uurides üksikasjalikult sisepõlemismootorite tööpõhimõtet, nende töötsükleid - kogu nende töö põhineb gaaside soojuspaisumise kasutamisel. Kuid ICE on ainult üks soojuspaisumise spetsiifilistest rakendustest. Ja otsustades eeliste järgi, mida soojuspaisumine inimestele sisepõlemismootori kaudu toob, võib hinnata selle nähtuse eeliseid teistes inimtegevuse valdkondades.

Ja las sisepõlemismootorite ajastu möödub, las neil on palju puudusi, las ilmuvad uued mootorid, mis ei saasta sisekeskkonda ega kasuta soojuspaisumise funktsiooni, kuid esimesed on inimestele pikka aega kasulikud ja Inimesed paljude sadade aastate pärast vastavad neile sõbralikult, sest nad viisid inimkonna uuele arengutasemele ja sellest möödudes tõusis inimkond veelgi kõrgemale.

Munitsipaalharidusasutus

Keskkool nr 6

Essee füüsikast sellel teemal:

Sisepõlemismootorid. Nende eelised ja puudused.

Õpilane 8 "A" klass

Butrinova Aleksandra

Õpetaja: Shulpina Taisiya Vladimirovna

1. Sissejuhatus………………………………………………………………….. Page 3

1.1.Töö eesmärk

1.2 Ülesanded

2. Põhiosa.

2.1.Sisepõlemismootorite loomise ajalugu………………. 4. lk

2.2.Sisepõlemismootorite üldine paigutus ……………… Lehekülg 7

2.2.1. Kahetaktiliste ja neljataktiliste mootorite seade

sisepõlemine;………………………………………….……………..Lk 15

2.3 Kaasaegsed sisepõlemismootorid.

2.3.1. Sisepõlemismootoris rakendatud uued konstruktsioonilahendused;………………………………………………………………………P. 21

2.3.2. Ülesanded, millega disainerid silmitsi seisavad……………………… Lk 22

2.4. Eelised ja miinused teist tüüpi sisepõlemismootorite ees …………………………………………………………..P.23

2.5. Sisepõlemismootori rakendamine..……………………….. P.25

3. Järeldus ………………………………………………………………. Lk 26

4. Viidete loetelu………………………………………………………….. Lk 27

5. Taotlused ……………………………………………………………. Lk 28

1. Sissejuhatus.

1.1. Eesmärk:

Analüüsige teadlaste avastusi ja saavutusi sisepõlemismootori (D.V.S.) leiutamise ja rakendamise alal, rääkige selle eelistest ja puudustest.

1.2. Ülesanded:

1. Tutvuge vajaliku kirjandusega ja töötage välja materjal

2. Viia läbi teoreetilisi uuringuid (D.V.S.)

3. Uurige, milline (D.V.S.) on parem.

2. Põhiosa.

2.1 .Sisepõlemismootori ajalugu .

Esimese sisepõlemismootori (ICE) projekt kuulub kuulsale kellaankru leiutajale Christian Huygensile ja see pakuti välja juba 17. sajandil. Huvitav on see, et kütusena pidi kasutama püssirohtu ja idee ise ajendas suurtükiväekahur. Kõik Denis Papini katsed ehitada masin sellel põhimõttel ebaõnnestusid. Ajalooliselt patenteeris esimese töötava sisepõlemismootori 1859. aastal Belgia leiutaja Jean Joseph Etienne Lenoir (joonis nr 1)

Lenoiri mootoril on madal soojuskasutegur, lisaks oli sellel võrreldes teiste kolb-sisepõlemismootoritega üliväike võimsus, mis võeti silindri töömahu ühiku kohta.

18-liitrine mootor arendas vaid 2 hobujõudu. Need puudused olid tingitud sellest, et Lenoiri mootor ei suru kütusesegu enne süütamist kokku. Sellega võrdse võimsusega Otto mootor (mille tsüklis oli ette nähtud spetsiaalne survetakt) kaalus mitu korda vähem ja oli palju kompaktsem.
Isegi Lenoiri mootori ilmsed eelised - suhteliselt madal müratase (peaaegu atmosfäärirõhuga heitgaaside tagajärg) ja madal vibratsioonitase (jõulöökide ühtlasema jaotumise tagajärg tsükli jooksul) ei aidanud tal vastu pidada. võistlus.

Mootorite töötamise käigus selgus aga, et gaasikulu hobujõu kohta on 3 kuupmeetrit. tunnis eeldatava ligikaudu 0,5 kuupmeetri asemel. Lenoiri mootori kasutegur oli vaid 3,3%, tollaste aurumasinate efektiivsus aga 10%.

1876. aastal eksponeerisid Otto ja Langen teisel Pariisi maailmanäitusel uut 0,5 hj mootorit (joonis nr 2)

Joon.2 Mootor Otto

Vaatamata selle esimesi auru-atmosfäärimasinaid meenutava mootori konstruktsiooni ebatäiuslikkusele näitas see tolle aja kõrget efektiivsust; gaasi tarbimine oli 82 kuupmeetrit / m. hobujõu kohta tunnis ja kasutegur. moodustas 14%. 10 aasta jooksul toodeti väiketööstusele umbes 10 000 sellist mootorit.

1878. aastal ehitas Otto Boudet-Roche’i idee põhjal neljataktilise mootori. Samaaegselt gaasi kütusena kasutamisega hakati välja töötama idee kasutada põleva segu materjalina bensiiniaure, bensiini, naftat ja 90ndatest alates petrooleumi. Kütusekulu oli nendes mootorites umbes 0,5 kg hobujõu kohta tunnis.

Sellest ajast alates on sisepõlemismootorite (D.V.S.) konstruktsioon muutunud, vastavalt tööpõhimõttele, valmistamisel kasutatud materjale. Sisepõlemismootorid on muutunud võimsamaks, kompaktsemaks, kergemaks, kuid siiski sisepõlemismootoris kulub igast 10 liitrist kütusest kasulikuks tööks vaid ca 2 liitrit, ülejäänud 8 liitrit läheb raisku. See tähendab, et sisepõlemismootori kasutegur on vaid 20%.

2. 2. Sisepõlemismootori üldine paigutus.

Iga D.V.S. seisneb kolvi liikumine silindris kütusesegu põlemisel tekkivate gaaside rõhu mõjul, edaspidi nimetatakse seda tööks. Sel juhul kütus ise ei põle. Põlevad ainult selle õhuga segatud aurud, mis on sisepõlemismootori tööseguks. Kui paned selle segu põlema, põleb see koheselt läbi, mitmekordistudes. Ja kui asetate segu suletud mahutisse ja muudate ühe seina liigutatavaks, siis sellele seinale
tekib tohutu surve, mis liigutab seina.

Sõiduautodel kasutatav D.V.S. koosneb kahest mehhanismist: vänt ja gaasijaotus, samuti järgmistest süsteemidest:

toitumine;

· täidetud gaaside vabastamine;

· süüde;

jahutamine;

määrdeained.

Sisepõlemismootori peamised üksikasjad:

Silindripea

· silindrid;

· kolvid;

· kolvirõngad;

Kolvi tihvtid

· ühendusvardad;

· väntvõll;

hooratas

nukkvõll nukkidega;

· ventiilid;

· Süüteküünal.

Enamik kaasaegseid väikese ja keskmise klassi autosid on varustatud neljasilindriliste mootoritega. Seal on suurema mahuga mootoreid – kaheksa või isegi kaheteistkümne silindriga (joon. 3). Mida suurem on mootor, seda võimsam see on ja seda suurem on kütusekulu.

Sisepõlemismootori tööpõhimõtet on kõige lihtsam kaaluda ühesilindrilise bensiinimootori näitel. Selline mootor koosneb sisemise peegelpinnaga silindrist, mille külge on kruvitud eemaldatav pea. Silindris on silindriline kolb - klaas, mis koosneb peast ja seelikust (joonis 4). Kolvil on sooned, millesse on paigaldatud kolvirõngad. Need tagavad kolvi kohal oleva ruumi tiheduse, vältides mootori töö käigus tekkivate gaaside tungimist kolvi alla. Lisaks takistavad kolvirõngad õli sattumist kolvi kohal olevasse ruumi (õli on ette nähtud silindri sisepinna määrimiseks). Teisisõnu, need rõngad täidavad tihendite rolli ja jagunevad kahte tüüpi: kompressioon (need, mis ei lase gaase läbi) ja õlikaabits (takistavad õli sisenemist põlemiskambrisse) (joon. 5).

Riis. 3. Silindrite paigutus erineva paigutusega mootorites:
a - neljasilindriline; b - kuuesilindriline; c - kaheteistkümne silindriga (α - kaldenurk)

Riis. 4. Kolb

Bensiini ja õhu segu, mis on valmistatud karburaatori või pihusti abil, siseneb silindrisse, kus see surutakse kolvi abil kokku ja süüdatakse süüteküünlast pärit sädemega. Põlemisel ja paisumisel liigub see kolvi alla.

Seega muundatakse soojusenergia mehaaniliseks energiaks.

Riis. 5. Kolb koos kepsuga:

1 - ühendusvarda koost; 2 - ühendusvarda kate; 3 - ühendusvarda sisestus; 4 - poldi mutter; 5 - ühendusvarda katte polt; 6 - ühendusvarras; 7 - ühendusvarda puks; 8 - kinnitusrõngad; 9 - kolvi tihvt; 10 - kolb; 11 - õli kaabitsa rõngas; 12, 13 - surverõngad

Sellele järgneb kolvi käigu muutmine võlli pöörlemiseks. Selleks ühendatakse kolb tihvti ja ühendusvarda abil pöördeliselt väntvõlli vändaga, mis pöörleb mootori karterisse paigaldatud laagritel (joonis 6).

Riis. 6 Väntvõll koos hoorattaga:

1 - väntvõll; 2 - ühendusvarda laagri sisestus; 3 - püsivad poolrõngad; 4 - hooratas; 5 - hooratta kinnituspoltide seib; 6 - esimese, teise, neljanda ja viienda põhilaagri vooderdised; 7 - keskse (kolmanda) laagri sisestus

Kolvi liikumise tulemusena silindris ülevalt alla ja tagasi läbi ühendusvarda väntvõll pöörleb.

Ülemine surnud keskpunkt (TDC) on kolvi kõrgeim asend silindris (st koht, kus kolb peatub üles liikumise ja on valmis alustama allaliikumist) (vt joonis 4).

Kolvi madalaimat asendit silindris (st kohta, kus kolb peatub alla liikumise ja on valmis alustama ülesliikumist) nimetatakse põhjasurnud punktiks (BDC) (vt joonis 4).

Kolvi äärmiste asendite vahelist kaugust (TDC-st BDC-ni) nimetatakse kolvi käiguks.

Kui kolb liigub ülalt alla (TDC-lt BDC-le), muutub selle kohal olev helitugevus minimaalselt maksimumini. Minimaalne maht silindris kolvi kohal, kui see on TDC-s, on põlemiskamber.

Ja silindri kohal olevat mahtu, kui see on BDC-s, nimetatakse silindri töömahuks. Kõikide mootorisilindrite töömahtu kokku, väljendatuna liitrites, nimetatakse omakorda mootori töömahuks. Silindri kogumaht on selle töömahu ja põlemiskambri ruumala summa hetkel, mil kolb on BDC-s.

Sisepõlemismootori oluline omadus on selle surveaste, mis on määratletud kui silindri kogumahu ja põlemiskambri ruumala suhe. Surveaste näitab, mitu korda surutakse silindrisse sisenev õhu-kütuse segu kokku, kui kolb liigub BDC-st TDC-sse. Bensiinimootorite puhul on surveaste vahemikus 6–14, diiselmootorite puhul - 14–24. Surveaste määrab suuresti mootori võimsuse ja selle kasuteguri ning mõjutab oluliselt ka heitgaaside toksilisust.

Mootori võimsust mõõdetakse kilovattides või hobujõududes (kasutatakse sagedamini). Samal ajal 1 l. Koos. võrdub ligikaudu 0,735 kW. Nagu juba öeldud, põhineb sisepõlemismootori töö silindris õhu-kütuse segu põlemisel tekkivate gaaside survejõu kasutamisel.

Bensiini- ja gaasimootorites süüdatakse segu süüteküünla abil (joon. 7), diiselmootorites surumisel.

Riis. 7 Süüteküünal

Ühesilindrilise mootori töötamisel pöörleb selle väntvõll ebaühtlaselt: põlevsegu põlemise hetkel kiireneb see järsult ja ülejäänud aja aeglustub. Mootori korpusest väljuva väntvõlli pöörlemise ühtluse parandamiseks kinnitatakse massiivne ketas - hooratas (vt joonis 6). Kui mootor töötab, pöörleb hooratas.

2.2.1. Kahe- ja neljataktiline seade

sisepõlemismootorid;

Kahetaktiline mootor on kolb-sisepõlemismootor, mille tööprotsess igas silindris toimub väntvõlli ühe pöördega, see tähendab kahe kolvikäiguga. Kahetaktilise mootori surve- ja käigutaktid toimuvad samamoodi nagu neljataktilise mootori puhul, kuid silindri puhastamise ja täitmise protsessid on kombineeritud ja need viiakse läbi mitte üksikute löökide, vaid lühikese aja jooksul, kui kolb on alumise surnud punkti lähedal (joonis 8).

Joon.8 Kahetaktiline mootor

Tulenevalt asjaolust, et kahetaktilistes mootorites, millel on võrdne arv silindreid ja väntvõlli pöörete arv, esinevad löögid kaks korda sagedamini, on kahetaktiliste mootorite liitrine võimsus suurem kui neljataktilistel. mootorid - teoreetiliselt kaks korda, praktikas 1,5-1,7 korda, kuna osa kolvi kasulikust käigust on hõivatud gaasivahetusprotsessidega ja gaasivahetus ise on vähem täiuslik kui neljataktiliste mootorite puhul.

Erinevalt neljataktilistest mootoritest, kus heitgaaside väljasaatmine ja värske segu imemine toimub kolvi enda poolt, toimub kahetaktilistes mootorites gaasivahetus töösegu või õhu juurdevooluga (diiselmootorites) silindrisse läbilaskepumba tekitatud rõhu all ja gaasivahetusprotsessi ennast nimetatakse - puhastamiseks. Puhastusprotsessi käigus sunnib värske õhk (segu) põlemisproduktid silindrist välja heitgaasiorganitesse, asudes nende kohale.

Puhastusõhuvoolude (segude) liikumise korraldamise meetodi järgi eristatakse kahetaktilisi mootoreid kontuur- ja otsevoolupuhastusega.

Neljataktiline mootor on kolb-sisepõlemismootor, milles tööprotsess igas silindris lõpeb väntvõlli kahe pöördega, see tähendab nelja kolvitaktiga (takti). Need löögid on:

Esimene löök – sisselaskeava:

Selle tsükli jooksul liigub kolb TDC-st BDC-sse. Sisselaskeklapp on avatud ja väljalaskeklapp on suletud. Sisselaskeklapi kaudu täidetakse silinder põleva seguga, kuni kolb on BDC-s, see tähendab, et selle edasine allapoole liikumine muutub võimatuks. Eelnevast öeldust teame juba, et kolvi liikumine silindris toob kaasa vända liikumise ja seega ka väntvõlli pöörlemise ja vastupidi. Seega pöörleb väntvõll mootori esimesel käigul (kui kolb liigub TDC-lt BDC-le) pool pööret (joonis 9).

Joon.9 Esimene löök – imemine

Teine samm - kokkusurumine .

Pärast seda, kui karburaatori või pihusti poolt valmistatud õhu-kütuse segu siseneb silindrisse, seguneb heitgaaside jääkidega ja sisselaskeklapp sulgub selle taga, hakkab see tööle. Nüüd on kätte jõudnud hetk, mil töösegu on silindri täitnud ja kuhugi minna pole: sisse- ja väljalaskeklapid on kindlalt suletud. Sel hetkel hakkab kolb liikuma alt üles (BDC-lt TDC-le) ja proovib suruda töösegu vastu silindripead. Kuid nagu öeldakse, ei õnnestu tal seda segu pulbriks kustutada, kuna kolb
ei saa, kuid silindri siseruum on kujundatud nii (ja vastavalt sellele väntvõll paikneb ja vända mõõtmed on valitud), et TDC-s asuva kolvi kohal oleks alati, kui mitte väga suur, kuid vaba ruum - põlemiskamber. Survetakti lõpuks tõuseb rõhk silindris 0,8–1,2 MPa-ni ja temperatuur jõuab 450–500 °C-ni. (joon. 10)

Joon.10 Teine tsükkel – kokkusurumine

Kolmas tsükkel – töökäik (peamine)

Kolmas tsükkel on kõige olulisem hetk, mil soojusenergia muundatakse mehaaniliseks energiaks. Kolmanda käigu alguses (ja tegelikult ka survetakti lõpus) ​​süüdatakse süüteküünla abil põlev segu (joon. 11)

Joonis 11. Kolmas tsükkel, töökäik.

Neljas meede – vabastamine

Selle protsessi ajal on sisselaskeklapp suletud ja väljalaskeklapp avatud. Kolb, liikudes alt üles (BDC-lt TDC-le), surub pärast põlemist ja paisumist silindrisse jäänud heitgaasid läbi avatud väljalaskeklapi väljalaskekanalisse (joonis 12).

Joon.12 Vabastamine.

Kõiki nelja tsüklit korratakse perioodiliselt mootori silindris, tagades sellega selle pideva töö, ja neid nimetatakse töötsükliks.

2.3 Kaasaegsed sisepõlemismootorid.

2.3.1. Sisepõlemismootoris rakendatud uued disainilahendused.

Lenoiri ajast tänapäevani on sisepõlemismootor läbi teinud suuri muutusi. Nende välimus, seade, võimsus on muutunud. Aastaid on disainerid üle maailma püüdnud suurendada sisepõlemismootori efektiivsust väiksema kütusekuluga, et saavutada rohkem võimsust. Esimene samm selle poole oli tööstuse areng, tekkisid täpsemad tööpingid DVS-i, seadmete ja uute (kerg)metallide valmistamiseks. Mootorite ehitamise järgmised sammud sõltusid mootorite omandist. Ehitusautos oli vaja võimsaid, ökonoomseid, kompaktseid, kergesti hooldatavaid, vastupidavaid mootoreid. Laevaehituses traktoriehituses oleks vaja suure võimsusvaruga veomootoreid (peamiselt diiselmootoreid).Lennunduses võimsaid rikkevabasid vastupidavaid mootoreid.

Ülaltoodud parameetrite saavutamiseks kasutati kõrgetel ja madalatel pööretel. Kõikidel mootoritel omakorda muutusid surveastmed, silindrite mahud, klapi ajastus, sisse- ja väljalaskeklappide arv silindri kohta ning segu silindrisse tarnimise meetodid. Esimesed mootorid olid kahe klapiga, segu juhiti läbi karburaatori, mis koosnes õhuhajutist, drosselklapist ja kalibreeritud kütusejoast. Karburaatoreid uuendati kiiresti, kohanedes uute mootorite ja nende töörežiimidega. Karburaatori põhiülesanne on põleva segu valmistamine ja selle tarnimine mootori kollektorisse. Lisaks kasutati sisepõlemismootori võimsuse ja efektiivsuse suurendamiseks muid meetodeid.

2.3.2. Disainerite ees seisvad väljakutsed.

Tehnoloogiline areng on astunud nii kaugele, et sisepõlemismootorid on muutunud peaaegu tundmatuseni. Sisepõlemismootori silindrites on surveastmed tõusnud bensiinimootoritel 15 kg/m2 ja diiselmootoritel kuni 29 kg/m2. Klappide arv on kasvanud 6-ni silindri kohta, väikestest mootorimahtudest võtavad need ära võimsuse, mida suuremahulised mootorid varem välja andsid, näiteks: 1600 cc mootorilt eemaldatakse 120 hj, 2400 cc mootorilt 2400 cc. . kuni 200 hj Kõige selle juures on nõuded D.V.S. suureneb iga aastaga. See on seotud tarbija maitsega. Mootorite suhtes kehtivad kahjulike gaaside vähendamisega seotud nõuded. Tänapäeval on Venemaal kasutusele võetud standard EURO-3, Euroopa riikides aga EURO-4. See sundis disainereid üle maailma üle minema uuele kütusevarustuse, juhtimise ja mootori töötamise viisile. Meie ajal D.V.S. juhib, haldab, mikroprotsessor. Heitgaasid põletatakse järelpõletamisel erinevat tüüpi katalüsaatoritega. Kaasaegsete disainerite ülesanne on järgmine: meeldida tarbijale, luues vajalike parameetritega mootoreid ja täita EURO-3, EURO-4 standardeid.

2.4. Eelised ja miinused

võrreldes muud tüüpi sisepõlemismootoritega.

Hinnates D.V.S. eeliseid ja puudusi. teist tüüpi mootoritega peate võrdlema teatud tüüpi mootoreid.

2.5. Sisepõlemismootori kasutamine.

D.V.S. kasutatakse paljudes sõidukites ja tööstuses. Kahetaktseid mootoreid kasutatakse seal, kus väiksus on oluline, kuid kütusesäästlikkus on suhteliselt ebaoluline, näiteks mootorrattad, väikesed mootorpaadid, mootorsaed ja mootoriga tööriistad. Neljataktilised mootorid on paigaldatud enamikule teistele sõidukitele.

3. Järeldus.

Analüüsisime teadlaste avastusi ja saavutusi sisepõlemismootorite leiutamise küsimuses, selgitasime välja, millised on nende eelised ja puudused.

4. Kasutatud kirjanduse loetelu.

1. Sisepõlemismootorid, kd 1-3, Moskva.. 1957.

2. Füüsika 8. hinne. A.V. Perõškin.

3. Vikipeedia (vaba entsüklopeedia)

4. Ajakiri "Rooli taga"

5. Suur teatmeteos 5.-11. klassi õpilastele. Moskva. Drofa kirjastus.

5. Taotlus

Joonis 1 http://images.yandex.ru

Joonis 2 http://images.yandex.ru

Joonis 3 http://images.yandex.ru

Joonis 4 http://images.yandex.ru

Joonis 5 http://images.yandex.ru

Joonis 6 http://images.yandex.ru

Joonis 7 http://images.yandex.ru

Joonis 8 http://images.yandex.ru

Joonis 9 http://images.yandex.ru

Joonis 10 http://images.yandex.ru

Joonis 11 http://images.yandex.ru

Joon.12 http://images.yandex.ru

Sisepõlemismootor (ICE)- auto mehhanism, mille töö sõltub ühe energialiigi (eelkõige kütuse põlemisel tekkiva keemilise reaktsiooni) muundamisest teist tüüpi energiaks (auto käivitamise mehaaniline energia).

Nagu Sisepõlemismootori eelised, mis määravad selle laialdasema kasutuse, pange tähele: autonoomia, suhteliselt madal hind, võimalus kasutada erinevatel tarbijatel, mitme kütusega (ICE võib töötada bensiini, diislikütuse, gaasi ja isegi alkoholi ja rapsiõliga). Samuti on eeliste hulgas sisepõlemismootori üsna kõrge töökindlus ja tagasihoidlikkus töös, hoolduse lihtsus.

Kus Sisepõlemismootoritel on mitmeid puudusi: madal efektiivsus, toksilisus, müra.

Kuid nende eeliste ja puuduste kombinatsioonil ei ole sisepõlemismootoritel praegu transpordisektoris (autode mootoritena) tõsiseid konkurente ja lähitulevikus pole neid oodata.

ICE võib jagada mitmesse kategooriasse

Energia muundamise tüübi järgi:

• turbiin;
• kolb;
• reaktiivne;
• kombineeritud

Töötsükli tüübi järgi:

• 2 tsükliga;
• 4 tsükliga

Kasutatava kütuse tüübi järgi:

• bensiinil;
• diislil;
• gaasi peal

ICE seade

Sisepõlemismootoril on üsna keeruline seade, mida saab varustada:

• kere (plokk ja silindripea);
• töömehhanismid (vänt ja gaasijaotus);
• erinevad süsteemid (kütus, sisselaske, väljalaske, määrimise, süüte, jahutuse ja juhtimise).

KShM (vändamehhanism) tagab kolvi edasi-tagasi liikumise ja võlli vastupidise pöörlemise.

Gaasi jaotusmehhanism on ette nähtud kütuse ja õhu varustamiseks silindritesse, heitgaaside segu eemaldamiseks.

Kütusesüsteem on ette nähtud auto mootori kütusega varustamiseks.

Sisselaskesüsteem vastutab sisepõlemismootori õigeaegse õhu juurdevoolu eest ja väljalaskesüsteem heitgaaside eemaldamise, silindrite tööst tuleneva mürataseme vähendamise, samuti nende toksilisuse vähendamise eest.

Sissepritsesüsteem tagab TPS-i kohaletoimetamise lennuki mootorisse.

Süütesüsteem (süüte) täidab sisepõlemismootorisse siseneva õhu ja kütuse segu süütamise funktsiooni.

Määrimissüsteem tagab kõigi sisemiste osade ja mootoriosade õigeaegse määrimise.

Jahutussüsteem tagab töötava ICE-süsteemi intensiivse jahutamise töö ajal.

Juhtimissüsteem vastutab kõigi oluliste sisepõlemismootorisüsteemide koordineeritud töö kontrollimise eest.

Sisepõlemismootori tööpõhimõte

Mootor töötab kasutatud kütuse põlemisel tekkivate gaaside soojusenergial, mis omakorda käivitab kolvi liikumise silindris. ICE töötab tsükliliselt. Iga järgneva tsükli kordamiseks eemaldatakse kasutatud segu ning kolvi siseneb uus osa kütusest ja õhust.

Kaasaegsetes automudelites kasutatakse 4 tsükliga mootoreid. Sellise mootori töö põhineb neljal ajaliselt võrdsel osal. Löök on protsess, mis viiakse läbi auto mootori silindris kolvi ühe käiguga (tõstmine / langetamine).

Silindris olev kolb teeb neli kella liigutust – kaks üles ja kaks alla. Löögi liikumine algab äärmisest punktist (alumisest või ülemisest) ja läbib järgmised etapid: sissevõtt, kokkusurumine, liikumine ja väljalaskmine.

Vaatleme üksikasjalikumalt sisepõlemismootori töö iseärasusi igas tsüklis.

sissevõtu insult

Sissevõtt algab äärmisest punktist (MT - surnud punkt). Pole vahet, millisest punktist liikumine algab, kas ülemisest MT-st või alumisest MT-st. Alustades oma liikumist silindris, püüab kolb sissetuleva kütuse-õhu segu kinni, kui sisselaskeklapp on avatud. Sel juhul saab kütusekomplekte moodustada nii sisselaskekollektoris kui ka põlemiskambris.

survekäik

Kokkusurumisel on sisselaskeklapid täielikult suletud, kütuseagregaat hakkab otse silindrites kokku suruma. See juhtub kolvi vastupidise liikumise tõttu ühelt MT-lt teisele. Sel juhul surutakse kütuseagregaat kokku põlemiskambri enda suurusele. Tugev kokkusurumine tagab VDS-i produktiivsema töö.

Liikumistsükkel (töökäik)

Sellel käigul süüdatakse õhu-kütuse segu. See võib olla kas isesüttimine (diiselmootorite puhul) või sundsüüde (bensiinimootorite puhul). VTS-i süttimise tõttu tekib kiire gaaside moodustumine, mille energia mõjub kolvile, pannes selle liikuma. KShM muudab kolvi translatsioonilised liikumised pöörlevateks võllideks. Liikumiskäigul ja ka survetaktil olevad süsteemi ventiilid peavad olema täielikult suletud.

Vabastage löök

Viimasel väljalasketaktil avanevad kõik väljalaskeklapid, misjärel juhib gaasijaotusmehhanism heitgaasid sisepõlemismootorist väljalaskesüsteemi, kus toimub puhastamine, jahutamine ja müra vähendamine. Lõpus toimub gaaside täielik eraldumine atmosfääri.

Pärast väljalasketakti lõppu korduvad tsüklid, alustades sisselasketaktist.

Video, mis näitab selgelt sisepõlemismootori seadet ja tööd:

soojuspaisumine

Kolb-sisepõlemismootorid

ICE klassifikatsioon

Kolb-sisepõlemismootorite põhialused

Toimimispõhimõte

Neljataktilise karburaatormootori tööpõhimõte

Neljataktilise diiselmootori tööpõhimõte

Kahetaktilise mootori tööpõhimõte

Neljataktilise mootori töötsükkel

Kahetaktiliste mootorite töötsüklid

MOOTORI TÖÖD ISELOOMUSTAVAD INDIKAATORID

Keskmine näidatud rõhk ja näidatud võimsus

Efektiivne võimsus ja keskmised efektiivsed rõhud

Näidiku efektiivsus ja erinäidik kütusekulu

Efektiivne efektiivsus ja konkreetne efektiivne kütusekulu

Mootori termiline tasakaal

Innovatsioon

Sissejuhatus

Rahvamajanduse kõigi sektorite märkimisväärne kasv eeldab suure hulga kaupade ja reisijate liikumist. Kõrge manööverdusvõime, maastikusõiduvõime ja kohanemisvõime erinevates tingimustes töötamiseks muudab auto üheks peamiseks kauba- ja reisijateveovahendiks.

Maanteetranspordil on oluline roll meie riigi idapoolsete ja mitte-tšernozemi piirkondade arengus. Väljaarendatud raudteevõrgu puudumine ja jõgede piiratud kasutamine navigeerimiseks teevad autost neis piirkondades peamise liikumisvahendi.

Maanteetransport Venemaal teenindab kõiki rahvamajanduse sektoreid ja on riigi ühtses transpordisüsteemis üks juhtivaid kohti. Maanteetranspordi osakaal moodustab üle 80% kõigi transpordiliikidega veetavatest kaupadest ja üle 70% reisijateveost.

Maanteetransport loodi rahvamajanduse uue haru - autotööstuse - arendamise tulemusena, mis praegusel etapil on kodumaise masinatööstuse üks peamisi lülisid.

Auto loomise algus pandi rohkem kui kakssada aastat tagasi (nimi "auto" pärineb kreeka sõnast autos - "ise" ja ladina keeles mobilis - "mobiil"), mil nad hakkasid tootma "ise- liikuvad" vankrid. Esimest korda ilmusid nad Venemaal. 1752. aastal lõi vene iseõppinud mehaanik-talupoeg L. Šamšurenkov oma aja kohta üsna ideaalse "isesõitva vankri", mis pandi liikuma kahe inimese jõul. Hiljem lõi vene leiutaja I. P. Kulibin pedaaliajamiga "tõukerattakäru". Aurumasina tulekuga edenes iseliikuvate kärude loomine kiiresti. Aastatel 1869-1870. J. Cugno Prantsusmaal ja mõni aasta hiljem Inglismaal hakati ehitama auruautosid. Auto laialdane kasutamine sõidukina algab kiire sisepõlemismootori tulekuga. 1885. aastal ehitas G. Daimler (Saksamaa) bensiinimootoriga mootorratta ja 1886. aastal K. Benz - kolmerattalise käru. Umbes samal ajal hakati tööstusriikides (Prantsusmaa, Suurbritannia, USA) looma sisepõlemismootoritega autosid.

19. sajandi lõpus tekkis paljudes riikides autotööstus. Tsaari-Venemaal üritati korduvalt korraldada oma masinaehitust. 1908. aastal korraldati Riias Vene-Balti veotehases autode tootmine. Kuus aastat toodeti siin autosid, mis olid kokku pandud peamiselt imporditud osadest. Kokku valmistas tehas 451 sõiduautot ja väike hulk veoautosid. 1913. aastal oli Venemaal autoparklas umbes 9000 autot, millest enamik - välismaist toodangut. Pärast Suurt Sotsialistlikku Oktoobrirevolutsiooni tuli kodumaine autotööstus peaaegu uuesti luua. Venemaa autotööstuse arengu algus ulatub 1924. aastasse, mil Moskvas AMO tehases valmisid esimesed veoautod AMO-F-15.

Ajavahemikul 1931-1941. luuakse autode suuremahuline ja masstootmine. 1931. aastal alustati AMO tehases veokite masstootmist. 1932. aastal alustas tööd GAZ-i tehas.

1940. aastal alustas Moskva väikeautode tehas väikeautode tootmist. Veidi hiljem loodi Uurali autotehas. Sõjajärgsete viieaastaplaanide aastatel asusid tööle Kutaisi, Kremenchugi, Uljanovski, Minski autotehased. Alates 60ndate lõpust on autotööstuse arengut iseloomustanud eriti kiire tempo. 1971. aastal sai V.I. järgi nime saanud Volga autotehas. NSV Liidu 50. aastapäev.

Viimastel aastatel on autotööstuse tehased omandanud palju näidiseid moderniseeritud ja uutest autoseadmetest, sealhulgas põllumajanduse, ehituse, kaubanduse, nafta- ja gaasitööstuse ning metsatööstuse jaoks.

Sisepõlemismootorid

Praegu on suur hulk seadmeid, mis kasutavad gaaside soojuspaisumist. Selliste seadmete hulka kuuluvad karburaatormootor, diiselmootorid, turboreaktiivmootorid jne.

Soojusmootorid võib jagada kahte põhirühma:

1. Välispõlemismootorid – aurumasinad, auruturbiinid, Stirlingi mootorid jne.

2. Sisepõlemismootorid. Autode elektrijaamadena kasutatakse kõige laialdasemalt sisepõlemismootoreid, milles põlemisprotsess

kütus koos soojuse vabanemisega ja selle muutumisega mehaaniliseks tööks toimub otse silindrites. Enamik kaasaegseid autosid on varustatud sisepõlemismootoritega.

Kõige ökonoomsemad on kolb- ja kombineeritud sisepõlemismootorid. Neil on üsna pikk kasutusiga, suhteliselt väikesed üldmõõtmed ja kaal. Nende mootorite peamiseks puuduseks tuleks pidada kolvi edasi-tagasi liikumist, mis on seotud vända mehhanismi olemasoluga, mis muudab konstruktsiooni keerulisemaks ja piirab kiiruse suurendamise võimalust, eriti suurte mootorisuuruste korral.

Ja nüüd natuke esimestest sisepõlemismootoritest. Esimese sisepõlemismootori (ICE) lõi 1860. aastal prantsuse insener Ethwen Lenoir, kuid see masin oli siiski väga ebatäiuslik.

1862. aastal soovitas prantsuse leiutaja Beau de Rocha kasutada sisepõlemismootoris neljataktilist tsüklit:

1. imemine;

2. kokkusurumine;

3. põlemine ja paisumine;

4. heitgaas.

Seda ideed kasutas Saksa leiutaja N. Otto, kes ehitas 1878. aastal esimese neljataktilise sisepõlemismootori. Sellise mootori kasutegur ulatus 22% -ni, mis ületas kõigi eelmiste tüüpide mootorite kasutamisel saadud väärtusi.

Sisepõlemismootorite kiire levik tööstuses, transpordis, põllumajanduses ja statsionaarses energeetikas oli tingitud mitmetest nende positiivsetest omadustest.

Sisepõlemismootori tsükli rakendamine ühes silindris väikeste kadude ja olulise temperatuuride erinevusega soojusallika ja külmiku vahel tagab nende mootorite kõrge kasuteguri. Kõrge kasutegur on üks sisepõlemismootorite positiivseid omadusi.

Sisepõlemismootoritest on diisel praegu selline mootor, mis muudab kütuse keemilise energia kõige suurema efektiivsusega mehaaniliseks tööks suurel hulgal võimsuse muutustel. Diiselmootorite selline kvaliteet on eriti oluline, kuna naftakütuste varud on piiratud.

Sisepõlemismootorite positiivsete omaduste hulka peaks kuuluma ka asjaolu, et neid saab ühendada peaaegu iga energiatarbijaga. Selle põhjuseks on laialdased võimalused nende mootorite võimsuse ja pöördemomendi muutuse vastavate omaduste saamiseks. Kõnealuseid mootoreid kasutatakse edukalt autodel, traktoritel, põllutöömasinatel, diiselveduritel, laevadel, elektrijaamadel jne, s.o. Sisepõlemismootoreid eristab hea kohanemisvõime tarbijaga.

Sisepõlemismootorite suhteliselt madal algmaksumus, kompaktsus ja väike kaal on võimaldanud neid laialdaselt kasutada laialdaselt kasutatavates ja väikese mootoriruumiga elektrijaamades.

Sisepõlemismootoriga paigaldistel on suur autonoomia. Isegi sisepõlemismootoriga lennukid võivad lennata kümneid tunde ilma kütust täitmata.

Sisepõlemismootorite oluline positiivne kvaliteet on võime neid tavatingimustes kiiresti käivitada. Madalatel temperatuuridel töötavad mootorid on varustatud käivitamise hõlbustamiseks ja kiirendamiseks spetsiaalsete seadmetega. Pärast käivitamist saavad mootorid suhteliselt kiiresti täiskoormuse võtta. Sisepõlemismootoritel on märkimisväärne pidurdusmoment, mis on nende transpordiseadmetes kasutamisel väga oluline.

Diislite positiivne kvaliteet on ühe mootori võime töötada paljude kütustega. Nii tuntud on autode mitmekütuseliste mootorite konstruktsioonid, aga ka suure võimsusega laevamootorid, mis töötavad erinevatel kütustel – diislikütusest katlaõlini.

Kuid koos sisepõlemismootorite positiivsete omadustega on neil ka mitmeid puudusi. Nende hulgas on koguvõimsus piiratud võrreldes näiteks auru- ja gaasiturbiinidega, kõrge müratase, suhteliselt kõrge väntvõlli pöörlemissagedus käivitamisel ja võimatus seda otse tarbija veoratastega ühendada, heitgaaside toksilisus , kolvi edasi-tagasi liikumine, kiirust piirav ja nendest tulenevate tasakaalustamata inertsjõudude ja momentide ilmnemise põhjuseks.

Kuid sisepõlemismootoreid, nende arendust ja rakendamist oleks võimatu luua, kui mitte soojuspaisumise mõju. Lõppude lõpuks teevad kõrge temperatuurini kuumutatud gaasid soojuspaisumise protsessis kasulikku tööd. Segu kiire põlemise tõttu sisepõlemismootori silindris tõuseb rõhk järsult, mille mõjul liigub kolb silindris. Ja see on väga vajalik tehnoloogiline funktsioon, st. jõutegevus, kõrgete rõhkude tekitamine, mida teostab soojuspaisumine ja mille puhul seda nähtust kasutatakse erinevates tehnoloogiates ja eelkõige sisepõlemismootorites.

Praegu kasutatakse neljataktilisi kolb-sisepõlemismootoreid peamiselt sõidukites.

Ühesilindriline mootor (joonis a) sisaldab järgmisi põhiosi: silinder 4, karter 2, kolb 6, ühendusvarras 3, väntvõll 1 ja hooratas 14. Ühest otsast on ühendusvarras kolvi abil pöördeliselt ühendatud kolviga. tihvt 5 ja teises otsas ka väntvõlli vändaga liigendatud.

Väntvõlli pöörlemisel liigub kolb silindris edasi-tagasi. Väntvõlli ühe pöörde jaoks teeb kolb ühe käigu alla ja üles. Kolvi liikumissuuna muutus toimub surnud punktides - ülemine (TDC) ja alumine (BDC).

Ülemine surnud koht on väntvõllist kõige kaugemal asuv kolvi asend (ülemine surnud koht, kui mootor on vertikaalselt) ja alumine surnud koht on väntvõllile kõige lähemal asuv kolvi asend (madalaim, kui mootor on vertikaalselt).

Riis. Ühesilindrilise neljataktilise kolb-sisepõlemismootori skemaatiline diagramm (a) ja selle diagramm (b) parameetrite määramiseks:
1 - väntvõll; 2 - karter; 3 - ühendusvarras; 4 - silinder; 5 - kolvi tihvt; 6 - kolb; 7 - sisselaskeventiil; 8 - sisselasketorustik; 9 - nukkvõll; 10 - süüteküünal (bensiini- ja gaasimootorid) või kütusepihusti (diiselmootorid); 11 - väljalasketoru; 12 - väljalaskeava, ventiil; 13 - kolvirõngad; 14 - hooratas; D on silindri läbimõõt; r - vända raadius; S - kolvikäik

TDC ja BDC vahelist kaugust S (joonis b) nimetatakse kolvi käiguks. See arvutatakse järgmise valemiga:

S = 2r
kus r on väntvõlli vända raadius.

Kolvi käik ja silindri läbimõõt D määravad kindlaks mootori peamised mõõtmed. Transpordimootorites on S/D suhe 0,7 -1,5. S/D juures< 1 двигатель называется короткоходным, а при S/D >1 - pika löögiga.

Kui kolb liigub allapoole TDC-lt BDC-le, muutub selle kohal olev helitugevus minimaalselt maksimaalseks. Kolvi kohal oleva silindri minimaalset mahtu, kui see on TDC-s, nimetatakse põlemiskambriks. Kolvi poolt TDC-lt BDC-le liikumisel vabastatava silindri mahtu nimetatakse töömahuks. Kõigi silindrite töömahtude summa on mootori töömaht. Liitrites väljendatuna nimetatakse seda mootori töömahuks. Silindri kogumaht määratakse selle töömahu ja põlemiskambri ruumala summaga. See maht on suletud kolvi kohal selle asukohas BDC-s.

Mootori oluline omadus on surveaste, mille määrab silindri kogumahu ja põlemiskambri ruumala suhe. Surveaste näitab, mitu korda surutakse silindrisse sisenev laeng (õhk või õhu-kütuse segu) kokku, kui kolb liigub BDC-lt TDC-le. Bensiinimootorite puhul on surveaste 6–14 ja diiselmootorite puhul 14–24. Vastuvõetud surveaste määrab suuresti mootori võimsuse ja selle kasuteguri ning mõjutab oluliselt ka heitgaaside toksilisust.

Kolb-sisepõlemismootori töö põhineb silindris kütuse ja õhu segude põlemisel tekkivate gaaside rõhu kasutamisel kolvile. Bensiini- ja gaasimootorites süttib segu süüteküünal 10 ning diiselmootorites kompressiooni tõttu. On olemas põlevate ja töötavate segude mõisted. Põlevsegu koosneb kütusest ja puhtast õhust ning töösegusse kuuluvad ka silindrisse jäänud heitgaasid.

Järjestikuste protsesside kogumit, mis korduvad perioodiliselt igas mootori silindris ja tagavad selle pideva töö, nimetatakse töötsükliks. Neljataktilise mootori töötsükkel koosneb neljast protsessist, millest igaüks toimub ühel kolvilöögil (taktil) või poolel väntvõlli pöördel. Täielik töötsükkel viiakse läbi väntvõlli kahe pöördega. Tuleb märkida, et üldiselt ei ole mõisted "tööprotsess" ja "takt" sünonüümid, kuigi neljataktilise kolbmootori puhul on need praktiliselt samad.

Mõelge bensiinimootori töötsüklile.

Töötsükli esimene käik on sisselaskeava. Kolb liigub TDC-st BDC-sse, samal ajal kui sisselaskeklapp 7 on avatud ja väljalaskeava 12 on suletud ning põlev segu siseneb silindrisse vaakumi toimel. Kui kolb jõuab BDC-ni, sulgub sisselaskeklapp ja silinder täidetakse tööseguga. Enamikus bensiinimootorites moodustub põlev segu väljaspool silindrit (karburaatoris või sisselaskekollektoris 8).

Järgmine samm on tihendamine. Kolb liigub tagasi BDC-st TDC-sse, surudes segu kokku. See on vajalik selle kiiremaks ja täielikumaks põlemiseks. Sisselaske- ja väljalaskeklapid on suletud. Töösegu kokkusurumisaste survetakti ajal sõltub kasutatava bensiini omadustest ja eelkõige selle löögikindlusest, mida iseloomustab oktaanarv (bensiini puhul on see 76–98). Mida kõrgem on oktaanarv, seda suurem on kütuse löögikindlus. Kui surveaste on liiga kõrge või bensiini detonatsioonikindlus liiga madal, võib tekkida detonatsioon (kokkusurumise tagajärjel) segu süttimine ja mootori normaalne töö. Survetakti lõpuks tõuseb rõhk silindris 0,8...1,2 MPa-ni ja temperatuur jõuab 450...500°C-ni.

Kompressioonitaktile järgneb paisumine (käik), kui kolb liigub TDC-st alla tagasi. Selle käigu alguses süüdatakse põlev segu isegi mõningase etteandega süüteküünal 10. Samal ajal on sisselaske- ja väljalaskeklapid suletud. Segu põleb väga kiiresti, eraldudes suurel hulgal soojust. Rõhk silindris tõuseb järsult ja kolb liigub WTC-sse, keerates väntvõlli 1 läbi ühendusvarda 3. Segu põlemise hetkel tõuseb temperatuur silindris 1800 ... 2000 ° C-ni, ja rõhk - kuni 2,5 ... 3,0 MPa .

Töötsükli viimane tsükkel on vabastamine. Selle käigu ajal on sisselaskeklapp suletud ja väljalaskeklapp avatud. Kolb, liikudes BDC-st ülespoole TDC-sse, surub pärast põlemist ja paisumist silindrisse jäänud heitgaasid läbi avatud väljalaskeklapi väljalasketorusse 11. Seejärel tsüklit korratakse.

Diiselmootori töötsüklil on mõned erinevused bensiinimootori vaadeldavast tsüklist. Sisselasketakti ajal ei satu torustiku 8 kaudu silindrisse mitte põlev segu, vaid puhas õhk, mis pressitakse järgmise käigu ajal kokku. Survetakti lõpus, kui kolb läheneb TDC-le, pihustatakse peeneks pihustatud diislikütus silindrisse spetsiaalse seadme - silindripea ülemisse ossa keeratud otsiku - kaudu. Kokkupuutel õhuga, mille temperatuur on kompressiooni tõttu kõrge, põlevad kütuseosakesed kiiresti läbi. Vabaneb suur hulk soojust, mille tulemusena tõuseb temperatuur silindris 1700 ... 2000 ° C-ni ja rõhk - kuni 7 ... 8 MPa. Gaasi rõhu mõjul liigub kolb alla - tekib töökäik. Diisel- ja bensiinimootori väljalasketaktid on sarnased.

Mootori töötsükli korrektseks toimumiseks on vaja selle klappide avanemis- ja sulgemismomente väntvõlli pöörlemiskiirusega kooskõlastada. Seda tehakse järgmisel viisil. Väntvõll, kasutades hammasratast, ketti või rihmülekannet, pöörab teist mootori võlli - jaotus 9, mis peab pöörlema ​​kaks korda aeglasemalt kui väntvõll. Nukkvõllil on profileeritud väljaulatuvad osad (nukid), mis otse või läbi vaheosade (tõukurid, vardad, nookurid) liigutavad sisse- ja väljalaskeklappe. Väntvõlli kahel pöördel avaneb ja sulgub iga klapp, sisselaske- ja väljalaskeava ainult üks kord: vastavalt sisse- ja väljalasketakti ajal.

Kolvi ja silindri vaheline tihend, samuti liigse õli eemaldamine silindri seintelt on tagatud spetsiaalsete kolvirõngaste 13 abil.

Ühesilindrilise mootori väntvõll pöörleb ebaühtlaselt: kiirendusega jõutakti ajal ja aeglustumisega ülejäänud abitsüklite (sisselaske, surve ja väljalaske) ajal. Väntvõlli pöörlemise ühtluse suurendamiseks paigaldatakse selle otsa massiivne ketas - hooratas 14, mis kogub töötakti ajal kineetilist energiat ja ülejäänud tsüklite ajal annab selle tagasi, jätkates pöörlemist inertsi abil.

Vaatamata hooratta olemasolule ei pöörle aga ühesilindrilise mootori väntvõll piisavalt ühtlaselt. Töösegu süttimise hetkedel kanduvad mootori karterile üle olulised löögid, mis lülitab kiiresti välja mootori enda ja selle kinnitusdetailid. Seetõttu kasutatakse ühesilindrilisi mootoreid harva, peamiselt kaherattalistel sõidukitel. Teistele masinatele on paigaldatud mitmesilindrilised mootorid, mis tagavad väntvõlli ühtlasema pöörlemise, kuna kolvi käiku erinevates silindrites ei teostata üheaegselt. Enim kasutatakse nelja-, kuue-, kaheksa- ja kaheteistsilindrilisi mootoreid, kuigi mõnel sõidukil kasutatakse ka kolme- ja viiesilindrilisi mootoreid.

Mitmesilindrilistel mootoritel on tavaliselt reas või V-kujuline silindrite paigutus. Esimesel juhul paigaldatakse silindrid ühte rida ja teisel - kahes reas üksteise suhtes teatud nurga all. See nurk erinevate kujunduste jaoks on 60 ... 120 °; nelja- ja kuuesilindriliste mootorite puhul on see tavaliselt 90 °. Võrreldes sama võimsusega reas V-mootoritega on need lühemad, kõrgemad ja kergemad. Silindrid nummerdatakse järjestikku: esiteks nummerdatakse mootori esiosast (varvast) parema (masina suunas) poole silindrid ja seejärel, alustades ka eest, vasak pool.

Mitmesilindrilise mootori ühtlane töö saavutatakse, kui selle silindrites toimuv jõutakti vaheldumine toimub väntvõlli võrdsete pöördenurkade kaudu. Nurgavahemiku, mille jooksul samu tsükleid erinevates silindrites ühtlaselt korratakse, saab määrata, jagades 720 ° (väntvõlli pöördenurk, mille juures tehakse täielik töötsükkel) mootori silindrite arvuga. Näiteks kaheksasilindrilise mootori nurkade vahe on 90°.

Sama nimega vahelduvate tsüklite järjestust erinevates silindrites nimetatakse mootori tööjärjekorraks. Tööde järjekord peaks olema selline, et võimalikult suurel määral vähendada inertsiaalsete jõudude ja momentide negatiivset mõju mootori tööle, mis tuleneb sellest, et kolvid liiguvad silindrites ebaühtlaselt ning nende kiirendus on erineva suuruse ja suunaga. Neljasilindriliste reas- ja V-kujuliste mootorite puhul võib tööjärjekord olla järgmine: 1 - 2 - 4 - 3 või 1 - 3 - 4-2, kuuesilindriliste reas- ja V-kujuliste mootorite puhul , vastavalt 1 - 5-3 - 6 - 2- 4 ja 1 - 4 - 2 - 5 - 3 - 6 ning kaheksasilindriliste V-mootorite puhul - 1 - 5 - 4 - 2 - 6 - 3 - 7 - 8 .

Mõne kolbmootori konstruktsiooni silindrite töömahu tõhusamaks kasutamiseks ja nende võimsuse suurendamiseks täidetakse õhku üle, suurendades vastavalt sissepritsetud kütuse kogust. Surve tagamiseks, st ülerõhu tekitamiseks silindri sisselaskeavas, kasutatakse kõige sagedamini gaasiturbiini kompressoreid (turbokompressoreid). Sel juhul kasutatakse heitgaaside energiat õhu pumpamiseks, mis suurel kiirusel silindritest väljudes pöörab pumba rattaga samale võllile paigaldatud turbolaaduri turbiiniratast. Lisaks turboülelaaduritele kasutatakse ka mehaanilisi ülelaadureid, mille töökehasid (pumbarattaid) juhitakse mootori väntvõllilt mehaanilise jõuülekande abil.

Silindrite paremaks täitmiseks põleva seguga (bensiinimootorid) või puhta õhuga (diiselmootorid), samuti nende täielikumaks puhastamiseks heitgaasidest peaksid ventiilid avanema ja sulguma mitte hetkedel, mil kolvid on TDC-s. ja BDC, kuid teatud ette- või viivitusega. Klappide avanemis- ja sulgemismomente, mida väljendatakse kraadides väntvõlli pöördenurkade kaudu TDC ja BDC suhtes, nimetatakse klapi ajastuteks ja neid saab esitada sektordiagrammina.

Sisselaskeklapp hakkab avanema eelmise töötsükli väljalasketakti ajal, kui kolb ei ole veel TDC-ni jõudnud. Sel ajal väljuvad heitgaasid läbi väljalasketorustiku ja voolu inertsi tõttu viivad avatud sisselasketorustikust ära värsked laenguosakesed, mis hakkavad silindrit täitma ka siis, kui selles pole vaakumit. Selleks ajaks, kui kolb jõuab TDC-sse ja hakkab allapoole liikuma, on sisselaskeklapp juba märkimisväärselt avatud ja silinder täitub kiiresti värske laenguga. Sisselaskeklapi avanemisnurk erinevate mootorite puhul varieerub vahemikus 9 ... 33 °. Sisselaskeklapp sulgub, kui kolb läbib BDC ja hakkab survetaktiga ülespoole liikuma. Kuni selle ajani täidab uus laeng silindri inertsi abil. Sisselaskeklapi sulgemise viivituse nurk p sõltub mootori mudelist ja on 40 ... 85 °.

Riis. Neljataktilise mootori klapi ajastuse ringskeem:
a - sisselaskeklapi avanemisnurk; p on sisselaskeklapi sulgemise viivitusnurk; y - väljalaskeklapi avanemisnurk; b - väljalaskeklapi sulgemise viivitusnurk

Väljalaskeklapp avaneb jõutakti ajal, kui kolb ei ole veel jõudnud BDC-ni. Sel juhul väheneb heitgaaside väljasaatmiseks vajalik kolvitöö, mis kompenseerib väljalaskeklapi varajasest avanemisest tingitud gaasitöö mõningase kadumise. Väljalaskeklapi avanemisnurk Y on 40…70°. Väljalaskeklapp sulgub mõnevõrra hiljem, kui kolb jõuab TDC-ni, st järgmise töötsükli sisselasketakti ajal. Kui kolb hakkab laskuma, väljuvad ülejäänud gaasid silindrist ikkagi inertsi abil. Väljalaskeklapi sulgemise viivituse nurk 5 on 9 ... 50°.

Nurka a + 5, mille juures sisselaske- ja väljalaskeklapid on samaaegselt veidi avatud, nimetatakse klapi kattumise nurgaks. Kuna see nurk ning klappide ja nende pesade vahelised vahed on antud juhul väikesed, siis silindrist laengu leket praktiliselt ei esine. Lisaks paraneb silindri täitmine värske laenguga tänu heitgaaside suurele voolukiirusele läbi väljalaskeklapi.

Edasiliikumise ja aeglustumise nurgad ning seega ka ventiilide avanemise kestus peaksid olema seda suuremad, mida suurem on mootori väntvõlli kiirus. See on tingitud asjaolust, et suure kiirusega mootorites toimuvad kõik gaasivahetusprotsessid kiiremini ning laadimise ja heitgaaside inerts ei muutu.

Riis. Gaasiturbiini mootori skemaatiline diagramm:
1 - kompressor; 2 - põlemiskamber; 3 - kompressori turbiin; 4 - jõuturbiin; M - masina jõuülekandele edastatav pöördemoment

Gaasiturbiinmootori (GTE) tööpõhimõte on illustreeritud joonisel. Kompressor 2 imeb atmosfäärist õhku sisse, surub selles kokku ja juhitakse põlemiskambrisse 2, kus düüsi kaudu juhitakse ka kütust. Selles kambris toimub kütuse põlemise protsess konstantsel rõhul. Gaasilised põlemissaadused sisenevad turbiinist kompressorisse 3, kus osa nende energiast kulub õhku pumpava kompressori juhtimisele. Ülejäänud gaaside energia muundatakse vaba või jõuturbiini 4 mehaaniliseks pöörlemistööks, mis on ühendatud masina jõuülekandega käigukasti kaudu. Sel juhul paisub gaas kompressori turbiinis ja vabaturbiinis rõhu langusega maksimaalselt väärtuselt (põlemiskambris) atmosfäärirõhuni.

Gaasiturbiinmootori tööosad, erinevalt kolbmootori sarnastest elementidest, puutuvad pidevalt kokku kõrgete temperatuuridega. Seetõttu tuleb selle vähendamiseks gaasiturbiinmootori põlemiskambrisse juhtida palju rohkem õhku, kui põlemisprotsessiks kulub.