Sisepõlemiskolbmootor: määratlus, klassifikatsioon ja tööpõhimõte

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-02-19 14:57

Maailmas on enam kui sada aastat kõigi ratassõidukite peamiseks jõuallikaks olnud kolb-sisepõlemismootor. 20. sajandi alguses ilmunud ja aurumasinat välja vahetanud sisepõlemismootor jääb 21. sajandil ökonoomsuse ja efektiivsuse poolest kõige tulusamaks mootoritüübiks. Vaatame lähem alt, kuidas seda tüüpi sisepõlemismootorid töötavad, kuidas see töötab, uurime, millised on teised kolbmootorid.

Definitsioon, ICE funktsioonid

Teaduse ja tehnoloogia arengu käigus on sisepõlemismootorite disaini pidev alt täiustatud. Mootorid suutsid oma tõhusust tõestada. Nii tekkisid kolb-sisepõlemismootorid ning alamliigina karburaator- ja sissepritsemootorid. Eristada saab diiselmootoreid, pöördkolb- ja gaasiturbiine.

Bensiinijäätmed

Traditsiooniline kolbmootor on varustatud sisepõlemiskambriga. See on mootoriploki sees olev silinder. Kütuse põlemisel vabaneb energia, mis seejärel muundatakse väntvõlli mehaaniliseks liikumiseks. Tänu ühendusvarraste ja väntvõlli süsteemile mõjutavate kolbide translatsioonilisele liikumisele pööratakse hooratast. Konstruktsiooni kohta saate lähem alt tutvuda vastava GOST-kolb-sisepõlemismootoriga.

Karburaatori sisepõlemismootor erineb selle poolest, et kütuse ja õhu töösegu valmistatakse ette spetsiaalses seadmes – karburaatoris. Segu süstitakse silindritesse vaakumi abil. Seejärel süüdatakse see süüteküünlast.

Injection ICE on kaasaegsema disainiga. Siin on traditsioonilise mehaanilise seadme asemel toitesüsteemil elektroonilised pihustid. Nad vastutavad täpse kütusekoguse otse mootori silindritesse süstimise eest.

Diisli ICE-d

Diisel-kolb-sisepõlemismootoril on teatud struktuursed ja põhimõttelised erinevused bensiinimootoriga sisepõlemismootoritest.

Kui bensiiniagregaadis kasutatakse süütamiseks küünlast tekkinud sädet, siis diiselmootorites töötab teistsugune põhimõte ja peale hõõgumise pole küünlaid. Diislikütus siseneb pihustite kaudu silindritesse, seguneb õhuga ja seejärel pressitakse kogu segu kokku, mille tulemusena see soojeneb põlemistemperatuurini.

Rootori kolb

Pöördkolbmootor on hädavajalikerineb traditsioonilisest ICE-st. Gaasid mõjutavad eriosi ja elemente. Niisiis liigub liikuv rootor gaaside mõjul spetsiaalses kaheksakujulises kambris. Kamber täidab kolbide, ajastuse ja väntvõlli funktsioone. Kaamera on kaheksakujulise kujuga.

Kombineeritud ühikud

Gaasiturbiiniga sisepõlemismootorites muudetakse soojusenergia spetsiaalsete labadega rootori pöörlemise tõttu mehaaniliseks energiaks. See rootor juhib turbiini võlli.

Spetsiaalsed kolb- ja kombineeritud sisepõlemismootorid (ja need on gaasiturbiinmootorid ja rootormootorid) võib julgelt punasesse raamatusse kanda. Tänapäeval toodab ainult Jaapani Mazda pöörlevat kolbmootorit. Crysler tootis kunagi eksperimentaalset seeriat gaasiturbiiniga sisepõlemismootoreid, kuid see juhtus 60ndatel ja ükski autotootja pole selle probleemi juurde tänaseni tagasi pöördunud.

Nõukogude Liidus paigaldati gaasiturbiin-sisepõlemismootorid tankidele ja dessantlaevadele, kuid isegi seal otsustati hiljem selle konstruktsiooniga agregaatidest loobuda.

ICE seade

Mootor on üks mehhanism. See koosneb silindriplokist, vändamehhanismi osadest, ajastusmehhanismist, sissepritse- ja väljalaskesüsteemidest.

Põlemiskamber asub silindriploki sees, kus kütuse-õhu segu süüdatakse otse ning põlemissaadused käivitavad kolvid. Vända abilmehhanism, kantakse kütuse põlemise energia väntvõllile. Ajastusmehhanism on vajalik sisselaske- ja väljalaskeklappide õigeaegse avamise ja sulgemise tagamiseks.

Tööpõhimõte

Mootori käivitamisel pihustatakse sisselaskeklapi kaudu silindritesse kütuse ja õhu segu ning see süüdatakse süütesüsteemi tekitatud süüteküünlal olevast sädemest. Põlemisel tekivad gaasid. Soojuspaisumise korral paneb liigne rõhk kolvi liikuma, pöörates seeläbi väntvõlli.

Kolbmootorite töö on tsükliline. Kolb-sisepõlemismootori tsüklis võib olla kaks kuni neli tsüklit. Tsükleid korratakse mootori töötamise ajal mitusada korda ühe minuti jooksul. Nii et väntvõll saab pidev alt pöörata.

Kahetaktiline ICE

Mootori käivitumisel käitab kolbi väntvõlli pöörlemine. Kui kolb jõuab alumisse surnud punkti ja hakkab üles liikuma, varustatakse silinder kütuse-õhu seguga.

Üles liikudes hakkab kolb segu kokku suruma. Kui kolb jõuab ülemisse asendisse, tekib säde. Kütuse-õhu segu süttib. Paisudes suruvad gaasid kolvi alla.

Sellel hetkel avaneb väljalaskeklapp, mille kaudu saavad põlemisproduktid kambrist väljuda. Seejärel, jõudes uuesti alumisse surnud punkti, alustab kolb teekonda TDC-sse. Kõik need protsessid toimuvad väntvõlli ühe pöördega.

Millalkolb alustab uut liikumist, sisselaskeklapp avaneb ja heitgaasid asendab uus osa kütuse-õhu segu. Kogu protsess algab otsast. Kahetaktiline kolb-sisepõlemismootor teeb vähem liigutusi kui neljataktiline. Vähem hõõrdekadu, kuid tekitab rohkem soojust.

Gaasi jaotusmehhanism on asendatud kolviga. Kolvi liikumisel avanevad ja sulguvad silindriploki sisse- ja väljalaskeavad. Võrreldes neljataktilise jõuallikaga on kahetaktilise mootori gaasivahetus suur puudus. Heitgaaside vabanemisel kaob tõhusus ja võimsus.

Hoolimata kahetaktiliste kolb-sisepõlemismootorite puudusest kasutatakse neid mopeedides, motorollerites, päramootoritena ja kettsaagides.

Neljataktiline sisepõlemismootor

Neljataktilisel ICE-l pole kahetaktilise mootori puhul puudusi. Sellised mootorid on paigaldatud enamikule autodele ja muudele seadmetele. Heitgaaside sisse- ja väljalaskmine on omaette protsess ning seda ei kombineerita kokkusurumisega, kuigi kolb-sisepõlemismootor töötab segu süütamisest. Mootori tööd sünkroniseerib gaasijaotusmehhanism - klapid avanevad ja sulguvad sünkroonselt väntvõlli kiirusega. Kütusesegu sisselaskmine toimub alles pärast heitgaaside täielikku väljumist.

Sisepõlemismootorite eelised

Alustada tasub kõige populaarsematest mootoritest – reasneljasilindrilised agregaadid. Eeliste hulgas on kompaktsus, kerge kaal, üks silindripea, hea hooldatavus.

Iga tüüpi sisepõlemismootorite hulgast võib eristada ka boksermootoreid. Need pole keerukama disaini tõttu eriti populaarsed. Neid kasutatakse peamiselt võidusõiduautodes. Eeliste hulgas on suurepärane esmane ja sekundaarne tasakaalustamine ning seega ka pehme töö. Väntvõllil on väiksem pinge. Selle tulemusena on võimsuskadu väike. Mootoril on madal raskuskese ja auto juhib paremini.

Reas kuuesilindrilised mootorid on ideaalselt tasakaalustatud ja seade ise töötab väga sujuv alt. Vaatamata suurele silindrite arvule ei ole tootmiskulud kuigi suured. Saate esile tõsta ka hooldatavuse.

Sisepõlemismootorite puudused

Sisepõlemiskolbmootorite peamiseks puuduseks ei ole ikka veel mürgisus ja müra, vaid halb kasutegur. Sisepõlemismootoris kulub tegelikule mehaanilisele tööle vaid 20% energiast. Kõik muu kulub küttele ja muudele protsessidele. Mootorid paiskavad atmosfääri ka kahjulikke aineid, nagu lämmastikoksiidid, süsinikmonooksiid ja erinevad aldehüüdid.