Dispositiu di mutore à combustione interna

U mutore à combustione interna hè adupratu in motociclette, vitture è camiò dapoi un seculu. Finu ad avà, ferma u tippu di mutore u più economicu. Ma per parechji, u principiu di funziunamentu è u dispusitivu di u mutore di combustione interna fermanu pocu chjaru. Pruvemu à capisce i principali intricci è specificità di a struttura di u mutore.

📌Definizione è caratteristiche generali

Una caratteristica fondamentale di qualsiasi mutore à combustione interna hè l'ignizione di un mischiu combustibile direttamente in a so camera di travagliu, è micca in i media esterni. À u mumentu di a combustione di u carburante, l'energia termica ricevuta provoca u funziunamentu di i cumpunenti meccanichi di u mutore.

📌Creazione di storia

Prima di l'avventu di i motori à combustione interna, i veiculi autopropulsati eranu dotati di motori à combustione esterna. Tali unità operate da a pressione di vapore generata scaldendu l'acqua in un tank separatu.

A cuncezzione di tali mutori era troppu grande è inefficace - in più di u grande pesu di l'installazione, per superà e lunghe distanze, u trasportu duvia ancu tirà una pruvista decente di carburante (carbone o legna).

In vista di sta mancanza, ingegneri è inventori anu pruvatu à risolve una quistione impurtante: cumu cunghjuntà u carburante cù u corpu di a unità di potenza. Eliminendu elementi cum'è una caldera, un cisterna d'acqua, un condensatore, un evaporatore, una pompa, ecc. Da u sistema. era pussibule riduce significativamente u pesu di u mutore.

A creazione di un mutore di combustione interna in a forma cunnisciuta da un automobilistu mudernu hè stata gradualmente. Eccu e tappe principali chì anu purtatu à l'emergenza di u mutore di combustione interna mudernu:

• 1791 John Barber inventa a turbina a gas, chì opera distillendu oliu, carbone è legnu in retorte. U gasu resultanti, assemi à l'aria, hè statu pompatu in a camera di combustione da un cumpressore. U gasu caldu resultante sottu pressione hè statu furnitu à l'impeller di l'impeller è hà fattu girà.
• 1794 Robert Street brevetta un mutore di carburante liquidu.
• 1799 Philippe Le Bon per via di a pirolisi di l'oliu riceve gas luminescente. In u 1801 prupone di usalla cum'è carburante per i motori à gas.
• 1807 François Isaac de Rivaz - brevettu annantu à "l'usu di materiali splusivi cum'è fonte d'energia in i mutori". Basatu nantu à u sviluppu, crea un "equipaggiu autopropulsatu".
• 1860 Etienne Lenoir hè statu pionieru di e prime invenzioni creendu un mutore fattibile alimentatu da un mischju di illuminazione di gas è aria. U meccanisimu hè statu messu in opera cù una scintilla da una fonte di putenza esterna. L'invenzione hè stata aduprata nant'à e barche, ma ùn hè micca stata installata nantu à i veiculi autopropulsati.
• 1861 Alphonse Bo De Rocha palesa l'impurtanza di cumpressà u carburante prima di accendelu, chì hà servitu à creà una teoria di u funziunamentu di un mutore à combustione interna à quattru tempi (aspirazione, compressione, combustione cù espansione è liberazione).
• 1877 Nikolaus Otto crea u primu mutore à combustione interna à quattru tempi da 12 CV.
• 1879 Karl Benz brevetta u mutore à dui tempi.
• 1880. Ogneslav Kostrovich, Wilhelm Maybach è Gottlieb Daimler sviluppanu simultaneamente modifiche di carburatore di u mutore à combustione interna, preparendu li per a produzzione di massa.

Oltre à i motori alimentati à benzina, u Motor Trinkler hè apparutu in u 1899. Questa invenzione hè un altru tippu di mutore à combustione interna (mutore d'oliu ad alta pressione senza cumpressore), chì funziona secondu u principiu di l'invenzione di Rudolf Diesel. Nel corso di l'anni, e unità di potenza, sia benzina sia diesel, anu miglioratu, ciò chì hà aumentatu a so efficienza.

📌Tipi di motori à combustione interna

Per u tippu di cuncepimentu è e specificità di u funziunamentu di u mutore à combustione interna, sò classificati secondu parechji criteri:

• Per u tippu di carburante adupratu - diesel, benzina, gasu.
• Sicondu u principiu di raffreddamentu - liquidu è aria.
• Sicondu a disposizione di i cilindri - in linea è in forma di V.
• Sicondu u metudu di preparazione di u mischju di carburante - carburatore, gasu è iniezione (i mischji sò furmati in a parte esterna di u mutore di combustione interna) è diesel (in a parte interna).
• Sicondu u principiu di accensione di u mischju di carburante - cù accensione forzata è cù autoaccensione (tipica di unità diesel).

I mutori sò ancu distinti per u so designu è l'efficienza:

• Pistone, in cui a camera di travagliu si trova in i cilindri. Vale a pena cunsiderà chì tali motori à combustione interna sò divisi in parechje sottuspezie:
  • carburatore (u carburatore hè rispunsevule di creà un mischju di travagliu arricchitu);
  • iniezione (u mischju hè furnitu direttamente à u manifold di aspirazione attraversu l'ugelli);
  • diesel (l'accensione di u mischju si face per via di a creazione di alta pressione in l'internu di a camera).
  • Pistone rotariu, caratterizatu da a cunversione di l'energia termica in energia meccanica per via di a rotazione di u rotore cù u prufilu. U travagliu di u rotore, u muvimentu di u quale s'assumiglia à una forma 8-ku, rimpiazza cumpletamente e funzioni di i pistoni, di u tempu è di u vilebrequin.
  • Turbina a gas, in cui u mutore hè azziunatu da l'energia termica ottenuta girendu un rotore cù lame chì s'assumiglianu à una pale. Cunduce l'arburu di a turbina.

A teoria, à prima vista, pare chjara. Fighjemu avà i cumpunenti principali di u powertrain.

📌 Dispositivu ICE

U cuncepimentu di u corpu include i cumpunenti seguenti:

• bloccu di cilindru;
• miccanisimu di manivella;
• meccanisimu di distribuzione di gasu;
• sistemi di alimentazione è accensione di un mischju combustibile è rimozione di prudutti di combustione (gasi di scaricu).

Per capisce a situazione di ogni cumpunente, cunsiderate u schema di struttura di u mutore:

U numeru 6 indica a situazione induve si trova u cilindru. Hè unu di i cumpunenti principali di u mutore di combustione interna. À l'internu di u cilindru ci hè un pistone, designatu da u numeru 7. Hè attaccatu à a biella è à l'albero à gomiti (in u schema, designatu da i numeri 9 è 12, rispettivamente). Spustà u pistone in su è in giù in u cilindru provoca a furmazione di muvimenti di rotazione di u vilebrequin. À a fine di u tiller, ci hè un volante, indicatu in u schema sottu u numeru 10. Hè necessariu per una rotazione uniforme di l'arburu. A parte superiore di u cilindru hè dotata di una testa densa, chì hà valvole per l'ingestione di u mischju è i gasi di scaricu. Sò mostrati sottu u numeru 5.

L'apertura di e valvule diventa pussibule per via di i camshaft camshaft, designatu u numeru 14, o megliu, i so elementi di trasmissione (numeru 15). A rotazione di u camshaft hè furnita da l'ingranaggi di crankshaft, indicatu da u numeru 13. Quandu u pistone si move liberamente in u cilindru, hè capaci di piglià dui pusizioni estremi.

U funziunamentu nurmale di u mutore di combustione interna pò esse assicuratu solu da un suministru uniforme di u mischju di carburante à u mumentu ghjustu. Per riduce i costi operativi di u mutore per a dissipazione di u calore è per prevene l'usura prematura di i cumpunenti di guida, sò lubrificati cù oliu.

📌U principiu di u mutore di combustione interna

I motori moderni à combustione interna funzionanu cù u carburante chì si accende in i cilindri è l'energia chì ne vene. Un mischju di benzina è aria hè furnitu da a valvula di ingressu (in parechji motori ci sò dui per cilindru). In listessu locu, accende per via di a scintilla chì si forma candela... À u mumentu di una mini splusione, i gasi in a camera di travagliu si espandenu, creendu pressione. Conduce u pistone attaccatu à u KShM.

I mutori diesel travaglianu nantu à un principiu simile, solu u prucessu di combustione hè iniziatu in una manera ligeramente diversa. Inizialmente, l'aria in u cilindru hè cumpressata, ciò chì face scaldà. Prima chì u pistone ghjunghje à TDC nantu à a corsa di compressione, l'injectore atomizza u carburante. A causa di l'aria calda, u carburante si accende da solu senza scintilla. Inoltre, u prucessu hè identicu à a mudificazione di benzina di u mutore di combustione interna.

KShM cunverte i muvimenti reciprocanti di u gruppu di pistoni in rotazione vilebrequin... Torque va à u volante, dopu à trasmissione meccanica o automatica è infine nantu à e rotule motrici.

U prucessu mentre u pistone si move o si chjama hè chjamatu colpu. Tutte e misure finu à ch'elli sò ripetute sò chjamate un ciclu.

Un ciclu include u prucessu di aspirazione, compressione, accensione assieme à l'espansione di i gasi furmati, liberazione.

Ci sò duie mudificazioni di mutori:

1. In un ciclu di dui tempi, u vilebrequin gira una volta per ciclu, è u pistone scenderà è si alzerà.
2. In un ciclu di quattru tempi, u crankshaft girerà duie volte per ciclu, è u pistone farà quattru movimenti cumpleti - scenderà, alzerà, falerà, alzerà.

📌Principiu di travagliu di u mutore à dui tempi

Quandu u cunduttore mette in opera u mutore, u starter mette in opera u volante, u vilebrequin gira, u KShM move u pistone. Quandu ghjunghje à BDC è cumencia à cresce, a camera di travagliu hè dighjà piena di un mischiu combustibile.

À u centru mortu superiore di u pistone, si accende è u si move in ghjò. A ventilazione ulteriore si faci - i gasi di scaricu sò spiazzati da una nova parte di u mischiu combustibile chì travaglia. A purga pò esse diversa secondu u cuncepimentu di u mutore. Una di e modifiche prevede di riempie u spaziu sub-pistone cun un mischiu carburante-aria quandu si alza, è quandu u pistone discende, hè strintu in a camera di travagliu di u cilindru, spiazzendu i prudutti di combustione.

In tali modificazioni di i mutori, ùn ci hè micca un sistema di timing di valvula. U pistone stessu apre / chjude l'entrata / uscita.

Tali mutori sò aduprati in apparecchiature à bassa potenza, perchè u scambiu di gas in elli si verifica per via di a sostituzione di i gasi di scaricu cù un'altra parte di u mischiu aria-carburante. Siccomu u mischju di travagliu hè parzialmente eliminatu cù u scaricu, sta mudificazione si distingue per un consumu aumentatu di carburante è una potenza inferiore paragunatu à l'analogi à quattru tempi

Unu di i vantaghji di tali mutori à combustione interna hè chì ci hè menu attritu per ciclu, ma in listessu tempu si riscaldanu di più.

📌Principiu di travagliu di un mutore à quattru tempi

A maiò parte di e vitture è altri veiculi à motore sò dotati di motori à quattru tempi. Un meccanismu di distribuzione di gas hè adupratu per furnisce u mischiu di travagliu è rimuovere i gasi di scaricu. Hè guidatu attraversu un trasmissione di distribuzione cunnessu à a puleggia di l'albero à gomiti da una cinghia, catena o trasmissione di ingranaggi.

Girendu camshaft alza / abbassa e valvole di aspirazione / scarichi situate sopra u cilindru. Stu meccanisimu assicura l'apertura sincrona di e valvole currispundenti per furnisce un mischju combustibile è rimuovere i gasi di scaricu.

In tali mutori, u ciclu si faci cusì (per esempiu, un mutore à benzina):

1. À u mumentu chì u mutore hè messu in opera, u starter gira u volante, chì cunduce u vilebrequin. A valvula di ingressu si apre. U meccanismu di a manovella abbassa u pistone, creendu un vacuum in u cilindru. Ci hè un colpu di aspirazione di u mischju aria-carburante.
2. Trascendendu da u centru mortu inferiore in alto, u pistone comprime u mischju combustibile. Questa hè a seconda misura - cumpressione.
3. Quandu u pistone hè in cima di u centru mortu, a candela crea una scintilla chì accende u mischju. A causa di l'esplosione, i gasi si espandenu. A soprapressione in u cilindru move u pistone in ghjò. Questu hè u terzu ciculu - accensione è espansione (o corsa di travagliu).
4. L'albero à rotazione move u pistone in alto. À questu puntu, l'arburu a camme apre a valvula di scaricu attraversu a quale u pistone crescente espelle i gasi di scaricu. Questa hè a quarta barra - liberazione.

📌Sistemi ausiliari di u mutore à combustione interna

Nisun mutore mudernu di combustione interna hè capace di funziunà indipindente. Questu hè chì u carburante deve esse mandatu da u serbatu di benzina à u mutore, deve accende à u mumentu giustu, è per chì u mutore ùn "soffocassi" micca di i gasi di scaricu, devenu esse rimossi in tempu.

E parti rotative necessitanu una lubrificazione costante. A causa di e temperature aumentate generate durante a combustione, u mutore deve esse raffreddatu. Questi prucessi d'accumpagnamentu ùn sò micca furniti da u mutore stessu, dunque u mutore à combustione interna funziona in cunjunzione cù i sistemi ausiliari.

📌Sistema di accensione

Stu sistema ausiliare hè cuncepitu per l'accensione puntuale di u mischju combustibile in a posizione di pistone adatta (TDC in a corsa di compressione). Hè adupratu in i motori à combustione interna à benzina è si compone di l'elementi seguenti:

• Fonte di putenza. Quandu u mutore hè in riposu, sta funzione hè eseguita da a batteria (cumu fà cumincià una vittura se a batteria hè morta, leghjite in articulu separatu). Dopu avè principiatu u mutore, a fonte d'energia hè generatori.
• Serratura d'egnizione. Un dispositivu chì chjude un circuitu elettricu per alimentallu da una fonte d'energia.
• Dispositivu di almacenamentu. A maiò parte di i veiculi à benzina anu una bobina di accensione. Ci sò ancu mudelli in i quali ci sò parechji elementi cusì - unu per ogni candela. Convertenu a bassa tensione da a batteria à l'alta tensione necessaria per creà una scintilla di alta qualità.
• Distributore-interruttore di accensione. In e vitture à carburatore, questu hè un distributore, in a maiò parte di l'altri, stu prucessu hè cuntrullatu da una ECU. Quessi dispositivi distribuiscenu impulsi elettrichi à e candele adatte.

📌Sistema di introduzione

A combustione richiede una cumminazione di trè fattori: carburante, ossigenu è una fonte di accensione. Se una scarica elettrica hè applicata - u compitu di u sistema di accensione, allora u sistema di aspirazione furnisce ossigenu à u mutore in modo chì u carburante pò accende.

Stu sistema si compone di:

• Entrata d'aria - una pipa di ramu attraversu a quale l'aria pulita hè presa. U prucessu d'ammissione dipende da a mudificazione di u mutore. In i motori atmosferichi, l'aria hè aspirata per via di a creazione di un vacuum chì si forma in u cilindru. In i mudelli turbocompressi, stu prucessu hè arricchitu da a rotazione di e lame di soprascargu, chì aumenta a putenza di u mutore.
• U filtru à l'aria hè destinatu à pulì u flussu da a polvere è da e piccule particelle.
• A valvula di l'acceleratore hè una valvula chì regula a quantità di aria chì entra in u mutore. Hè regulatu sia pressendu u pedale di l'acceleratore o da l'elettronica di a centralina.
• U collettore di aspirazione hè un sistema di tubi cunnessi à una pipa cumuna. In i motori à combustione interna à iniezione, una valvola di accelerazione hè installata in cima è per ogni cilindru un iniettore di carburante. In modifiche di carburatore, un carburatore hè installatu nantu à u collettore di aspirazione, in chì l'aria hè mischiata cù benzina.

Oltre à l'aria, u carburante deve esse furnitu à i cilindri. Per questu scopu, un sistema di carburante hè statu sviluppatu, cumpostu da:

• cisterna di carburante;
• linea di carburante - tubi è tubi attraversu i quali a benzina o u gasoliu si sposta da u tank à u mutore;
• carburatore o iniettore (sistemi di bocche chì spruzanu carburante);
• pompa di carburantepumping fuel da un tank à un carburatore o un altru dispositiu per mischjà carburante è aria;
• un filtru di carburante chì pulisce a benzina o u gasoliu da i detriti.

Oghje, ci sò parechje modifiche di i motori in cui u mischiu di travagliu hè alimentatu in i cilindri cù diversi metudi. Frà tali sistemi ci sò:

• iniezione unica (principiu di carburatore, solu cù una bocca);
• iniezione distribuita (una bocca separata hè installata per ogni cilindru, u mischju aria-carburante hè furmatu in u canali di u colettore di aspirazione);
• iniezione diretta (l'ugliu spruzza u mischju di travagliu direttamente in u cilindru);
• iniezione cumminata (combina u principiu di iniezione diretta è distribuita)

📌Sistema di lubrificazione

Tutte e superfici di sfregamentu di e parti metalliche devenu esse lubrificate per rinfriscà è riduce l'usura. Per furnisce sta prutezzione, u mutore hè dotatu di un sistema di lubrificazione. Prutegge ancu e parti metalliche da l'ossidazione è elimina i depositi di carbonu. U sistema di lubrificazione si compone di:

• sump - un reservoir chì cuntene oliu di motore;
• una pompa d'oliu chì crea pressione, grazia à quale u lubrificante hè furnitu à tutte e parti di u mutore;
• un filtru à oliu chì intrappuleghja ogni particella resultante da u funziunamentu di u mutore;
• alcune vitture sò dotate di un raffreddatore d'oliu per un raffreddamentu addizionale di u lubrificante di u mutore.

📌Sistema di scaricu

Un sistema di scaricu di alta qualità assicura a rimozione di i gasi di scaricu da e camere di travagliu di i cilindri. E vitture moderne sò dotate di un sistema di scaricu, chì include i seguenti elementi:

• un collettore di scaricu chì smorzeghja e vibrazioni di i gasi di scaricu caldi;
• una pipa di ricezione, in a quale i gasi di scaricu venenu da u collettore (cum'è u collettore di scaricu, hè fattu di metallo resistente à u calore);
• un catalizatore chì pulisce i gasi di scaricu da elementi dannosi, chì permette à u veìculu di rispettà e norme ambientali;
• risonatore - una capacità ligeramente più chjuca di u silenziu principale, cuncepitu per riduce a velocità di scappamentu;
• u silenziatore principale, in u quale ci sò i deflettori chì cambianu a direzzione di i gasi di scappamentu per riduce a so velocità è u rumu.

📌Sistema di raffreddamentu

Stu sistema addizionale permette à u mutore di girà senza surriscaldamentu. Ella sustene temperatura di funziunamentu di u mutorementre hè finitu. Per chì questu indicatore ùn supere micca i limiti critichi ancu quandu a vittura hè ferma, u sistema si compone di e seguenti parti:

• Radiatore di raffreddamentucustituitu di tubi è piatti cuncipiti per un rapidu scambiu di calore trà u refrigerante è l'aria ambiente;
• un ventilatore chì furnisce un flussu d'aria più altu, per esempiu, se a vittura hè in un ingorgu è u radiatore ùn hè micca suffientu soffiatu;
• una pompa d'acqua, grazia à a quale hè assicurata a circulazione di u refrigerante, chì elimina u calore da i muri caldi di u bloccu di cilindru;
• termòstatu - una valvula chì apre dopu chì u mutore si riscalda à a temperatura di funziunamentu (prima ch'ellu sia scatenatu, u refrigerante circula in un picculu chjerchju, è quandu si apre, u liquidu si move in u radiatore).

U funziunamentu sincrunu di ogni sistema ausiliariu assicura u funziunamentu lisciu di u mutore à combustione interna.

📌 Cicli di u Motore

Un ciclu significa azzioni chì sò ripetute in un cilindru unicu. U mutore à quattru tempi hè dotatu di un meccanisimu chì innesca ognunu di sti cicli.

In u mutore di combustione interna, u pistone esegue movimenti alternativi (su / giù) longu u cilindru. A biella è a manivella attaccata à questu cunverte questa energia in rotazione. Durante una azzione - quandu u pistone ghjunghje da u puntu più bassu in cima è in daretu - l'albero à gomiti face una rivoluzione intornu à u so assi.

Per chì stu prucedimentu accada in permanenza, un mischiu aria-carburante deve entre in u cilindru, deve esse cumpressu è accenditu in ellu, è i prudutti di combustione devenu ancu esse rimossi. Ognunu di sti prucessi si svolge in una sola rivoluzione à l'albero a gomiti. Queste azzioni sò chjamate bars. Ci sò quattru in quattru tempi:

1. Intake o aspirazione. À questu colpu, un mischju aria-carburante hè aspiratu in a cavità di u cilindru. Entra per una valvula di ingressu aperta. Sicondu u tippu di sistema di carburante, a benzina hè mischiata cù l'aria in u collettore d'ingressu o direttamente in u cilindru, cum'è in i motori diesel;
2. Cumpressione. A stu puntu, sia e valvole di aspirazione sia di scarico sò chjuse. U pistone si move per via di a manivella di u vilebrequin, è gira per via di altre curse in cilindri adiacenti. In un mutore à benzina, VTS hè cumpressu in parechje atmosfere (10-11), è in un mutore diesel - più di 20 atm;
3. Corsu di travagliu. À u mumentu quandu u pistone si ferma in cima, u mischju cumpressu hè accesu aduprendu una scintilla da una candela. In un mutore diesel, questu prucessu hè ligeramente diversu. In questu, l'aria hè cumpressata tantu chì a so temperatura salta à un valore à u quale u gasoliu si accende da solu. Appena una splusione di mischju di carburante è aria si verifica, l'energia liberata ùn hà induve andà, è move u pistone in ghjò;
4. I prudutti di combustione liberanu. Per riempie a camera cù una porzione fresca di u mischju combustibile, i gasi furmati à causa di l'accensione devenu esse rimossi. Questu accade in a prossima corsa quandu u pistone cresce. In questu mumentu, a valvula di uscita si apre. Quandu u pistone ghjunghje à u centru mortu superiore, u ciclu (o un inseme di colpi) in un cilindru separatu hè chjosu è u prucessu si ripete.

📌Vantaghji è svantaghji di ICE

Oghje a megliu opzione di mutore per i veiculi à motore hè ICE. Trà i vantaghji di tali unità sò:

• facilità di riparazione;
• economia per viaghji lunghi (dipende da u so vulume);
• grande risorsa di travagliu;
• accessibilità per un automobilista di redditu mediu.

U mutore ideale ùn hè ancu statu creatu, dunque queste unità anu ancu alcuni svantaghji:

• u più cumplessu hè l'unità è i sistemi cunnessi, u più caru a so manutenzione (per esempiu, i motori EcoBoost);
• richiede una messa à u fine di u sistema di alimentazione di carburante, a distribuzione di accensione è altri sistemi, chì richiede certe abilità, altrimenti u mutore ùn funzionerà micca efficacemente (o ùn principierà micca);
• più pesu (paragunatu à i mutori elettrichi);
• usura di u meccanisimu di a manivella.

Malgradu equipà parechji veiculi cù altri tippi di mutori (vitture "pulite" alimentate da trazione elettrica), i motori à combustione interna manterranu una pusizione competitiva per un bellu pezzu per via di a so dispunibilità. E versioni ibride è elettriche di vitture stanu guadagnendu pupularità, tuttavia, à causa di u costu elevatu di tali veiculi è di u costu di a so manutenzione, ùn sò ancu dispunibili per l'automobilistu mediu.

Dumande cumune:

Cosa hè un mutore di combustione interna? Si tratta di un tippu di unità di potenza, induve una camera di combustione chjusa hè furnita in u cuncepimentu, in cui l'energia termica hè generata (per via di l'accensione di u mischiu carburante-aria) è convertita in energia meccanica.

Quale hà inventatu u Motore di Combustione Interna? Un campione di u primu mutore di combustione interna di u mondu hè statu scupertu da l'inventore francese Étven Lenoir in u 1860. U primu mutore à combustione interna à quattru tempi, secondu u schema di u quale travaglia assulutamente tutte e unità di forza, hè statu inventatu da Nikolaus Otto.

Di chì hè fattu u mutore? L'ICE più simplice hè custituitu da un bloccu di cilindri in u quale hè installatu un sistema di biella di manovella, un gruppu di cilindri-pistoni, u bloccu hè coperto in cima cù una testa di cilindru cù un meccanismu di distribuzione di gasu (albero a camme è valvole), un aspirazione è un scaricu sistema, un carburante è un sistema di accensione.