מטרה והתקן של מנוע הבעירה הפנימית

2024 מְחַבֵּר: Erin Ralphs | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-02-19 16:07

במשך יותר ממאה שנים, מנועי בעירה פנימית שימשו כתחנות כוח עבור רוב המכונות והמנגנונים. בתחילת המאה ה-20 החליפו את מנוע הקיטור הבעירה החיצוני. מנוע הבעירה הפנימית הוא כעת החסכוני והיעיל ביותר מבין שאר המנועים. בואו נסתכל על המכשיר של מנוע הבעירה הפנימית.

היסטוריית הבריאה

ההיסטוריה של יחידות אלה החלה לפני כ-300 שנה. זה היה אז שליאונרדו דה וינצ'י פיתח את הציור הראשון של מנוע פרימיטיבי. הפיתוח של יחידה זו נתן תנופה להרכבה, בדיקה ושיפור מתמיד של מנוע הבעירה הפנימית.

בשנת 1861, לפי השרטוטים שדה וינצ'י השאיר לעולם, הם יצרו את מנוע הדו-פעימות הראשון. באותה תקופה אף אחד לא חשב שכל הקרונות ושאר הציוד יהיו מצוידים במתקנים כאלה, אם כי אז נעשה שימוש ביחידות קיטור על ציוד רכבת.

הראשון שהשתמש במנועי בעירה פנימית במכוניות,היה הנרי פורד. הוא היה הראשון שכתב ספר על התכנון והתפעול של מנוע הבעירה הפנימית. פורד הייתה הראשונה לחשב את היעילות של המנועים האלה.

סיווג של מנועי בעירה פנימית

בתהליך הפיתוח, המכשיר של מנוע הבעירה הפנימי הסתבך יותר. אולם מטרתו נשארה זהה. ישנם מספר סוגים עיקריים של מנועי בעירה פנימית שהם היעילים ביותר כיום.

ראשון מבחינת יעילות וחיסכון - יחידות הדדיות. ביחידות אלו, האנרגיה הנוצרת משריפת תערובת הדלק מומרת לתנועה באמצעות מערכת של מוטות חיבור וגל ארכובה.

הסידור הכללי של מנוע בעירה פנימית עם קרבורט אינו שונה ממנועים אחרים. אבל התערובת הדליקה מוכנה ישירות בקרבורטור. ההזרקה מתבצעת לסעפת משותפת, משם, בהשפעת ואקום, התערובת נכנסת לצילינדרים, שם היא נדלקת מתוך פריקה חשמלית על נר.

מנוע הזרקה שונה ממנוע קרבורטור בכך שדלק מסופק לכל צילינדר ישירות דרך חרירים נפרדים. לאחר מכן, לאחר ערבוב הבנזין עם אוויר, הדלק נדלק על ידי ניצוץ של נר.

מנוע דיזל שונה מבנזין. שקול בקצרה את המכשיר של מנוע בעירה פנימית דיזל. אין נרות המשמשים להדלקה. דלק זה מתלקח בלחץ גבוה. כתוצאה מכך, מנוע הדיזל מתחמם. הטמפרטורה גבוהה יותר מטמפרטורת הבעירה. ההזרקה מתבצעת באמצעות חרירים.

מנועי רוטור-בוכנה שייכים גם למנועי בעירה פנימית. ביחידות אלו, אנרגיה תרמית משריפת דלק משפיעה על הרוטור. יש לו צורה מיוחדת ופרופיל מיוחד. מסלול תנועת הרוטור הוא פלנטרי (האלמנט ממוקם בתוך תא מיוחד). הרוטור מבצע בו זמנית מספר עצום של פונקציות - זהו חלוקת גז, הפונקציה של גל הארכובה והבוכנה.

יש גם מנועי בעירה פנימית של טורבינות גז. ביחידות אלה, אנרגיה תרמית מומרת באמצעות רוטור עם להבים בצורת טריז. המנגנונים האלה גורמים לטורבינה להסתובב.

מנועי בוכנה נחשבים לאמינים, דלי תחזוקה וחסכוניים ביותר. רוטריים כמעט ואינם בשימוש בטכנולוגיית רכב המונית. כעת רק מאזדה היפנית מייצרת דגמי מכוניות המצוידות במנועי בוכנה סיבוביים. מכוניות מנוסות עם מנועי טורבינת גז יוצרו על ידי קרייזלר בשנות ה-60, ולאחר מכן אף יצרנית רכב אחת לא שבה למתקנים הללו. בברית המועצות, כמה דגמים של טנקים וספינות נחיתה היו מצוידים במנועי טורבינת גז לזמן קצר. אבל אז הוחלט לנטוש יחידות כוח כאלה. לכן אנו שוקלים את המכשיר של מנוע הבעירה הפנימית - הם הפופולריים והיעילים ביותר.

מכשיר ICE

מספר מערכות משולבות בבית המנוע. זהו בלוק הצילינדר שבו נמצאים תאי הבעירה עצמם. באחרון, תערובת הדלק נשרפת. כמו כן, המנוע מורכב ממנגנון ארכובה שנועד להמיר את האנרגיה של הבוכנות לסיבוב של גל הארכובה. בבניין הכוחליחידה יש גם מנגנון חלוקת גז. המשימה שלה היא להבטיח את הפתיחה והסגירה בזמן של שסתומי היניקה והפליטה. המנוע לא יוכל לפעול ללא מערכת הזרקה, הצתה ופליטה.

בעת הפעלת יחידת הכוח, תערובת של דלק ואוויר מסופקת לצילינדרים דרך שסתומי היניקה הפתוחים. לאחר מכן הוא נדלק על ידי פריקה חשמלית במצת. כאשר התערובת מתלקחת והגזים מתחילים להתרחב, הלחץ על הבוכנה יגדל. האחרון יופעל ויגרום לגל הארכובה להסתובב.

העיצוב והתפעול של מנוע הבעירה הפנימית הם כאלה שהמנוע פועל במחזורים מסוימים. מחזורים אלו חוזרים על עצמם כל הזמן בתדירות גבוהה. זה מבטיח סיבוב מתמשך של גל הארכובה.

עקרון הפעולה של מנועי בעירה פנימית שתי פעימות

כשהמנוע מתניע, הבוכנה, המונעת על ידי סיבוב גל הארכובה, מתחילה לנוע. כאשר הוא מגיע לנקודה הנמוכה ביותר ומתחיל לנוע למעלה, דלק מסופק לצילינדר.

בעת תנועה למעלה, הבוכנה דוחסת את התערובת. כאשר הוא מגיע למרכז המת העליון, המצת מצית את התערובת עקב פריקה חשמלית. הגזים מתרחבים מיידית ודוחפים את הבוכנה כלפי מטה.

לאחר מכן, שסתום הפליטה של הצילינדר נפתח, ותוצרי הבעירה יוצאים מהצילינדרים למערכת הפליטה. ואז, שוב כשהיא מגיעה לנקודה התחתונה, הבוכנה תתחיל לנוע למעלה. גל הארכובה יעשה מהפכה אחת.

כאשר החדש מתחילתנועת הבוכנה, שסתומי היניקה ייפתחו שוב ותערובת הדלק תסופק. זה יתפוס את כל הנפח שתפסו מוצרי הבעירה, והמחזור יחזור שוב. בשל העובדה שהבוכנות במנועים כאלה פועלות רק בשני מחזורים, נעשות פחות תנועות, בניגוד למנוע בעירה פנימית ארבע פעימות. הפסדי חיכוך מופחתים. אבל המנועים האלה מתחממים יותר.

ביחידות כוח דו-פעימות, הבוכנה ממלאת גם את התפקיד של מנגנון חלוקת גז. בתהליך התנועה נפתחים ונסגרים פתחים לכניסת תערובת הדלק ושחרור גזי פליטה. חילוף הגז הגרוע ביותר בהשוואה למנועי ארבע פעימות הוא החיסרון העיקרי של מנועים כאלה. בזמן של גזי פליטה, הכוח אובד באופן משמעותי.

כיום, מנועי שתי פעימות משמשים בטוסטוסים, קטנועים, סירות, מסורי בנזין וכלי רכב אחרים בעלי הספק נמוך.

ארבע פעימות

התקן של סוג זה של מנוע בעירה פנימית שונה במקצת ממנוע דו-פעימתי. גם עקרון הפעולה שונה במקצת. יש ארבע פעימות לכל סיבוב גל ארכובה.

השלב הראשון הוא אספקת תערובת בעירה לצילינדר המנוע. המנוע, בהשפעת ואקום, שואב את התערובת לתוך הגליל. הבוכנה בצילינדר ברגע זה יורדת. שסתום הכניסה פתוח והבנזין והאוויר המפורקים ייכנסו לתא הבעירה.

הבא מגיעה מהלך הדחיסה. שסתום היניקה נסגר והבוכנה נעה כלפי מעלה. במקרה זה, התערובת בצילינדר דחוסה באופן משמעותי. עקב לחץ, התערובתמתחמם. לחץ מגביר את הריכוז.

מחזור העבודה השלישי מגיע. כאשר הבוכנה כמעט מגיעה למצבה העליון, מערכת ההצתה מופעלת. ניצוץ קופץ על הנר, והתערובת נדלקת. עקב ההתפשטות המיידית של הגזים והתפשטות אנרגיית הפיצוץ, הבוכנה בלחץ נעה מטה. מחזור זה בפעולת מנוע ארבע פעימות הוא העיקרי. שלושת המדדים האחרים אינם משפיעים על יצירת היצירה והם עזר.

במחזור הרביעי, שלב השחרור מתחיל. כאשר הבוכנה מגיעה לתחתית תא הבעירה, שסתום הפליטה נפתח וגזי הפליטה יוצאים תחילה למערכת הפליטה ולאחר מכן לאטמוספירה.

הנה ההתקן ועקרון הפעולה של מנוע הבעירה הפנימית ארבע פעימות, המותקן מתחת למכסה המנוע של רוב המכוניות.

מערכות עזר

בדקנו את המכשיר של מנוע הבעירה הפנימית. אבל כל מנוע לא היה יכול לעבוד אם הוא לא היה מצויד במערכות נוספות. נדבר עליהם למטה.

Ignition

מערכת זו היא חלק מהציוד החשמלי. הוא נועד ליצור ניצוצות המציתים את תערובת הדלק.

המערכת כוללת סוללה וגנרטור, מנעול הצתה, סליל, ומתקן מיוחד - מפיץ הצתה.

מערכת הכנסה

זה הכרחי כדי שהמנוע ייכנס ללא הפרעותאוויר. יש צורך בחמצן ליצירת התערובת. כשלעצמו, בנזין לא יישרף. יש לציין שבקרבורטורים היניקה היא רק מסנן ותעלות אוויר. מערכת היניקה של מכוניות מודרניות מורכבת יותר. הוא כולל כניסת אוויר בצורת צינורות, מסנן, שסתום מצערת וסעפת יניקה.

מערכת חשמל

מהעיקרון של מנוע הבעירה הפנימית, אנחנו יודעים שהמנוע צריך לשרוף משהו. זה בנזין או סולר. מערכת הכוח מספקת אספקת דלק במהלך פעולת המנוע.

במקרה הפרימיטיבי ביותר, מערכת זו מורכבת ממיכל, כמו גם קו דלק, מסנן ומשאבה, המספקים דלק לקרבורטור. במכוניות הזרקה, מערכת הכוח נשלטת על ידי ה-ECU.

מערכת סיכה

מערכת השימון כוללת משאבת שמן, בור, מסנן שמן. ליחידות כוח דיזל ובנזין חזקות יש גם מצנן לניקוי חומר הסיכה. המשאבה מונעת על ידי גל הארכובה.

מסקנה

זהו מנוע בעירה פנימית. בדקנו את המכשיר ואת עיקרון פעולתו, וכעת ברור כיצד פועלים מכונית, מסור חשמלי או גנרטור דיזל.