ICE - τι είναι; Κινητήρας εσωτερικής καύσης: χαρακτηριστικά, σχήμα

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Δεν θα ήταν υπερβολή να πούμε ότι οι περισσότερες αυτοκινούμενες συσκευές σήμερα είναι εξοπλισμένες με κινητήρες εσωτερικής καύσης διαφόρων σχεδίων, χρησιμοποιώντας διάφορες αρχές λειτουργίας. Σε κάθε περίπτωση, αν μιλάμε για οδικές συγκοινωνίες. Σε αυτό το άρθρο, θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο ICE. Τι είναι, πώς λειτουργεί αυτή η μονάδα, ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της, θα μάθετε διαβάζοντάς το.

Η αρχή λειτουργίας των κινητήρων εσωτερικής καύσης

Η κύρια αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης βασίζεται στο γεγονός ότι το καύσιμο (στερεό, υγρό ή αέριο) καίγεται σε έναν ειδικά διαμορφωμένο όγκο εργασίας μέσα στην ίδια τη μονάδα, μετατρέποντας τη θερμική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια.

Το μείγμα εργασίας που εισέρχεται στους κυλίνδρους ενός τέτοιου κινητήρα συμπιέζεται. Μετά την ανάφλεξή του, με τη βοήθεια ειδικών συσκευών, προκύπτει υπερβολική πίεση αερίων, αναγκάζοντας τα έμβολα των κυλίνδρων να επιστρέψουν στην αρχική τους θέση. Έτσι δημιουργείταιένας σταθερός κύκλος λειτουργίας που μετατρέπει την κινητική ενέργεια σε ροπή με τη βοήθεια ειδικών μηχανισμών.

Σήμερα, μια συσκευή κινητήρα εσωτερικής καύσης μπορεί να έχει τρεις κύριους τύπους:

• δίχρονος κινητήρας, που συχνά αναφέρεται ως ελαφρύς;
• 4-χρονική μονάδα ισχύος για υψηλότερες βαθμολογίες ισχύος και απόδοσης;
• μονάδες αεριοστροβίλου με αυξημένα χαρακτηριστικά ισχύος.

Εκτός αυτού, υπάρχουν και άλλες τροποποιήσεις των κύριων κυκλωμάτων που βελτιώνουν ορισμένες ιδιότητες σταθμών ηλεκτροπαραγωγής αυτού του τύπου.

Πλεονεκτήματα των κινητήρων εσωτερικής καύσης

Σε αντίθεση με τις μονάδες ισχύος που απαιτούν εξωτερικούς θαλάμους, οι κινητήρες εσωτερικής καύσης έχουν σημαντικά πλεονεκτήματα. Τα κυριότερα είναι:

• πολύ πιο συμπαγές μέγεθος;
• υψηλότερες αξιολογήσεις ισχύος;
• τιμές βέλτιστης απόδοσης.

Θα πρέπει να σημειωθεί, μιλώντας για τον κινητήρα εσωτερικής καύσης, ότι πρόκειται για μια συσκευή που στις περισσότερες περιπτώσεις επιτρέπει τη χρήση διαφόρων τύπων καυσίμων. Μπορεί να είναι βενζίνη, καύσιμο ντίζελ, φυσικό ή υγροποιημένο αέριο, κηροζίνη και ακόμη και συνηθισμένο ξύλο.

Αυτή η ευελιξία έχει δώσει σε αυτήν την ιδέα του κινητήρα μια άξια δημοτικότητα, πανταχού παρουσία και μια πραγματικά παγκόσμια ηγετική θέση.

Ιστορική σύνοψη

Είναι γενικά αποδεκτό ότι ο κινητήρας εσωτερικής καύσης χρονολογείται από την ιστορία του από τη στιγμή που ο Γάλλος de Rivas δημιούργησε τον εμβολοφόρο κινητήρα το 1807μια μονάδα που χρησιμοποιούσε ως καύσιμο υδρογόνο σε αέρια κατάσταση συσσωμάτωσης. Και παρόλο που η συσκευή ICE έχει υποστεί σημαντικές αλλαγές και τροποποιήσεις από τότε, οι κύριες ιδέες αυτής της εφεύρεσης συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται σήμερα.

Ο πρώτος τετράχρονος κινητήρας εσωτερικής καύσης είδε το φως της δημοσιότητας το 1876 στη Γερμανία. Στα μέσα της δεκαετίας του '80 του 19ου αιώνα, αναπτύχθηκε στη Ρωσία ένα καρμπυρατέρ, το οποίο κατέστησε δυνατή την παροχή βενζίνης στους κυλίνδρους του κινητήρα.

Και στο τέλος του προηγουμένου αιώνα, ο διάσημος Γερμανός μηχανικός Rudolf Diesel πρότεινε την ιδέα της ανάφλεξης ενός εύφλεκτου μείγματος υπό πίεση, το οποίο αύξησε σημαντικά τα χαρακτηριστικά ισχύος των κινητήρων εσωτερικής καύσης και τους δείκτες απόδοσης μονάδες αυτού του τύπου, που προηγουμένως είχαν αφήσει πολλά να είναι επιθυμητά. Έκτοτε, η ανάπτυξη των κινητήρων εσωτερικής καύσης κινείται κυρίως στην πορεία της βελτίωσης, του εκσυγχρονισμού και της εισαγωγής διαφόρων βελτιώσεων.

Κύριοι τύποι και τύποι κινητήρων εσωτερικής καύσης

Ωστόσο, περισσότερα από 100 χρόνια ιστορίας αυτού του τύπου μονάδων επέτρεψε την ανάπτυξη αρκετών βασικών τύπων σταθμών παραγωγής ενέργειας με εσωτερική καύση καυσίμου. Διαφέρουν μεταξύ τους όχι μόνο στη σύνθεση του μείγματος εργασίας που χρησιμοποιείται, αλλά και στα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά.

Βενζινοκινητήρες

Όπως υποδηλώνει το όνομα, οι μονάδες αυτής της ομάδας χρησιμοποιούν διάφορους τύπους βενζίνης ως καύσιμο.

Με τη σειρά τους, τέτοιοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής συνήθως χωρίζονται σε δύο μεγάλες ομάδες:

• καρμπυρατέρ. Σε τέτοιες συσκευές, το καύσιμοτο μείγμα πριν μπει στους κυλίνδρους εμπλουτίζεται με μάζες αέρα σε ειδική συσκευή (καρμπυρατέρ). Στη συνέχεια αναφλέγεται με ηλεκτρικό σπινθήρα. Από τους πιο εξέχοντες εκπροσώπους αυτού του τύπου είναι τα μοντέλα VAZ, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης των οποίων για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα ήταν αποκλειστικά τύπου καρμπυρατέρ.
• Εγχυτήρας. Αυτό είναι ένα πιο περίπλοκο σύστημα στο οποίο το καύσιμο εγχέεται στους κυλίνδρους μέσω ειδικής πολλαπλής και μπεκ ψεκασμού. Μπορεί να συμβεί τόσο μηχανικά όσο και μέσω ειδικής ηλεκτρονικής συσκευής. Τα συστήματα άμεσου ψεκασμού Common Rail θεωρούνται τα πιο παραγωγικά. Εγκατεστημένο σε όλα σχεδόν τα σύγχρονα αυτοκίνητα.

Οι βενζινοκινητήρες με έγχυση θεωρούνται πιο οικονομικοί και παρέχουν υψηλότερη απόδοση. Ωστόσο, το κόστος τέτοιων μονάδων είναι πολύ υψηλότερο και η συντήρηση και η λειτουργία είναι αισθητά πιο δύσκολες.

Μηχανές ντίζελ

Στην αυγή της ύπαρξης μονάδων αυτού του είδους, μπορούσε κανείς να ακούσει συχνά ένα αστείο για τον κινητήρα εσωτερικής καύσης, ότι πρόκειται για μια συσκευή που τρώει τη βενζίνη σαν άλογο, αλλά κινείται πολύ πιο αργά. Με την εφεύρεση του κινητήρα ντίζελ, αυτό το αστείο έχει χάσει εν μέρει τη σημασία του. Κυρίως επειδή το ντίζελ μπορεί να λειτουργεί με καύσιμα πολύ χαμηλότερης ποιότητας. Και αυτό σημαίνει πολύ φθηνότερο από τη βενζίνη.

Η κύρια θεμελιώδης διαφορά μεταξύ ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης ντίζελ είναι η απουσία αναγκαστικής ανάφλεξης του μείγματος καυσίμου. Το καύσιμο ντίζελ εγχέεται στους κυλίνδρους με ειδικόακροφύσια και μεμονωμένες σταγόνες καυσίμου αναφλέγονται λόγω της δύναμης πίεσης του εμβόλου. Μαζί με τα πλεονεκτήματα, ο κινητήρας ντίζελ έχει μια σειρά από μειονεκτήματα. Μεταξύ αυτών είναι τα ακόλουθα:

• πολύ λιγότερη ισχύς σε σύγκριση με τους βενζινοκινητήρες;
• μεγάλες διαστάσεις και χαρακτηριστικά βάρους;
• δυσκολία εκκίνησης σε ακραίες καιρικές και κλιματικές συνθήκες;
• ανεπαρκής πρόσφυση και τάση για αδικαιολόγητες απώλειες ισχύος, ειδικά σε σχετικά υψηλές ταχύτητες.

Επιπλέον, η επισκευή ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης τύπου ντίζελ είναι συνήθως πολύ πιο περίπλοκη και δαπανηρή από την προσαρμογή ή την αποκατάσταση της απόδοσης μιας μονάδας βενζίνης.

Μηχανές αερίου

Παρά τη φθηνή τιμή του φυσικού αερίου που χρησιμοποιείται ως καύσιμο, η κατασκευή κινητήρων εσωτερικής καύσης που λειτουργούν με αέριο είναι δυσανάλογα πιο περίπλοκη, γεγονός που οδηγεί σε σημαντική αύξηση του κόστους της μονάδας στο σύνολό της, της εγκατάστασης και λειτουργίας της σε συγκεκριμένα.

Σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής αυτού του τύπου, υγροποιημένο ή φυσικό αέριο εισέρχεται στους κυλίνδρους μέσω ενός συστήματος ειδικών κιβωτίων ταχυτήτων, πολλαπλών και ακροφυσίων. Το μείγμα καυσίμου αναφλέγεται με τον ίδιο τρόπο όπως στις μονάδες βενζίνης καρμπυρατέρ - με τη βοήθεια ενός ηλεκτρικού σπινθήρα που προέρχεται από ένα μπουζί.

Συνδυασμένοι τύποι κινητήρων εσωτερικής καύσης

Λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν για τα συνδυασμένα συστήματα ICE. Τι είναι και πού χρησιμοποιείται;

Δεν πρόκειται, φυσικά, για το σύγχρονο υβριδικόοχήματα που μπορούν να κινούνται τόσο με καύσιμο όσο και με ηλεκτροκινητήρα. Οι κινητήρες συνδυασμένης εσωτερικής καύσης ονομάζονται συνήθως τέτοιες μονάδες που συνδυάζουν στοιχεία διαφόρων αρχών συστημάτων καυσίμου. Ο πιο σημαντικός εκπρόσωπος της οικογένειας τέτοιων κινητήρων είναι οι εγκαταστάσεις αερίου-ντίζελ. Σε αυτά, το μείγμα καυσίμου εισέρχεται στο μπλοκ κινητήρα εσωτερικής καύσης σχεδόν με τον ίδιο τρόπο όπως στις μονάδες αερίου. Όμως το καύσιμο αναφλέγεται όχι με τη βοήθεια ηλεκτρικής εκκένωσης από ένα κερί, αλλά με ένα τμήμα ανάφλεξης του καυσίμου ντίζελ, όπως συμβαίνει σε έναν συμβατικό κινητήρα ντίζελ.

Σέρβις και επισκευή κινητήρων εσωτερικής καύσης

Παρά την αρκετά μεγάλη ποικιλία τροποποιήσεων, όλοι οι κινητήρες εσωτερικής καύσης έχουν παρόμοια βασικά σχέδια και διαγράμματα. Ωστόσο, για να πραγματοποιηθεί συντήρηση και επισκευή υψηλής ποιότητας κινητήρων εσωτερικής καύσης, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε καλά τη δομή του, να κατανοούμε τις αρχές λειτουργίας και να μπορούμε να εντοπίσουμε προβλήματα. Για να γίνει αυτό, φυσικά, είναι απαραίτητο να μελετήσετε προσεκτικά τον σχεδιασμό κινητήρων εσωτερικής καύσης διαφόρων τύπων, για να κατανοήσετε μόνοι σας τον σκοπό ορισμένων εξαρτημάτων, συγκροτημάτων, μηχανισμών και συστημάτων. Αυτό δεν είναι εύκολο, αλλά πολύ συναρπαστικό! Και το πιο σημαντικό, το σωστό.

Ειδικά για τα περίεργα μυαλά που θέλουν να κατανοήσουν ανεξάρτητα όλα τα μυστήρια και τα μυστικά σχεδόν κάθε οχήματος, ένα κατά προσέγγιση σχηματικό διάγραμμα του κινητήρα εσωτερικής καύσης φαίνεται στην παραπάνω φωτογραφία.

Λοιπόν, ανακαλύψαμε τι είναι αυτή η μονάδα ισχύος.