Động cơ đốt trong pittông: định nghĩa, phân loại và nguyên lý hoạt động

2024 Tác giả: Erin Ralphs | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-02-19 20:06

Trong hơn một trăm năm trên thế giới, bộ phận cung cấp năng lượng chính trong tất cả các loại xe bánh lốp là động cơ đốt trong piston. Xuất hiện vào đầu thế kỷ 20 và thay thế động cơ hơi nước, động cơ đốt trong trong thế kỷ 21 vẫn là loại động cơ có lợi nhất về tính kinh tế và hiệu quả. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn về cách thức hoạt động của loại động cơ đốt trong này, cách thức hoạt động của nó, tìm hiểu những động cơ piston khác như thế nào.

Định nghĩa, các tính năng ICE

Trong quá trình khoa học công nghệ phát triển, kiểu dáng của động cơ đốt trong không ngừng được cải tiến. Các động cơ được quản lý để chứng minh tính hiệu quả của chúng. Đây là cách động cơ đốt trong piston xuất hiện và, như một phân loài, bộ chế hòa khí và động cơ phun. Có thể phân biệt động cơ diesel, piston quay và tua bin khí.

Xăng ICEs

Động cơ piston truyền thống được trang bị buồng đốt trong. Đây là xi lanh bên trong khối động cơ. Khi nhiên liệu cháy, năng lượng được giải phóng, sau đó được chuyển thành chuyển động cơ học của trục khuỷu. Do chuyển động tịnh tiến của các piston tác dụng lên hệ thống thanh truyền và trục khuỷu làm quay bánh đà. Bạn có thể tìm hiểu thêm về thiết kế của động cơ đốt trong piston GOST tương ứng.

Động cơ đốt trong bộ chế hòa khí khác ở chỗ hỗn hợp làm việc của nhiên liệu và không khí được điều chế trong một thiết bị đặc biệt - bộ chế hòa khí. Hỗn hợp được bơm chân không vào các xi lanh. Sau đó nó được đánh lửa bằng bugi.

Injection ICE có thiết kế hiện đại hơn. Ở đây, thay vì bộ máy cơ truyền thống, hệ thống điện có các vòi phun điện tử. Chúng có nhiệm vụ bơm một lượng nhiên liệu chính xác trực tiếp vào xi-lanh của động cơ.

Diesel ICEs

Động cơ đốt trong piston diesel có một số điểm khác biệt về cấu tạo và cơ bản so với động cơ đốt trong chạy xăng.

Nếu tia lửa từ ngọn nến được sử dụng để đánh lửa trong đơn vị xăng, thì một nguyên lý hoạt động khác trong động cơ diesel và không có ngọn nến nào ngoại trừ sự phát sáng. Nhiên liệu diesel đi vào xi lanh thông qua các kim phun, trộn với không khí, và sau đó toàn bộ hỗn hợp được nén lại, kết quả là nó nóng lên đến nhiệt độ đốt cháy.

Pít tông rôto

Cần thiết cho động cơ piston quaykhác với ICE truyền thống. Các chất khí tác động lên các bộ phận và phần tử đặc biệt. Vì vậy, dưới tác động của khí, rôto chuyển động chuyển động trong một buồng đặc biệt theo hình số tám. Buồng thực hiện các chức năng của piston, thời gian và trục khuỷu. Máy ảnh có hình số tám.

Đơn vị kết hợp

Trong động cơ đốt trong tuabin khí, nhiệt năng được biến đổi thành cơ năng do chuyển động quay của một cánh quạt đặc biệt với các cánh quạt đặc biệt. Rôto này dẫn động trục tuabin.

Động cơ đốt trong kết hợp và piston đặc biệt (và đây là động cơ tuabin khí và động cơ quay) có thể được ghi vào sách đỏ một cách an toàn. Ngày nay, chỉ có Mazda Nhật Bản chế tạo động cơ piston quay. Crysler đã từng sản xuất một loạt thử nghiệm động cơ đốt trong tuabin khí, nhưng đây là vào những năm 60 và không có nhà sản xuất ô tô nào quay trở lại vấn đề này cho đến ngày nay.

Ở Liên Xô, động cơ đốt trong tuabin khí đã được lắp đặt trên xe tăng và tàu đổ bộ, tuy nhiên, ngay cả ở đó, sau đó người ta đã quyết định loại bỏ các đơn vị thiết kế này.

thiết bị ICE

Động cơ là một cơ chế duy nhất. Nó bao gồm một khối xi lanh, các bộ phận cơ cấu tay quay, cơ cấu thời gian, hệ thống phun và xả.

Buồng đốt nằm bên trong khối xi-lanh, nơi hỗn hợp nhiên liệu-không khí được đánh lửa trực tiếp và các sản phẩm cháy sẽ kích hoạt các pít-tông. Bằng tay quaycơ chế, năng lượng của quá trình đốt cháy nhiên liệu được chuyển đến trục khuỷu. Cơ cấu thời gian là cần thiết để đảm bảo việc đóng và mở van nạp và van xả kịp thời.

Nguyên lý hoạt động

Khi khởi động động cơ, hỗn hợp nhiên liệu và không khí được phun vào xi lanh thông qua van nạp và đánh lửa bằng tia lửa điện trên bugi do hệ thống đánh lửa tạo ra. Trong quá trình đốt cháy, các chất khí được tạo thành. Khi xảy ra hiện tượng giãn nở nhiệt, áp suất dư sẽ làm cho piston chuyển động, do đó làm quay trục khuỷu.

Hoạt động của động cơ piston là theo chu kỳ. Trong chu trình của động cơ đốt trong piston có thể có từ hai đến bốn vòng. Các chu kỳ trong quá trình vận hành của động cơ được lặp lại vài trăm lần trong một phút. Vì vậy trục khuỷu có thể quay liên tục.

ICE hai nét

Khi động cơ khởi động, piston được dẫn động bởi chuyển động quay của trục khuỷu. Khi piston chạm đến tâm chết dưới cùng và bắt đầu di chuyển lên, xi lanh sẽ được cung cấp hỗn hợp nhiên liệu-không khí.

Khi di chuyển lên trên, piston sẽ bắt đầu nén hỗn hợp. Khi piston lên đến vị trí cao nhất, một tia lửa điện sẽ được tạo ra. Hỗn hợp nhiên liệu-không khí sẽ bốc cháy. Mở rộng, khí sẽ đẩy pít-tông xuống.

Lúc này, van xả sẽ mở ra, qua đó các sản phẩm cháy có thể thoát ra khỏi buồng. Sau đó, một lần nữa đến tâm chết dưới cùng, piston sẽ bắt đầu hành trình đến TDC. Tất cả những quá trình này diễn ra trong một cuộc cách mạng của trục khuỷu.

Khipiston sẽ bắt đầu chuyển động mới, van nạp sẽ mở và một phần mới của hỗn hợp nhiên liệu-không khí sẽ thay thế khí thải. Toàn bộ quá trình sẽ bắt đầu lại. Động cơ đốt trong piston hai kỳ tạo ra ít chuyển động hơn động cơ bốn kỳ. Giảm tổn thất ma sát nhưng tạo ra nhiều nhiệt hơn.

Cơ cấu phân phối khí được thay thế bằng một piston. Khi piston chuyển động, các cửa nạp và xả trong khối xi lanh đóng mở. So với động cơ bốn kỳ, sự trao đổi khí trong động cơ hai kỳ là một nhược điểm lớn. Hiệu quả và công suất bị mất khi khí thải được thải ra.

Bất chấp nhược điểm này của động cơ đốt trong piston hai kỳ, chúng được sử dụng trong xe mô tô, xe tay ga, làm động cơ gắn ngoài, trong máy cưa.

Động cơ đốt trong 4 kỳ

ICE bốn thì không có nhược điểm của động cơ hai thì. Những động cơ như vậy được lắp đặt trên hầu hết các ô tô và các thiết bị khác. Việc nạp và thải khí thải là một quá trình riêng biệt và nó không được kết hợp với quá trình nén, mặc dù động cơ đốt trong piston hoạt động từ sự đốt cháy hỗn hợp. Hoạt động của động cơ được đồng bộ hóa bởi cơ cấu phân phối khí - các van đóng mở đồng bộ với tốc độ trục khuỷu. Việc nạp hỗn hợp nhiên liệu chỉ được thực hiện sau khi thoát hoàn toàn khí thải.

Ưu điểm của động cơ đốt trong

Thật đáng để bắt đầu với những động cơ phổ biến nhất - trong dòngđơn vị bốn xi lanh. Trong số các ưu điểm là nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, một đầu xi lanh, khả năng bảo trì cao.

Trong số tất cả các loại động cơ đốt trong, động cơ boxer cũng có thể được phân biệt. Chúng không phổ biến lắm do thiết kế phức tạp hơn. Chúng chủ yếu được sử dụng trong xe đua. Trong số các lợi thế - cân bằng chính và phụ tuyệt vời, và do đó công việc mềm mại. Có ít ứng suất trên trục khuỷu hơn. Nhờ đó, ít hao hụt điện năng. Động cơ có trọng tâm thấp và xe xử lý tốt hơn.

Động cơ sáu xi-lanh thẳng hàng được cân bằng hoàn hảo, và bản thân bộ phận này chạy rất êm. Mặc dù số lượng xi lanh lớn nhưng giá thành sản xuất không cao lắm. Bạn cũng có thể làm nổi bật khả năng bảo trì.

Nhược điểm của động cơ đốt trong

Nhược điểm chính của động cơ đốt trong kiểu pittông vẫn không phải là độc hại và tiếng ồn, nhưng hiệu quả kém. Trong động cơ đốt trong, chỉ có 20% năng lượng được sử dụng cho công cơ học thực tế. Mọi thứ khác được chi cho việc sưởi ấm và các quá trình khác. Động cơ cũng thải các chất độc hại vào bầu khí quyển, chẳng hạn như oxit nitơ, cacbon monoxit và các aldehyde khác nhau.