内燃机装置
内容
一个世纪以来，内燃机已用于摩托车，汽车和卡车。 到目前为止，它仍然是最经济的电动机类型。 但是对于许多人来说，内燃机的工作原理和设计仍然是难以理解的。 让我们尝试了解电机结构的基本细节。
📌定义和一般特征
任何内燃机的一个关键特征是可燃混合物直接在其工作室而不是在外部介质中点燃。 在燃料燃烧时，所产生的热能激发了电动机机械部件的运行。
history创造历史
在内燃机出现之前，自走式车辆已装备有内燃机。 这些单元通过在单独的水箱中加热水而产生的蒸气压工作。
这种发动机的设计尺寸有限且效率低下-除了安装重量大，要克服长距离行驶外，运输还必须携带体面的燃料（煤或木柴）。
由于该缺点，工程师和发明者试图解决一个重要问题：如何将燃料与动力单元的主体结合。 从系统中删除锅炉，水箱，冷凝器，蒸发器，泵等元件。 可以大大减轻电动机的重量。
逐渐为现代驾驶者创建了内燃机形式的内燃机。 以下是导致现代ICE出现的主要里程碑：
- 1791年 约翰·巴伯（John Barber）发明了一种燃气轮机，该燃气轮机以蒸馏罐中的石油，煤炭和木材的“蒸馏”过程为基础进行操作。 生成的气体与空气一起被压缩机泵入燃烧室。 将产生的热气在压力下送入叶轮叶轮并旋转。
- 1794 罗伯特街（Robert Street）为液体燃料发动机申请了专利。
- 1799年 由于油的热解，菲利普·勒邦收到了发光气体。 在1801年，提议将其用作燃气发动机的燃料。
- 1807 Francois Isaac de Rivaz-“在发动机中使用爆炸性材料作为能源”的专利。 在发展的基础上创建了“自航船员”。
- 1860年 艾蒂安·勒努瓦（Etienne Lenoir）首次通过创造一种由轻气体和空气的混合物提供动力的可行电动机，体现了他早期发明的现实。 该机制由外部电源产生的火花驱动。 本发明用于船上，但未安装在自行式机器上。
- 1861年 Alphonse Bo De Roche揭示了点火前燃料压缩的重要性，这有助于建立四冲程发动机的理论（吸，压缩，膨胀和释放燃烧）。
- 1877年 尼古拉斯·奥托（Nikolaus Otto）创造了首台12冲程四冲程发动机
- 1879年 卡尔·奔驰为二冲程发动机申请了专利。
- 1880年代。 奥格涅斯拉夫·科斯特罗维奇（Ogneslav Kostrovich），威廉·迈巴赫（Wilhelm Maybach）和戈特利布·戴姆勒（Gottlieb Daimler）正在同时开发内燃机的化油器改型，为批量生产做好准备。
除汽油发动机外，Trinkler Motor于1899年问世。 本发明是根据鲁道夫柴油机的发明原理运行的另一种类型的ICE（非压缩机高压油发动机）。 多年来，汽油和柴油动力装置都得到了改进，从而提高了效率。
internal内燃机的类型
根据设计的类型和内燃机的操作细节，根据以下几个标准进行分类：
- 按所用燃料的类型-柴油，汽油，天然气。
- 根据冷却原理-液体和空气。
- 根据气缸的位置-直列和V形。
- 通过制备燃料混合物的方法-化油器，气体和喷射（混合物在内燃机的外部形成）和柴油机（在内部）。
- 根据混合气着火的原理-带有强制引燃和自燃功能（通常用于柴油机组）。
发动机还具有特殊的设计和运行效率：
- 活塞，工作室位于气缸中。 值得考虑的是，这些ICE分为几个亚种：
- 化油器（化油器负责产生浓缩的工作混合物）；
- 喷射（混合物通过喷嘴直接流入进气歧管）；
- 柴油（由于燃烧室内产生高压而导致混合物着火）。
- 旋转活塞，其特征在于，由于转子以及轮廓的旋转，将热能转换为机械能。 转子的运动形状类似于8-ku，完全取代了活塞，正时和曲轴的功能。
- 燃气轮机，其中电动机由热能驱动，该热能是通过用形状类似于叶片的叶片旋转转子而获得的。 他驱动涡轮轴。
乍看之下，该理论似乎是可以理解的。 现在考虑动力总成的主要组成部分。
📌ICE设备
外壳设计包括以下组件：
- 气缸体
- 曲柄机构
- 气体分配机制；
- 用于供应和点燃可燃混合物并去除燃烧产物（废气）的系统。
要了解每个组件的位置，请考虑电动机的结构：
数字6表示圆柱体所在的位置。 它是ICE的关键组件之一。 缸体内有一个活塞，用数字7表示。它用连杆和曲轴固定（在图中分别用数字9和12表示）。 活塞在气缸内的上下移动会引起曲轴旋转运动的形成。 在曲柄的末端显示了一个飞轮，该飞轮在图中以数字10表示。这是轴均匀旋转所必需的。 气缸的上部装有一个带阀的密封头，用于吸入混合物和释放废气。 它们显示在数字5下。
由于凸轮轴凸轮（指定编号 14），或者更确切地说，它的传动元件（编号 15），阀门的打开成为可能。 凸轮轴的旋转由曲轴齿轮提供，用数字 13 表示。当活塞在气缸中自由移动时，它能够占据两个极限位置。
为了确保内燃机的正常运行，只能在正确的时间均匀地供应燃料混合物。 为了减少发动机的散热成本，并防止运动部件的过早磨损，请对它们进行机油润滑。
the内燃机原理
现代ICE的动力来自气缸内的易燃燃料以及由此产生的能量。 汽油和空气的混合物通过进气门供应（在许多发动机中，每个气缸两个）。 在同一位置，由于形成的火花而点燃 火花塞。 在小爆炸时，工作室中的气体膨胀，产生压力。 它驱动连接到cshm的活塞。
柴油运行原理相似，只是燃烧过程有所不同。 最初，气缸中的空气被压缩，从而使其加热。 在活塞在压缩冲程中到达TDC之前，喷嘴会喷射燃料。 由于热空气，燃料自行燃烧而没有火花。 此外，该过程与汽油发动机的修改相同。
KShM将活塞组的往复运动转换为旋转 曲轴。 扭矩传到飞轮，然后传到 手动或自动变速箱 最后-在驱动轮上。
活塞向上或向下移动时的过程称为节拍。 直到重复进行所有测量，才称为循环。
一个循环包括吸收，压缩，点燃以及所产生的气体，排气膨胀的过程。
电机有两种修改：
- 在推挽循环中，曲轴旋转一次，活塞下降并上升。
- 在四冲程循环中，曲轴将弯曲两次，并且活塞将完成四个完整的运动-它会降低，升高，降低，升高。
two二冲程发动机的工作原理
当驾驶员启动发动机时，启动器驱动飞轮，曲轴旋转，曲轴移动活塞。 当它到达BDC并开始上升时，工作室已经充满了可燃混合物。
在活塞的TDC中，它点燃并向下移动。 然后发生通风-废气被工作的可燃混合物的新部分置换。 取决于电机设备，吹扫可能以不同的方式发生。 修改之一包括在子活塞空间上升时在子活塞空间中填充，而在活塞下降时将其挤出到气缸的工作室中，从而排出燃烧产物。
在发动机的这种修改中，没有气门正时系统。 活塞本身打开/关闭入口/出口。
这样的电动机用于低功率技术，因为其中的气体交换是由于用另一部分的空气-燃料混合物代替了废气而发生的。 由于工作混合物与废气一起被部分清除，因此与四冲程同类产品相比，该改进的特点是增加了燃料消耗，并降低了功率。
这种内燃机的优点之一是在一个循环中摩擦较小，但同时它们的加热力更强。
a四冲程发动机的工作原理
大多数汽车和其他机动车辆都配备有四冲程发动机。 气体分配机构用于供应工作混合物和废气。 它通过皮带，链条或齿轮传动装置连接到曲轴皮带轮的正时驱动器驱动。
旋转 凸轮轴 升高/降低位于气缸上方的进气/排气门。 该机构提供用于供应可燃混合物和废气的相应阀的同步打开。
在此类发动机中，循环发生如下（例如，汽油ICE）：
- 在启动发动机时，启动器会转动飞轮，飞轮会驱动曲轴。 进气阀打开。 曲柄机构降低活塞的压力，从而在气缸中产生真空。 混合气有吸程。
- 从下止点向上移动，活塞压缩可燃混合物。 这是第二个措施-压缩。
- 当活塞位于上止点时，火花产生的火花点燃混合物。 由于爆炸，气体膨胀发生。 气缸中的压力过高会使活塞向下移动。 这是第三步-点火和膨胀（或工作行程）。
- 旋转的曲轴使活塞向上移动。 此时，凸轮轴打开排气门，上升的活塞通过排气门排出排气。 这是第四项措施-发布。
the内燃机辅助系统
没有现代的内燃机能够独立工作。 之所以如此，是因为必须将燃油从储气罐中输送到发动机，必须在正确的时间点火，并且为了使发动机不使废气“窒息”，必须及时将其清除。
旋转零件需要持续润滑。 由于燃烧过程中产生的高温，必须对发动机进行冷却。 这些伴随的过程不是由电动机本身提供的，因此内燃机与辅助系统一起工作。
📌点火系统
该辅助系统设计用于及时点燃具有相应活塞位置（压缩冲程中的TDC）的可燃混合物。 它用于汽油内燃机，由以下元素组成：
- 动力源 当电动机处于静止状态时，此功能由电池执行（如何启动汽车，如果电池没电，请阅读 单独的文章） 启动发动机后，它可以作为能源 发电机.
- 点火开关。 一种闭合电路以从电源为其供电的设备。
- 驱动器 大多数汽油车都有点火线圈。 在某些型号中，有多个这样的元素-每个火花塞上都有一个。 它们将来自电池的低压转换为高压电流，这是产生高质量火花所必需的。
- 配电断路器点火。 在化油器汽车中，这是一个分配器；在大多数其他汽车中，此过程由ECU控制。 这样的装置将电脉冲分配到各个火花塞。
system介绍系统
为了产生燃烧过程，必须结合三个因素：燃料，氧气和点火源。 如果点火系统需要执行放电操作，则进气系统会向发动机提供氧气，从而使燃料能够点火。
该系统包括：
- 进气口-吸入清洁空气的管道。 准入过程取决于引擎的修改。 在大气发动机中，通过在气缸中产生真空来吸入空气。 在涡轮增压模型中，增压器叶片的旋转增强了此过程，从而增加了电动机的功率。
- 空气过滤器旨在清洁灰尘和小颗粒的流动。
- 节气门-控制进入电动机的空气量的阀。 它可以通过踩下加速踏板或通过控制单元的电子装置进行调节。
- 进气歧管-连接到一条普通管道的管道系统。 在喷射发动机中，节气门安装在顶部，每个气缸沿燃油喷嘴安装。 在化油器版本中，化油器安装在进气歧管上，空气中与汽油混合。
除空气外，还必须向气缸供应燃料。 为此，燃料系统包括：
- 油箱
- 燃油管-气体或柴油燃料从油箱流到发动机的软管和管道；
- 化油器或喷油器（喷嘴系统喷射燃油）；
- 燃油泵将燃油从油箱泵送到化油器或其他用于混合燃油和空气的装置；
- 燃油滤清器，可清除杂物中的汽油或柴油。
如今，对发动机进行了许多修改，其中通过各种方法将工作混合物送入气缸。 在这些系统中有：
- 单次喷射（化油器原理，仅带喷嘴）；
- 分布式喷射（为每个气缸安装一个单独的喷嘴，在进气歧管通道中形成混合气）；
- 直接喷射（喷嘴将工作混合物直接喷射到气缸中）；
- 组合注射（结合直接注射和分布式注射的原理）
📌润滑系统
必须润滑金属零件的所有摩擦表面，以冷却并减少其磨损。 为了提供这种保护，电动机配备了润滑系统。 它还可以保护金属零件免受氧化并清除积碳。 润滑系统包括：
- 油底壳-机油所在的油箱;
- 产生压力的油泵，因此润滑剂会进入电动机的所有组件；
- 滤油器，用于捕集电动机运行时产生的任何颗粒；
- 一些车辆配备了机油冷却器，以进一步冷却电动机的润滑。
📌排气系统
高质量的排气系统可确保从气缸的工作室中排出废气。 现代汽车配备了排气系统，其中包括以下元素：
- 排气歧管，可抑制热废气的振动；
- 接收管，来自收集器的废气进入该接收管（例如，排气歧管由耐热金属制成）；
- 清除废气中有害元素的催化剂，使车辆符合环保标准；
- 谐振器-容量比主消声器略小，旨在降低排气速度；
- 主消音器，内部有隔板，隔板可改变废气的方向以降低其速度和噪音。
📌冷却系统
该附加系统使电动机可以正常运转而不会过热。 她支持 发动机工作温度当它被卷起来。 为了确保即使机器处于站立状态，该指示器也不会超出临界范围，该系统由以下部分组成：
- 冷却散热器由设计用于在冷却液和周围空气之间进行快速热交换的管和板组成；
- 例如，如果汽车处于交通拥堵且散热器未充分吹气的情况下，提供更大气流的风扇；
- 水泵，确保冷却剂循环，从而从气缸体的热壁上带走热量；
- 恒温器-发动机加热到工作温度后打开的阀（在其运行之前，冷却液以小圆圈循环，打开时，流体流过散热器）。
每个辅助系统的同步运行可确保内燃机的平稳运行。
📌发动机循环
循环是指在单个气缸中重复执行的动作。 四冲程电机配备了触发每个循环的机构。
在内燃机中，活塞沿着汽缸进行往复运动（上/下）。 连杆和连接在其上的曲柄将这种能量转换成旋转能量。 在一个动作中-当活塞从最低点到达顶部和后部时-曲轴绕其轴线旋转一圈。
为了使该过程不断发生，必须将空气-燃料混合物进入气缸，必须对其进行压缩和点火，还必须清除燃烧产物。 这些过程中的每一个都在一个曲轴旋转中进行。 这些动作称为酒吧。 四冲程中有四个：
- 进气或吸气。 在该冲程中，空气-燃料混合物被吸入气缸腔中。 它通过打开的进气门进入。 根据燃油系统的类型，汽油会在进气歧管中或在气缸中直接与空气混合，例如在柴油发动机中。
- 压缩。 此时，进气门和排气门均关闭。 活塞由于曲轴的曲柄向上运动，并且由于执行相邻气缸中的其他冲程而旋转。 在汽油发动机中，VTS被压缩到几个大气压（10-11），在柴油发动机中-超过20个大气压；
- 工作行程。 在活塞停在最高处的那一刻，压缩混合物使用火花塞发出的火花点燃。 在柴油发动机中，此过程略有不同。 在其中，空气被压缩得如此之多，以至于其温度跃升至柴油自身点燃的温度。 一旦燃料和空气的混合物发生爆炸，释放出的能量就无处可去，它使活塞向下移动。
- 燃烧产品发布。 为了用新鲜的可燃混合物部分充满燃烧室，必须清除因着火而形成的气体。 当活塞上升时，这发生在下一个冲程中。 此时，出口阀打开。 当活塞到达上止点时，关闭单独气缸中的循环（或一组冲程），然后重复该过程。
ICE的优缺点
迄今为止，内燃机的最佳发动机选择是ICE。 这些单位的优势包括：
- 易于维修；
- 长途旅行的盈利能力（取决于 它的体积);
- 大量的工作资源；
- 中等收入驾驶者的无障碍环境。
理想的电动机尚未创建，因此这些单元具有一些缺点：
- 单元和相关系统越复杂，维护成本就越高（例如-EcoBoost电机）；
- 需要对燃油供应系统，点火分配系统和其他系统进行微调，这需要一定的技能，否则发动机将无法高效运行（或根本无法启动）；
- 重量更大（与电动机相比）；
- 曲柄机构磨损。
尽管许多车辆都配备了其他类型的发动机（通过电牵引驱动的“清洁”汽车），但由于ICE的使用时间很长，它们仍将保持竞争力。 混合动力和电动版本的汽车正在普及，但是由于此类车辆的高昂成本和维护成本，普通驾驶员尚无法使用它们。
常见问题：
什么是内燃机？ 这是一种动力装置，在设计中设有封闭的燃烧室，在该燃烧室中产生热能（由于点燃燃料-空气混合物）并将其转换为机械能。
谁发明了内燃机？ 法国发明家埃文·勒诺瓦（Etven Lenoir）于1860年发现了世界上第一台内燃机的样本。 尼古拉斯·奥托（Nikolaus Otto）发明了第一台四冲程内燃机，根据该方案，所有动力单元都可以正常工作。
引擎由什么制成？ 最简单的内燃机由一个气缸体组成，其中装有曲柄连杆系统，一个气缸-活塞组，该气缸体的顶部覆盖有带有气体分配机构（凸轮轴和气门）的气缸盖，进气和排气系统，燃油和点火系统。
