內燃機裝置
Содержание
一個世紀以來，內燃機已用於摩托車，乘用車和卡車。 到目前為止，它仍然是最經濟的電動機類型。 但是對於許多人來說，內燃機的工作原理和裝置仍然不清楚。 讓我們嘗試了解電機結構的主要復雜性和細節。
📌定義和一般特徵
任何內燃機的關鍵特徵是可燃混合物直接在其工作室內而不是在外部介質中點燃。 在燃料燃燒的瞬間，接收到的熱能激發了發動機機械部件的運行。
history創造歷史
在內燃機出現之前，自走式車輛已裝備有內燃機。 這些單元通過在單獨的水箱中加熱水而產生的蒸汽壓力運行。
這種發動機的設計龐大且效率低下-除了安裝重量大以外，為了克服長途運輸的麻煩，運輸還必須拉動適當的燃料供應（煤或柴火）。
鑑於此缺點，工程師和發明人試圖解決一個重要問題：如何將燃料與動力單元的主體結合起來。 從系統中卸下鍋爐，水箱，冷凝器，蒸發器，泵等元件。 可以大大減輕電動機的重量。
以現代駕駛者熟悉的形式逐漸製造了內燃機。 這是導致現代內燃機出現的主要里程碑：
- 1791年約翰·巴伯（John Barber）發明了燃氣輪機，該燃氣輪機通過蒸餾蒸餾瓶中的石油，煤炭和木材而工作。 產生的氣體與空氣一起被壓縮機泵入燃燒室。 將所得的加壓熱氣供應至葉輪的葉輪並使之旋轉。
- 1794 羅伯特街（Robert Street）為液體燃料發動機申請了專利。
- 1799年。 Philippe Le Bon因油的熱解而接收到發光氣體。 他在1801年提出將其用作燃氣發動機的燃料。
- 1807 FrançoisIsaac de Rivaz-“使用爆炸性材料作為發動機能源的專利”。 根據開發結果創建一個自航船員。
- 1860年艾蒂安·萊諾瓦（Etienne Lenoir）創造了一種可行的電動機，該電動機由混合氣體和照明氣體驅動，是早期發明的先驅。 該機制由外部電源發出的火花啟動。 本發明用於船上，但未安裝在自行式車輛上。
- 1861年阿方斯·波德·羅查（Alphonse Bo De Rocha）揭示了在點燃燃料之前進行壓縮的重要性，這為四衝程內燃機（進氣，壓縮，膨脹和釋放燃燒）的運行理論提供了理論依據。
- 1877年尼古拉斯·奧托（Nikolaus Otto）創造了第一台12馬力四衝程內燃發動機。
- 1879年Karl Benz為二衝程電機申請了專利。
- 1880年代。 奧格涅斯拉夫·科斯特羅維奇（Ogneslav Kostrovich），威廉·邁巴赫（Wilhelm Maybach）和戈特利布·戴姆勒（Gottlieb Daimler）正在同時開發內燃機的化油器改型，為批量生產做好準備。
除汽油發動機外，Trinkler Motor於1899年問世。 本發明是另一種根據魯道夫柴油機的發明原理運行的內燃機（非壓縮機高壓油發動機）。 多年來，汽油和柴油動力裝置都得到了改進，從而提高了效率。
internal內燃機的類型
根據設計的類型和內燃機運行的特點，可根據以下幾個標準對它們進行分類：
- 按所用燃料的類型-柴油，汽油，天然氣。
- 根據冷卻原理-液體和空氣。
- 取決於氣缸的佈置-直列和V形。
- 根據燃料混合物-化油器的製備方法，氣體和噴射（混合物在內燃機的外部形成）和柴油（在內部）。
- 根據混合氣著火的原理-帶有強制點火和自燃功能（典型用於柴油機）。
電機還以設計和工作效率而著稱：
- 活塞，工作室位於氣缸中。 值得考慮的是，此類內燃機分為幾個亞種：
- 化油器（化油器負責產生濃縮的工作混合物）；
- 噴射（混合物通過噴嘴直接供應到進氣歧管）；
- 柴油（由於室內高壓的產生，導致混合物著火）。
- 旋轉活塞，其特徵在於，由於轉子以及輪廓的旋轉，將熱能轉換為機械能。 轉子的工作原理類似於8-ku，完全取代了活塞，正時和曲軸的功能。
- 燃氣輪機，其中電動機由熱能驅動，該熱能是通過使轉子旋轉且葉片類似於葉片而獲得的。 它驅動渦輪軸。
乍一看，這個理論似乎很清楚。 現在讓我們看一下動力總成的主要組成部分。
📌ICE設備
車身設計包括以下組件：
- 氣缸體
- 曲柄機構
- 氣體分配機制
- 易燃混合物的供應和點火系統以及燃燒產物（廢氣）的去除系統。
要了解每個組件的位置，請考慮電動機結構圖：
數字6表示圓柱體所在的位置。 它是內燃機的關鍵部件之一。 氣缸內部是一個用數字7表示的活塞。它連接到連桿和曲軸上（在圖中分別用數字9和12表示）。 在氣缸內上下移動活塞會引起曲軸旋轉運動的形成。 在分the器的末端有一個飛輪，如圖中數字10所示。必須使軸均勻旋轉。 氣缸的上部裝有帶混合氣進氣門和排氣門的緻密缸蓋。 它們顯示在數字5下。
由於凸輪軸凸輪（指定編號 14），或者更確切地說，它的傳動元件（編號 15），閥門的打開成為可能。 凸輪軸的旋轉由曲軸齒輪提供，用數字 13 表示。當活塞在氣缸中自由移動時，它能夠佔據兩個極限位置。
內燃機的正常運行只能通過在正確的時間均勻供應燃油混合物來保證。 為了降低電動機散熱的運行成本並防止驅動組件的過早磨損，請對它們進行機油潤滑。
internal內燃機的原理
現代內燃機依靠在氣缸內點燃的燃料和來自其的能量運行。 汽油和空氣的混合物通過進氣門供氣（在許多發動機中，每個氣缸有兩個）。 在同一位置，由於形成的火花而點燃 火花塞... 在小爆炸的瞬間，工作室中的氣體膨脹，產生壓力。 它使連接到KShM的活塞運動。
柴油機的工作原理相似，只是燃燒過程的啟動方式略有不同。 最初，氣缸中的空氣被壓縮，從而使其加熱。 在活塞在壓縮衝程到達TDC之前，噴油器將燃油霧化。 由於熱空氣，燃料自行燃燒而沒有火花。 此外，該過程與內燃機的汽油改性相同。
KShM將活塞組的往復運動轉換為旋轉 曲軸... 扭矩傳到飛輪，然後傳到 機械或自動變速箱 最後是驅動輪
活塞向上或向下移動的過程稱為衝程。 直到重複執行所有措施為止的所有措施都稱為一個循環。
一個循環包括抽吸，壓縮，點火以及所形成氣體的膨脹，釋放的過程。
電機有兩種修改：
- 在兩衝程循環中，曲軸每循環旋轉一次，活塞則上下移動。
- 在四衝程循環中，曲軸將在每個循環中搖動兩次，並且活塞將完成四個完整的運動-它將下降，上升，下降，上升。
two二衝程發動機的工作原理
當駕駛員啟動發動機時，啟動器使飛輪運動，曲軸轉動，KShm移動活塞。 當它到達BDC並開始上升時，工作室已經充滿了可燃混合物。
在活塞的上止點，它點燃並向下移動。 發生了進一步的通風-廢氣被工作的可燃混合物的新部分所取代。 吹掃可能會有所不同，具體取決於電動機的設計。 變型之一是在子活塞空間上升時向子活塞空間填充，而當活塞下降時，將其壓縮到氣缸的工作室中，從而排出燃燒產物。
在電動機的這種修改中，沒有氣門正時系統。 活塞本身打開/關閉入口/出口。
這樣的電動機用於低功率技術，因為其中的氣體交換是由於用下一部分的空氣-燃料混合物代替了廢氣而發生的。 由於工作混合物與廢氣一起被部分清除，因此與四衝程類似物相比，這種改進的特點是增加了燃料消耗，並降低了功率。
這種內燃發動機的優點之一是每個循環的摩擦較小，但同時它們的加熱力更強。
a四衝程發動機的工作原理
大多數汽車和其他機動車輛都配備有四衝程發動機。 氣體分配機構用於供應工作混合物並去除廢氣。 它通過皮帶，鏈條或齒輪傳動裝置連接到曲軸皮帶輪的正時驅動器來驅動。
旋轉中 凸輪軸 升高/降低位於氣缸上方的進氣/排氣門。 該機構確保相應閥的同步打開，以供應可燃混合物並去除廢氣。
在此類發動機中，循環發生如下（例如，汽油發動機）：
- 發動機啟動時，啟動器轉動飛輪，飛輪驅動曲軸。 進氣閥打開。 曲柄機構降低活塞，在氣缸中產生真空。 混合氣有吸程。
- 從下止點向上移動，活塞壓縮可燃混合物。 這是第二個措施-壓縮。
- 當活塞位於上止點時，火花塞產生火花，點燃混合物。 由於爆炸，氣體膨脹。 氣缸中的超壓使活塞向下移動。 這是第三個循環-點火和膨脹（或工作衝程）。
- 旋轉的曲軸使活塞向上移動。 此時，凸輪軸打開排氣門，上升的活塞通過排氣門排出廢氣。 這是第四個小節-發布。
the內燃機輔助系統
沒有現代的內燃機能夠獨立運行。 這是因為燃料必須從儲氣罐輸送到發動機，必須在正確的時間點燃，並且發動機不會因廢氣“窒息”，必須及時清除。
旋轉零件需要持續潤滑。 由於燃燒過程中產生的溫度升高，必須對發動機進行冷卻。 這些伴隨的過程不是由電動機本身提供的，因此，內燃機與輔助系統協同工作。
📌點火系統
該輔助系統設計用於在適當的活塞位置（壓縮衝程中的TDC）及時點燃可燃混合物。 它用於汽油內燃機，由以下元素組成：
- 動力源。 發動機靜止時，此功能由電池執行（如果電池沒電，如何啟動汽車，請讀 單獨的文章）。 發動機啟動後，能源是 發電機.
- 點火鎖。 一種閉合電路以從電源為其供電的設備。
- 儲存設備。 大多數汽油車都有點火線圈。 在某些型號中，有幾個這樣的元素-每個火花塞一個。 它們將電池的低壓轉換為產生高質量火花所需的高壓。
- 點火分配器。 在化油器汽車中，這是一個分配器，在大多數情況下，此過程由ECU控制。 這些設備將電脈衝分配到適當的火花塞。
system介紹系統
為了產生燃燒過程，需要結合三個因素：燃料，氧氣和點火源。 如果進行放電-點火系統的任務，則進氣系統會向發動機提供氧氣，以便燃料能夠點燃。
該系統包括：
- 進氣口-吸入乾淨空氣的支管。 准入過程取決於引擎的修改。 在大氣壓電動機中，由於在氣缸中形成真空，因此會吸入空氣。 在渦輪增壓模型中，增壓器葉片的旋轉增強了這一過程，從而增加了發動機功率。
- 空氣過濾器的設計目的是清除灰塵和小顆粒中的氣流。
- 節氣門是調節進入電動機的空氣量的閥。 它可以通過踩下加速踏板或通過控制單元的電子設備進行調節。
- 進氣歧管是連接到一條普通管道的管道系統。 在噴射式內燃機中，節氣門安裝在頂部，每個氣缸安裝一個燃油噴射器。 在化油器的改裝中，化油器安裝在進氣歧管上，空氣中與汽油混合。
除空氣外，還必須向氣缸供油。 為此，開發了一種燃料系統，包括：
- 油箱;
- 燃油管-汽油或柴油從油箱流到發動機的軟管和管道；
- 化油器或噴油器（噴射燃油的噴嘴系統）；
- 燃油泵將燃油從油箱泵送到化油器或其他混合燃油和空氣的裝置；
- 燃油濾清器，可清除雜物中的汽油或柴油。
如今，對電機進行了許多修改，其中通過不同的方法將工作混合物送入氣缸。 在這樣的系統中有：
- 單次噴射（化油器原理，僅帶噴嘴）；
- 分佈式噴射（每個氣缸安裝一個單獨的噴嘴，進氣歧管通道中形成空氣-燃料混合物）；
- 直接噴射（噴嘴將工作混合物直接噴射到氣缸中）；
- 組合注射（結合直接注射和分佈式註射的原理）
📌潤滑系統
必須潤滑金屬零件的所有摩擦表面，以冷卻並減少磨損。 為了提供這種保護，電動機配備了潤滑系統。 它還可以保護金屬零件免於氧化，並清除積碳。 潤滑系統包括：
- 油底殼-裝有機油的儲油箱；
- 產生壓力的油泵，通過該油泵向電動機的所有零件供應潤滑劑；
- 濾油器，用於捕集電動機運行時產生的任何顆粒；
- 一些汽車配備了機油冷卻器，以進一步冷卻發動機潤滑劑。
📌排氣系統
高質量的排氣系統可確保從氣缸的工作室中排出廢氣。 現代汽車配備了排氣系統，其中包括以下元素：
- 排氣歧管，可抑制熱廢氣的振動；
- 前管，來自歧管的廢氣進入前管（類似於排氣歧管，它由耐熱金屬製成）；
- 清除廢氣中有害元素的催化劑，使車輛符合環境標準；
- 共鳴器-容量比主消聲器略小，旨在降低排氣速度；
- 主消音器，內部有隔板，隔板可改變廢氣的方向，以降低其速度和噪音。
📌冷卻系統
該附加系統可使電動機運轉而不會過熱。 她支持 發動機工作溫度當它結束時。 為了使該指示器即使在汽車靜止時也不會超出臨界限值，該系統由以下部分組成：
- 冷卻散熱器由設計用於在冷卻液和周圍空氣之間進行快速熱交換的管和板組成；
- 例如，如果汽車處於交通擁堵且散熱器未充分吹氣時，風扇將提供更高的氣流；
- 水泵，由於其提供冷卻劑的循環，該水泵從氣缸體的熱壁上帶走熱量；
- 恆溫器-發動機加熱到工作溫度後打開的閥（在觸發之前，冷卻液以小圓圈循環，打開時，液體流過散熱器）。
每個輔助系統的同步運行可確保內燃機的平穩運行。
📌發動機循環
循環是指在單個氣缸中重複的動作。 四衝程電機配備了觸發每個循環的機構。
在內燃機中，活塞沿著汽缸進行往復運動（上/下）。 連桿和連接在其上的曲柄將這種能量轉換成旋轉。 在一個動作中-當活塞從最低點到達頂部和後部時-曲軸繞其軸線旋轉一圈。
為了使該過程不斷發生，必須將空氣-燃料混合物進入氣缸，必須對其進行壓縮和點火，還必須清除燃燒產物。 這些過程中的每一個都在一個曲軸旋轉中進行。 這些動作稱為酒吧。 四衝程中有四個：
- 進氣或吸氣。 在此行程中，空氣-燃料混合物被吸入氣缸腔中。 它通過打開的進氣門進入。 根據燃油系統的類型，汽油會在進氣歧管中或直接在氣缸中與空氣混合，例如在柴油發動機中。
- 壓縮。 此時，進氣門和排氣門均關閉。 活塞由於曲軸的曲柄而向上移動，並且由於相鄰氣缸中的其他衝程而旋轉。 在汽油發動機中，VTS被壓縮到幾個大氣壓（10-11），在柴油發動機中-超過20個大氣壓；
- 工作行程。 在活塞停在最高處的那一刻，壓縮混合物使用火花塞發出的火花點燃。 在柴油發動機中，此過程略有不同。 在其中，空氣被壓縮得如此之多，以至於其溫度躍升至柴油自身點燃的溫度。 一旦燃料和空氣的混合物發生爆炸，釋放出的能量就無處可去，它使活塞向下移動。
- 燃燒產品發布。 為了使燃燒室充滿新鮮的可燃混合物部分，必須清除由於點火而形成的氣體。 當活塞上升時，這發生在下一個衝程中。 此時，出口閥打開。 當活塞到達上止點時，關閉單獨氣缸中的循環（或一組衝程），然後重複該過程。
ICE的優缺點
今天，內燃機的最佳發動機選擇是ICE。 這些單元的優點包括：
- 易於維修；
- 長途旅行的經濟性（取決於 它的體積);
- 大量的工作資源；
- 可獲得的平均收入的駕駛員。
理想電動機尚未創建，因此這些單元也有一些缺點：
- 單元和相關係統越複雜，其維護成本就越高（例如EcoBoost電機）；
- 需要對燃油供應系統，點火分配系統和其他系統進行微調，這需要一定的技能，否則發動機將無法高效運行（或根本無法啟動）；
- 重量更大（與電動機相比）；
- 曲柄機構磨損。
儘管為許多車輛配備了其他類型的電動機（通過電牽引提供動力的“清潔”汽車），但由於內燃機的可用性，它們將長期保持競爭地位。 混合動力和電動版本的汽車越來越受歡迎，但是，由於此類車輛的高昂成本和維護成本，普通駕駛員尚無法使用它們。
常見問題：
什麼是內燃機？ 這是一種動力裝置，在設計中設有封閉的燃燒室，在燃燒室中產生熱能（由於點燃了燃料-空氣混合物）並將其轉換為機械能。
誰發明了內燃機？ 法國發明家埃特文·勒諾瓦（ÉtvenLenoir）於1860年發現了世界上第一台內燃機的樣本。 尼古拉斯·奧托（Nikolaus Otto）發明了第一台四衝程內燃機，根據該方案，所有動力單元都可以正常工作。
引擎由什麼製成？ 最簡單的ICE包括一個氣缸體，該氣缸體中裝有曲柄連桿系統，一個氣缸-活塞組，該氣缸體上蓋有帶有氣體分配機構（凸輪軸和氣門）的氣缸蓋，進氣和排氣系統，燃料和點火系統。
