Mục đích và thiết bị của động cơ đốt trong

2024 Tác giả: Erin Ralphs | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-02-19 19:59

Trong hơn một trăm năm, động cơ đốt trong đã được sử dụng làm nhà máy điện cho hầu hết các loại máy móc và cơ cấu. Vào đầu thế kỷ 20, họ đã thay thế động cơ hơi nước đốt ngoài. Động cơ đốt trong hiện nay là loại động cơ tiết kiệm và hiệu quả nhất trong các loại động cơ khác. Chúng ta hãy xem xét thiết bị của động cơ đốt trong.

Lịch sử Sáng tạo

Lịch sử của những đơn vị này bắt đầu khoảng 300 năm trước. Sau đó, Leonardo Da Vinci đã phát triển bản vẽ đầu tiên của một động cơ nguyên thủy. Sự phát triển của bộ phận này đã tạo động lực cho việc lắp ráp, thử nghiệm và liên tục cải tiến động cơ đốt trong.

Năm 1861, theo bản vẽ mà Da Vinci để lại cho thế giới, họ đã tạo ra động cơ hai thì đầu tiên. Vào thời điểm đó, không ai nghĩ rằng tất cả ô tô và các thiết bị khác sẽ được trang bị hệ thống lắp đặt như vậy, mặc dù sau đó các thiết bị hơi nước đã được sử dụng trên thiết bị đường sắt.

Người đầu tiên sử dụng động cơ đốt trong trên ô tô,là Henry Ford. Ông là người đầu tiên viết sách về thiết kế và hoạt động của động cơ đốt trong. Ford là người đầu tiên tính toán hiệu quả của những động cơ này.

Phân loại động cơ đốt trong

Trong quá trình phát triển, thiết bị của động cơ đốt trong ngày càng phức tạp. Mục đích của anh ta, tuy nhiên, vẫn không thay đổi. Có một số loại động cơ đốt trong chính hiệu quả nhất hiện nay.

Thứ nhất về hiệu quả và tính kinh tế - đơn vị có đi có lại. Trong các đơn vị này, năng lượng sinh ra từ quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu được chuyển thành chuyển động thông qua hệ thống thanh kết nối và trục khuỷu.

Cách bố trí chung của động cơ đốt trong chế hòa khí không khác gì so với các động cơ khác. Nhưng hỗn hợp dễ cháy được điều chế trực tiếp trong bộ chế hòa khí. Quá trình phun được thực hiện vào một ống góp chung, từ đó, dưới tác động của chân không, hỗn hợp đi vào các xi lanh, sau đó nó sẽ sáng lên do phóng điện trên một ngọn nến.

Động cơ phun khác với động cơ chế hòa khí ở chỗ nhiên liệu được cung cấp trực tiếp đến từng xi-lanh thông qua các vòi phun riêng biệt. Sau đó, sau khi xăng được trộn với không khí, nhiên liệu được đốt cháy bởi tia lửa của một ngọn nến.

Động cơ diesel khác với động cơ xăng. Hãy xem xét ngắn gọn thiết bị của động cơ đốt trong điêzen. Không có nến dùng để đánh lửa. Nhiên liệu này bốc cháy dưới áp suất cao. Kết quả là, động cơ diesel nóng lên. Nhiệt độ cao hơn nhiệt độ cháy. Quá trình tiêm được thực hiện bằng vòi phun.

Động cơ rôto-piston cũng thuộc loại động cơ đốt trong. Trong các đơn vị này, nhiệt năng từsự đốt cháy nhiên liệu ảnh hưởng đến rôto. Nó có một hình dạng đặc biệt và một hồ sơ đặc biệt. Quỹ đạo chuyển động của rôto là hành tinh (phần tử nằm bên trong một buồng đặc biệt). Rôto đồng thời thực hiện một số chức năng - đây là phân phối khí, chức năng của trục khuỷu và pít-tông.

Ngoài ra còn có động cơ đốt trong tuabin khí. Trong các đơn vị này, nhiệt năng được chuyển đổi thông qua một rôto có các cánh hình nêm. Các cơ chế này sau đó làm cho tuabin quay.

Động cơPiston được coi là động cơ đáng tin cậy nhất, bảo trì thấp và tiết kiệm. Máy quay thực tế không được sử dụng trong công nghệ ô tô hàng loạt. Hiện chỉ có Mazda Nhật Bản sản xuất các mẫu ô tô được trang bị động cơ piston quay. Những chiếc xe có kinh nghiệm với động cơ tuabin khí được Chrysler sản xuất vào những năm 60, và sau đó không một hãng xe nào quay lại lắp đặt những chiếc xe này. Ở Liên Xô, một số mẫu xe tăng và tàu đổ bộ được trang bị động cơ tuốc bin khí trong một thời gian ngắn. Nhưng sau đó nó đã được quyết định từ bỏ các đơn vị điện như vậy. Đó là lý do tại sao chúng tôi đang xem xét thiết bị của động cơ đốt trong - chúng là loại phổ biến và hiệu quả nhất.

thiết bị ICE

Một số hệ thống được kết hợp trong vỏ động cơ. Đây là khối xi lanh, trong đó có các buồng đốt. Trong trường hợp thứ hai, hỗn hợp nhiên liệu cháy. Ngoài ra, động cơ bao gồm một cơ cấu tay quay được thiết kế để chuyển đổi năng lượng của các piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Trong tòa nhà điệnThiết bị cũng có một cơ chế phân phối khí. Nhiệm vụ của nó là đảm bảo đóng mở kịp thời các van nạp và van xả. Động cơ sẽ không thể chạy nếu không có hệ thống phun, đánh lửa và xả.

Khi khởi động bộ nguồn, hỗn hợp nhiên liệu và không khí được cung cấp đến các xi lanh thông qua các van nạp mở. Sau đó, nó được đánh lửa bằng sự phóng điện ở bugi. Khi hỗn hợp bốc cháy và các chất khí bắt đầu nở ra, áp suất lên piston sẽ tăng lên. Cái sau sẽ chuyển động và làm cho trục khuỷu quay.

Thiết kế và hoạt động của động cơ đốt trong sao cho động cơ chạy theo những chu kỳ nhất định. Các chu kỳ này liên tục lặp lại với tần suất cao. Điều này đảm bảo trục khuỷu quay liên tục.

Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong hai kỳ

Khi động cơ khởi động, piston, được dẫn động bởi chuyển động quay của trục khuỷu, bắt đầu chuyển động. Khi nó đến điểm thấp nhất và bắt đầu di chuyển lên, nhiên liệu sẽ được cung cấp cho xi lanh.

Khi chuyển động lên trên, piston sẽ nén hỗn hợp. Khi nó đạt đến tâm điểm chết trên, bugi bắt lửa hỗn hợp do phóng điện. Các chất khí ngay lập tức nở ra và đẩy pít-tông xuống.

Sau đó, van xả của xi lanh mở ra và các sản phẩm cháy thoát ra khỏi xi lanh vào hệ thống xả. Sau đó, một lần nữa đến điểm dưới cùng, piston sẽ bắt đầu di chuyển lên. Trục khuỷu sẽ tạo ra một cuộc cách mạng.

Khi mới bắt đầupiston chuyển động, các van nạp sẽ mở trở lại và hỗn hợp nhiên liệu sẽ được cung cấp. Nó sẽ chiếm toàn bộ thể tích mà các sản phẩm cháy đã chiếm và chu trình sẽ lặp lại một lần nữa. Do thực tế là các piston trong động cơ như vậy chỉ hoạt động trong hai chu kỳ, nên ít chuyển động được thực hiện hơn, không giống như động cơ đốt trong bốn kỳ. Giảm tổn thất do ma sát. Nhưng những động cơ này ngày càng nóng hơn.

Trong bộ trợ lực hai kỳ, piston còn đóng vai trò của cơ cấu phân phối khí. Trong quá trình chuyển động, các khe hở cho đầu vào của hỗn hợp nhiên liệu và thoát khí thải đóng mở. Sự trao đổi khí kém nhất so với động cơ bốn kỳ là nhược điểm chính của động cơ như vậy. Tại thời điểm khí thải, điện năng bị mất đáng kể.

Hiện tại, động cơ hai kỳ được sử dụng trong xe mô tô, xe tay ga, thuyền, máy cưa xăng và các loại xe công suất thấp khác.

Bốn nét

Thiết bị của loại động cơ đốt trong này hơi khác so với loại hai kỳ. Nguyên lý hoạt động cũng hơi khác một chút. Có bốn hành trình trên mỗi vòng quay của trục khuỷu.

Bước đầu tiên là cung cấp hỗn hợp dễ cháy vào xi lanh động cơ. Động cơ, dưới tác dụng của chân không, hút hỗn hợp vào xi lanh. Piston trong xilanh lúc này đi xuống. Van đầu vào mở và xăng và không khí đã được phun ra sẽ đi vào buồng đốt.

Tiếp theo là hành trình nén. Van nạp đóng lại và piston di chuyển lên trên. Trong trường hợp này, hỗn hợp trong xi lanh được nén đáng kể. Do áp suất, hỗn hợpấm lên. Áp suất làm tăng nồng độ.

Tiếp theo là chu kỳ làm việc thứ ba. Khi piston gần như đạt đến vị trí cao nhất, hệ thống đánh lửa được kích hoạt. Một tia lửa bùng lên trên ngọn nến, và hỗn hợp bốc cháy. Do sự giãn nở tức thời của các chất khí và sự lan truyền năng lượng của vụ nổ, pittông dưới áp suất di chuyển xuống dưới. Chu trình này trong hoạt động của động cơ bốn thì là chu trình chính. Ba biện pháp còn lại không ảnh hưởng đến việc tạo ra tác phẩm và chỉ là phụ trợ.

Vào chu kỳ thứ tư, giai đoạn giải phóng bắt đầu. Khi piston chạm đến đáy buồng đốt, van xả sẽ mở ra và khí thải thoát ra đầu tiên vào hệ thống xả rồi vào khí quyển.

Đây là thiết bị và nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong 4 kỳ, được lắp dưới mui xe của hầu hết các loại ô tô.

Hệ thống phụ trợ

Chúng tôi đã kiểm tra thiết bị của động cơ đốt trong. Nhưng bất kỳ động cơ nào cũng không thể hoạt động nếu nó không được trang bị thêm hệ thống. Chúng tôi sẽ nói về chúng bên dưới.

Đánh lửa

Hệ thống này là một phần của thiết bị điện. Nó được thiết kế để tạo thành tia lửa đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu.

Hệ thống bao gồm pin và máy phát điện, khóa đánh lửa, cuộn dây và một thiết bị đặc biệt - bộ phân phối đánh lửa.

Hệ thống lấy nước

Nó là cần thiết để động cơ đi vào mà không bị gián đoạnhàng không. Oxy là cần thiết để tạo thành hỗn hợp. Tự nó, xăng sẽ không cháy. Cần lưu ý rằng trong bộ chế hòa khí, đường nạp chỉ là bộ lọc và các ống dẫn khí. Hệ thống nạp của ô tô hiện đại phức tạp hơn. Nó bao gồm một bộ hút không khí ở dạng đường ống, một bộ lọc, một van tiết lưu và một ống nạp.

Hệ thống điện

Từ nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong, chúng ta biết rằng động cơ cần đốt một thứ gì đó. Đó là nhiên liệu xăng hoặc dầu diesel. Hệ thống điện cung cấp nhiên liệu trong quá trình động cơ hoạt động.

Trong trường hợp sơ khai nhất, hệ thống này bao gồm bình chứa cũng như đường dẫn nhiên liệu, bộ lọc và bơm, cung cấp nhiên liệu cho bộ chế hòa khí. Trong ô tô phun xăng, hệ thống điện được điều khiển bởi ECU.

Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn bao gồm một bơm dầu, một bể chứa, một bộ lọc dầu. Động cơ diesel và động cơ xăng mạnh cũng có bộ làm mát để làm sạch dầu nhớt. Máy bơm được dẫn động bởi trục khuỷu.

Kết

Đây là động cơ đốt trong. Chúng tôi đã kiểm tra thiết bị và nguyên lý hoạt động của nó, và bây giờ đã rõ cách thức hoạt động của ô tô, máy cưa hoặc máy phát điện chạy bằng động cơ diesel.