محرك الاحتراق الداخلي الترددي: التعريف والتصنيف ومبدأ التشغيل

2024 مؤلف: Erin Ralphs | [email protected]. آخر تعديل: 2024-02-19 12:02

لأكثر من مائة عام في العالم ، كانت وحدة الطاقة الرئيسية في جميع المركبات ذات العجلات عبارة عن محرك احتراق داخلي بمكبس. ظل محرك الاحتراق الداخلي في القرن الحادي والعشرين ، الذي ظهر في بداية القرن العشرين واستبدل المحرك البخاري ، أكثر أنواع المحركات ربحية من حيث الاقتصاد والكفاءة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على كيفية عمل هذا النوع من محركات الاحتراق الداخلي ، وكيف يعمل ، ومعرفة المحركات المكبسية الأخرى.

التعريف ، ميزات ICE

في عملية تطوير العلم والتكنولوجيا ، تم تحسين تصميم محركات الاحتراق الداخلي باستمرار. تمكنت المحركات من إثبات فعاليتها. هكذا ظهرت محركات الاحتراق الداخلي للمكبس ، وكنوع فرعي ، المكربن ومحركات الحقن. يمكن التمييز بين محركات الديزل والمكبس الدوار ووحدات التوربينات الغازية

جليد البنزين

محرك المكبس التقليدي مجهز بغرفة احتراق داخلي. هذه هي الاسطوانة داخل كتلة المحرك. عندما يحترق الوقود ، يتم إطلاق الطاقة ، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى حركة ميكانيكية للعمود المرفقي. بسبب الحركة الانتقالية للمكابس ، التي تعمل على نظام قضبان التوصيل والعمود المرفقي ، يتم تدوير دولاب الموازنة. يمكنك معرفة المزيد حول التصميم في محرك الاحتراق الداخلي المقابل لمكبس GOST.

يختلف محرك الاحتراق الداخلي المكربن / u200b / u200b في أن خليط العمل من الوقود والهواء يتم تحضيره في جهاز خاص - المكربن. يتم حقن الخليط في الاسطوانات عن طريق الفراغ. ثم يتم إشعالها بواسطة شمعة الإشعال.

حقن ICE لديه تصميم أكثر حداثة. هنا ، بدلاً من الجهاز الميكانيكي التقليدي ، يحتوي نظام الطاقة على فوهات إلكترونية. هم مسؤولون عن حقن كميات دقيقة من الوقود مباشرة في اسطوانات المحرك.

ديزل ICEs

محرك الاحتراق الداخلي لمكبس الديزل لديه بعض الاختلافات الهيكلية والأساسية عن محركات الاحتراق الداخلي للبنزين.

إذا تم استخدام شرارة من شمعة للاشتعال في وحدة البنزين ، فعندئذٍ يعمل مبدأ مختلف في محركات الديزل ولا توجد شموع باستثناء التوهج. يدخل وقود الديزل إلى الأسطوانات عن طريق الحقن ، ويمتزج بالهواء ، ثم يتم ضغط الخليط بالكامل ، ونتيجة لذلك يسخن حتى درجة حرارة الاحتراق.

مكبس دوار

محرك المكبس الدوار ضرورييختلف عن ICE التقليدي. تعمل الغازات على أجزاء وعناصر خاصة. لذلك ، تحت تأثير الغازات ، يتحرك الدوار المتحرك في غرفة خاصة على شكل رقم ثمانية. تؤدي الغرفة وظائف المكابس والتوقيت والعمود المرفقي. الكاميرا على شكل ثمانية

وحدات مجمعة

في محركات الاحتراق الداخلي لتوربينات الغاز ، يتم تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية بسبب دوران دوار خاص بشفرات خاصة. هذا الدوار يقود عمود التوربين.

يمكن إدخال المكبس الخاص ومحركات الاحتراق الداخلي المدمجة (وهي محركات توربينية غازية ومحركات دوارة) بأمان في الكتاب الأحمر. اليوم ، فقط مازدا اليابانية تصنع محرك مكبس دوار. أنتجت شركة Crysler ذات مرة سلسلة تجريبية من محركات الاحتراق الداخلي لتوربينات الغاز ، ولكن هذا كان في الستينيات ولم يعد أي من صانعي السيارات إلى هذه المشكلة حتى يومنا هذا.

في الاتحاد السوفيتي ، تم تركيب محركات احتراق داخلي لتوربينات الغاز على الدبابات وسفن الإنزال ، ومع ذلك ، حتى هناك تقرر لاحقًا التخلي عن وحدات من هذا التصميم.

جهاز ICE

المحرك آلية واحدة. وتتكون من كتلة اسطوانة وأجزاء آلية كرنك وآلية توقيت وأنظمة حقن وعادم.

تقع غرفة الاحتراق داخل كتلة الأسطوانة ، حيث يتم إشعال خليط الوقود والهواء مباشرة ، وتقوم نواتج الاحتراق بتشغيل المكابس. عن طريق كرنكآلية ، يتم نقل طاقة احتراق الوقود إلى العمود المرفقي. آلية التوقيت ضرورية لضمان فتح وإغلاق صمامات السحب والعادم في الوقت المناسب.

مبدأ العملية

عند بدء تشغيل المحرك ، يتم حقن مزيج من الوقود والهواء في الأسطوانات من خلال صمام السحب ويتم إشعاله بواسطة شرارة على شمعة الإشعال الناتجة عن نظام الإشعال. أثناء الاحتراق ، تتشكل الغازات. عندما يحدث التمدد الحراري ، يؤدي الضغط الزائد إلى تحريك المكبس ، وبالتالي تدوير العمود المرفقي.

تشغيل المحركات المكبسية دوري. في دورة محرك الاحتراق الداخلي للمكبس ، يمكن أن يكون هناك من دورتين إلى أربع دورات. تتكرر الدورات أثناء تشغيل المحرك عدة مئات من المرات في دقيقة واحدة. لذلك يمكن أن يدور العمود المرفقي بشكل مستمر.

الجليد ثنائي الأشواط

عند بدء تشغيل المحرك ، يتم تشغيل المكبس بواسطة دوران العمود المرفقي. عندما يصل المكبس إلى المركز الميت السفلي ويبدأ في التحرك لأعلى ، سيتم تزويد الأسطوانة بخليط من الوقود والهواء.

عند التحرك لأعلى ، سيبدأ المكبس في ضغط الخليط. عندما يصل المكبس إلى أعلى موضع له ، ستتولد شرارة. سوف يشتعل خليط الوقود والهواء. عند التمدد ، ستدفع الغازات المكبس للأسفل.

في هذه اللحظة ، سيفتح صمام العادم ، ومن خلاله يمكن لمنتجات الاحتراق الخروج من الغرفة. ثم يصل مرة أخرى إلى المركز الميت السفلي ، سيبدأ المكبس رحلته إلى TDC. كل هذه العمليات تحدث في ثورة واحدة للعمود المرفقي.

متىسيبدأ المكبس حركة جديدة ، وسيفتح صمام السحب وسيحل جزء جديد من خليط الوقود والهواء محل غازات العادم. ستبدأ العملية برمتها من جديد. يقوم محرك الاحتراق الداخلي ثنائي الأشواط بحركات أقل من محرك رباعي الأشواط. تقليل فقد الاحتكاك ولكنه يولد المزيد من الحرارة.

يتم استبدال آلية توزيع الغاز بمكبس. أثناء تحرك المكبس ، تفتح منافذ السحب والعادم في كتلة الأسطوانة وتغلق. بالمقارنة مع وحدة الطاقة رباعية الأشواط ، فإن تبادل الغازات في محرك ثنائي الأشواط هو عيب رئيسي. يتم فقدان الكفاءة والطاقة عند إطلاق غازات العادم.

على الرغم من هذا العيب في محركات الاحتراق الداخلي ثنائية الأشواط ، إلا أنها تُستخدم في الدراجات البخارية والدراجات البخارية كمحركات خارجية في المناشير.

محرك احتراق داخلي رباعي الأشواط

ICE رباعي الأشواط ليس له عيوب في المحرك ثنائي الشوط. يتم تثبيت هذه المحركات على معظم السيارات والمعدات الأخرى. يعتبر سحب وعادم غازات العادم عملية منفصلة ، ولا يتم دمجها مع الضغط ، على الرغم من أن محرك الاحتراق الداخلي للمكبس يعمل من اشتعال الخليط. تتم مزامنة تشغيل المحرك بواسطة آلية توزيع الغاز - تفتح الصمامات وتغلق بشكل متزامن مع سرعة العمود المرفقي. لا يتم تناول خليط الوقود إلا بعد الخروج الكامل لغازات العادم.

مزايا محركات الاحتراق الداخلي

الأمر يستحق أن نبدأ بالمحركات الأكثر شيوعًا - في الخطوحدات أربع أسطوانات. من بين المزايا الاكتناز ، والوزن الخفيف ، ورأس الأسطوانة الواحد ، وقابلية الصيانة العالية.

من بين جميع أنواع محركات الاحتراق الداخلي ، يمكن أيضًا تمييز محركات الملاكم. لا تحظى بشعبية كبيرة بسبب التصميم الأكثر تعقيدًا. تستخدم بشكل رئيسي في سيارات السباق. من بين المزايا - موازنة أولية وثانوية ممتازة ، وبالتالي العمل الناعم. هناك ضغط أقل على العمود المرفقي. نتيجة لذلك ، هناك القليل من فقدان الطاقة. مركز ثقل المحرك منخفض والسيارة تتعامل بشكل أفضل.

المحركات المستقيمة ذات الست أسطوانات متوازنة تمامًا ، وتعمل الوحدة نفسها بسلاسة تامة. على الرغم من العدد الكبير من الأسطوانات ، فإن تكلفة الإنتاج ليست عالية جدًا. يمكنك أيضًا إبراز قابلية الصيانة.

عيوب محركات الاحتراق الداخلي

العيب الرئيسي لمحركات الاحتراق الداخلي التبادلية لا يزال ليس السمية والضوضاء ، ولكن الكفاءة الضعيفة. في محرك الاحتراق الداخلي ، يتم إنفاق 20٪ فقط من الطاقة على العمل الميكانيكي الفعلي. كل شيء آخر يتم إنفاقه على التدفئة والعمليات الأخرى. تطلق المحركات أيضًا مواد ضارة في الغلاف الجوي ، مثل أكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون والألدهيدات المختلفة.