מנוע בעירה פנימית הדדית: הגדרה, סיווג ועיקרון הפעולה

2024 מְחַבֵּר: Erin Ralphs | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-02-19 16:08

במשך יותר ממאה שנים בעולם, יחידת הכוח העיקרית בכל כלי הרכב הגלגלים הייתה מנוע בעירה פנימית בוכנה. מנוע הבעירה הפנימית, שהופיע בתחילת המאה ה-20 והחליף את מנוע הקיטור, נותר במאה ה-21 סוג המנוע הרווחי ביותר מבחינת חסכון ויעילות. בואו נסתכל מקרוב על איך סוג זה של מנועי בעירה פנימית עובד, איך הוא עובד, נגלה מהם מנועי בוכנה אחרים.

הגדרה, תכונות ICE

בתהליך הפיתוח של מדע וטכנולוגיה, העיצוב של מנועי בעירה פנימית שופר ללא הרף. המנועים הצליחו להוכיח את יעילותם. כך הופיעו מנועי בעירה פנימית בוכנה, וכתת-מין, קרבורטור ומנועי הזרקה. ניתן להבחין בין מנועי דיזל, בוכנה סיבובית ויחידות טורבינת גז.

בנזין ICEs

מנוע בוכנה מסורתי מצויד בתא בעירה פנימי. זהו הצילינדר בתוך בלוק המנוע. כאשר הדלק נשרף, אנרגיה משתחררת, אשר מומרת לאחר מכן לתנועה מכנית של גל הארכובה. בשל תנועת הטרנסלציה של הבוכנות, הפועלות על מערכת מוטות החיבור וגל הארכובה, גלגל התנופה מסובב. תוכל ללמוד עוד על העיצוב במנוע הבעירה הפנימית של בוכנה GOST המקביל.

מנוע הבעירה הפנימית של הקרבורטור שונה בכך שתערובת העבודה של דלק ואוויר מוכנה במכשיר מיוחד - קרבורטור. התערובת מוזרקת לתוך הצילינדרים בוואקום. לאחר מכן הוא נדלק על ידי המצת.

Injection ICE יש עיצוב מודרני יותר. כאן, במקום המכשיר המכני המסורתי, למערכת החשמל יש חרירים אלקטרוניים. הם אחראים להזרקת כמויות מדויקות של דלק ישירות לצילינדרים של המנוע.

דיזל ICEs

למנוע הבעירה הפנימית של בוכנת דיזל יש הבדלים מבניים ויסודיים מסוימים ממנועי הבעירה הפנימית של בנזין.

אם ניצוץ מנר משמש להצתה ביחידת בנזין, אז עיקרון שונה פועל במנועי דיזל ואין נרות מלבד זוהר. סולר נכנס לצילינדרים דרך מזרקים, מתערבב באוויר, ואז כל התערובת נדחסת, וכתוצאה מכך היא מתחממת לטמפרטורת בעירה.

בוכנת רוטור

מנוע בוכנה סיבובי חיונישונה מה-ICE המסורתי. גזים פועלים על חלקים ואלמנטים מיוחדים. אז, בהשפעת גזים, הרוטור הנייד נע בתא מיוחד בצורת דמות שמונה. החדר מבצע את הפונקציות של בוכנות, תזמון וגל ארכובה. המצלמה מעוצבת כמו דמות של שמונה.

יחידות משולבות

במנועי בעירה פנימית של טורבינות גז, אנרגיה תרמית מומרת לאנרגיה מכנית עקב סיבוב של רוטור מיוחד עם להבים מיוחדים. הרוטור הזה מניע את ציר הטורבינה.

מנועי בוכנה מיוחדים ומנועי בעירה פנימית משולבים (ואלה מנועי טורבינת גז ומנועים סיבוביים) ניתן להזין בבטחה בספר האדום. כיום, רק מאזדה היפנית מייצרת מנוע בוכנה סיבובית. קרייזלר ייצר פעם סדרה ניסיונית של מנועי בעירה פנימית של טורבינות גז, אבל זה היה בשנות ה-60 ואף אחת מיצרניות הרכב לא חזרה לנושא הזה עד היום.

בברית המועצות, מנועי בעירה פנימית של טורבינות גז הותקנו על טנקים וספינות נחיתה, אולם גם שם הוחלט מאוחר יותר לנטוש יחידות בעיצוב זה.

מכשיר ICE

המנוע הוא מנגנון יחיד. הוא מורכב מבלוק צילינדר, חלקי מנגנון ארכובה, מנגנון תזמון, מערכות הזרקה ופליטה.

תא הבעירה ממוקם בתוך בלוק הצילינדר, שם תערובת הדלק-אוויר נדלקת ישירות, ותוצרי הבעירה מפעילים את הבוכנות. באמצעות ארכובהמנגנון, האנרגיה של שריפת הדלק מועברת לגל הארכובה. מנגנון התזמון נחוץ כדי להבטיח פתיחה וסגירה בזמן של שסתומי היניקה והפליטה.

עקרון הפעולה

כאשר המנוע מופעל, תערובת של דלק ואוויר מוזרקת לתוך הצילינדרים דרך שסתום היניקה ונדלקת על ידי ניצוץ על המצת שנוצר על ידי מערכת ההצתה. במהלך הבעירה נוצרים גזים. כאשר מתרחשת התפשטות תרמית, הלחץ העודף גורם לבוכנה לנוע, ובכך לסובב את גל הארכובה.

הפעולה של מנועי בוכנה היא מחזורית. במחזור של מנוע בעירה פנימית בוכנה, יכולים להיות בין שניים לארבעה מחזורים. מחזורים במהלך פעולת המנוע חוזרים על עצמם כמה מאות פעמים בדקה אחת. אז גל הארכובה יכול להסתובב ברציפות.

2-פעימות ICE

כשהמנוע מתניע, הבוכנה מונעת על ידי סיבוב גל הארכובה. כאשר הבוכנה תגיע למרכז המת התחתון ותתחיל לנוע למעלה, הצילינדר יסופק עם תערובת דלק-אוויר.

בעת תנועה למעלה, הבוכנה תתחיל לדחוס את התערובת. כאשר הבוכנה מגיעה למצבה העליון, יווצר ניצוץ. תערובת הדלק-אוויר תתלקח. מתרחבים, הגזים ידחוף את הבוכנה כלפי מטה.

ברגע זה ייפתח שסתום הפליטה, שדרכו תוצרי הבעירה יכולים לצאת מהתא. ואז שוב כשהיא תגיע למרכז המתים התחתון, הבוכנה תתחיל את מסעה ל-TDC. כל התהליכים הללו מתרחשים במהפכה אחת של גל הארכובה.

מתיהבוכנה תתחיל בתנועה חדשה, שסתום היניקה ייפתח וחלק חדש מתערובת הדלק והאוויר יחליף את גזי הפליטה. כל התהליך יתחיל מחדש. מנוע בעירה פנימית בוכנה דו-פעימתית עושה פחות תנועות מאשר ארבע פעימות. אובדן חיכוך מופחת אך מייצר יותר חום.

מנגנון חלוקת הגז מוחלף בבוכנה. כאשר הבוכנה נעה, פתחי היניקה והפליטה בבלוק הצילינדר נפתחים ונסגרים. בהשוואה ליחידת כוח ארבע פעימות, החלפת גז במנוע שתי פעימות היא חיסרון גדול. יעילות וכוח אובדים כאשר גזי פליטה משתחררים.

למרות החיסרון הזה של מנועי בעירה פנימית בוכנה דו-פעימתית, הם משמשים בטוסטוסים, קטנועים, כמנועים חיצוניים, במסורים חשמליים.

מנוע בעירה פנימית ארבע פעימות

ל-ICE עם ארבע פעימות אין חסרונות של מנוע שתי פעימות. מנועים כאלה מותקנים ברוב המכוניות וציוד אחר. הכניסה והפליטה של גזי הפליטה הם תהליך נפרד, והוא אינו משולב עם דחיסה, למרות שמנוע הבעירה הפנימית של הבוכנה פועל מהצתת התערובת. פעולת המנוע מסונכרנת על ידי מנגנון חלוקת הגז - השסתומים נפתחים ונסגרים באופן סינכרוני עם מהירות גל הארכובה. הכנסת תערובת הדלק מתבצעת רק לאחר יציאה מלאה של גזי הפליטה.

היתרונות של מנועי בעירה פנימית

כדאי להתחיל עם המנועים הפופולריים ביותר - בשורהיחידות ארבעה צילינדרים. בין היתרונות הם קומפקטיות, משקל קל, ראש צילינדר אחד, יכולת תחזוקה גבוהה.

בין כל סוגי מנועי הבעירה הפנימית ניתן להבחין גם במנועי בוקסר. הם לא מאוד פופולריים בגלל העיצוב המורכב יותר. הם משמשים בעיקר במכוניות מירוץ. בין היתרונות - איזון ראשוני ומשני מצוין, ומכאן העבודה הרכה. יש פחות לחץ על גל הארכובה. כתוצאה מכך, יש אובדן חשמל קטן. למנוע יש מרכז כובד נמוך והמכונית מתמודדת טוב יותר.

מנועי שישה צילינדרים מוטבעים מאוזנים בצורה מושלמת, והיחידה עצמה פועלת בצורה חלקה מאוד. למרות מספר הצילינדרים הרב, עלות הייצור אינה גבוהה במיוחד. אתה יכול גם להדגיש תחזוקה.

חסרונות של מנועי בעירה פנימית

החיסרון העיקרי של מנועי בעירה פנימית חוזרים הוא עדיין לא רעילות ורעש, אלא יעילות ירודה. במנוע בעירה פנימית, רק 20% מהאנרגיה מושקעת על העבודה המכנית בפועל. כל השאר מושקע על חימום ותהליכים אחרים. מנועים גם משחררים חומרים מזיקים לאטמוספירה, כגון תחמוצות חנקן, פחמן חד חמצני ואלדהידים שונים.