Sisepõlemismootorite sordid: millised on sisepõlemismootorid
Kolb-sisepõlemismootor (sisepõlemismootor) on soojusmootor ja töötab põhimõttel, et põlemiskambris põletatakse kütuse ja õhu segu. Sellise seadme põhiülesanne on kütuse laengu põlemisenergia muundamine mehaaniliseks kasulikuks tööks.
Vaatamata üldisele tööpõhimõttele on tänapäeval suur hulk üksusi, mis erinevad üksteisest märkimisväärselt mitmete individuaalsete disainifunktsioonide tõttu. Selles artiklis räägime sellest, mis on sisepõlemismootorid ning millised on nende peamised omadused ja erinevused.
Artikli sisu
Sisepõlemismootorite tüübid
Alustame sellest, et sisepõlemismootor võib olla kahe- ja neljataktiline. Mis puutub automootoritesse, siis need seadmed on neljataktilised. Mootori tsüklid on järgmised:
- kütuse-õhu segu või õhu sissevõtt (olenevalt sisepõlemismootori tüübist);
- kütuse ja õhu segu kokkusurumine;
- kütuse laengu põlemine ja võimsustakt;
- heitgaaside väljastamine põlemiskambrist;
Sellel põhimõttel töötavad nii autodes kui ka muudes seadmetes laialdaselt kasutatavad bensiini- ja diisel-kolbmootorid. Märkimist väärivad ka gaasiküttel töötavad agregaadid, milles gaasikütust põletatakse sarnaselt diislikütusele või bensiinile.
Bensiini jõuallikad
Mis puudutab kolb-bensiinimootoreid, siis sellistel mootoritel on süütesüsteem töösegu süütamiseks sädemest. Selliste üksuste toitesüsteemid võivad olla karburaator või sissepritse (sissepritse).
Töösegu valmistamine karburaatori sisepõlemismootorites toimub karburaatoris, seejärel juhitakse sisselaskekollektorisse segatud bensiin ja õhk. Tänapäeval peetakse selliseid süsteeme aegunuks, kuna need ei suuda tagada mootorile korralikku keskkonnasõbralikkust ja tõhusust.
Sissepritsega sisepõlemismootorid on vastavalt toitesüsteemi konstruktsiooni tüübile monosissepritsega (ühe sissepritsega) või hajutatud sissepritsega süsteemid. Esimesel juhul eeldab skeem ainult ühe düüsi olemasolu, mis süstib kütust sisselaskekollektorisse. Portsissepritselahendustel on iga silindri jaoks eraldi otsik, mis paigaldatakse sisselaskeklappide kõrvale.
Selline toitesüsteem, eriti hajutatud sissepritse, võimaldab teil suurendada mootori võimsust, saavutades samal ajal kütusesäästlikkuse ja vähendades heitgaaside toksilisust. See on võimalik tänu tarnitava kütuse täpsele doseerimisele ECM (mootori elektrooniline juhtimissüsteem) kontrolli all.
Kütusevarustussüsteemide edasiarendamine tõi kaasa otsese (otsesissepritsega) mootorite ilmumise. Nende peamine erinevus eelkäijatest seisneb selles, et õhk ja kütus juhitakse põlemiskambrisse eraldi. Teisisõnu, pihusti ei paigaldata sisselaskeklappide kohale, vaid see paigaldatakse otse silindrisse.
See lahendus võimaldab teil kütust otse tarnida ja tarnimine ise on jagatud mitmeks etapiks (sissepritse). Selle tulemusena on võimalik saavutada kütuselaengu kõige tõhusam ja täielik põlemine, mootor saab võimaluse töötada lahja seguga (näiteks GDI perekonna mootorid), kütusekulu väheneb, heitgaaside toksilisus väheneb, jne.
Diiselmootorid
Diiselmootor töötab diislikütusel ja erineb oluliselt ka bensiinist. Peamine erinevus on sädesüütesüsteemi puudumine. Kütuse ja õhu segu süttimine diiselmootoris tuleneb kompressioonist.
Lihtsamalt öeldes surutakse silindrites õhku, mis soojeneb palju. Viimasel hetkel süstitakse diislikütus otse põlemiskambrisse, misjärel kuumutatud ja tugevalt kokkusurutud segu süttib iseenesest.
Kui võrrelda diisel- ja bensiinimootoriga sisepõlemismootoreid, siis diislit iseloomustab kõrgem kasutegur, parem kasutegur ja maksimaalne pöördemoment, mis on saadaval madalatel pööretel. Arvestades asjaolu, et diiselmootorid arendavad väntvõlli madalamatel pööretel rohkem veojõudu, ei pea praktikas sellist mootorit stardis “keerama”, samuti võib loota enesekindlale pikapile päris põhjast.
Selliste üksuste puuduste loendist võib aga välja tuua tundliku kütusesüsteemi, aga ka suurema kaalu ja väiksema kiiruse maksimaalse kiiruse režiimis. Fakt on see, et diiselmootor on algselt "madala kiirusega" ja sellel on bensiini sisepõlemismootoritega võrreldes madalam väntvõlli kiirus.
Diislitel on ka suurem mass, kuna survesüüte omadused toovad kaasa tõsisema koormuse sellise koostu kõikidele elementidele. Teisisõnu, diiselmootori osad on tugevamad ja raskemad. Samuti on diiselmootorid diislikütuse süüte- ja põlemisprotsessi tõttu mürarikkamad.
pöörlev mootor
Wankeli mootor (pöördkolbmootor) on põhimõtteliselt erinev jõujaam. Sellises sisepõlemismootoris tavalised silindris edasi-tagasi liikuvad kolvid lihtsalt puuduvad. Rootormootori põhielement on rootor.
Määratud rootor pöörleb mööda etteantud trajektoori. Roteerivad sisepõlemismootorid on bensiin, kuna selline konstruktsioon ei suuda tagada töösegu kõrget kokkusurumist.
Eeliste hulka kuuluvad kompaktsus, suur võimsus väikese töömahuga, aga ka võimalus kiiresti suurel kiirusel tsentrifuugida. Tänu sellele on sellise sisepõlemismootoriga autodel silmapaistvad kiirendusomadused.
Kui räägime miinustest, siis tasub esile tõsta märgatavalt vähenenud ressurssi võrreldes kolvisõlmedega, aga ka suurt kütusekulu. Samuti iseloomustab pöörlevat mootorit suurenenud toksilisus, see tähendab, et see ei vasta tänapäevastele keskkonnastandarditele.
hübriidmootor
Hübriidjõuallikas on tegelikult kombinatsioon kolb-bensiini- või diisel-sisepõlemismootorist ja elektrimootorist. Samuti on konstruktsioonis veoaku, mis toidab elektrimootorit.
Hübriid töötab maksimaalse kütusesäästu põhimõttel, see tähendab, et sisepõlemismootor lülitub sisse ainult teatud režiimides. Vaiksel sõidul paneb rattad pöörlema elektrimootor ning aku tühjenemisel ühendatakse sisepõlemismootor, vajalik on sõiduki intensiivne kiirendamine, koormused on üsna suured jne.
Samuti kasutatakse hübriidpaigaldise töötamise ajal aktiivselt energia taaskasutamise skeemi. Näiteks mootoriga pidurdamisel töötab generaator, mis laeb veoakut. Selline kahte tüüpi elektrijaamade kombinatsioon võimaldab saavutada kiirenduse dünaamika paranemise (eriti kui samaaegselt on kaasatud sisepõlemismootor ja elektrimootor), täheldatakse märkimisväärset kütusesäästu ja väikest mürgiste heitgaaside emissiooni.
Sisepõlemismootori paigutus ja tehnilised omadused
Samuti tasub lisada, et sisepõlemismootoreid on arvukalt, mis erinevad üksteisest silindrite paigutuse ja paigutuse poolest.
Fakt on see, et mootoriruumis on ruum piiratud, samas kui erinevatel autodel on vaja sellisesse ruumi mahutada ühe või teise silindrite arvuga seade.
Reeglina leiate enamiku masinate paigutuse järgi kõige sagedamini:
- reamootor;
- V-kujuline mootor;
- poksimootor;
Ridamootor tähendab, et kõik selle silindrid asuvad samal tasapinnal. Reas "neljad" (4-silindriline mootor) on kõige levinum sisepõlemismootori tüüp. Väga populaarsed on ka reas "kuued", mis vibreerivad vähem, neil on vastuvõetav võimsus, kuid selline mootor osutub üsna pikaks.
Teine võimalus on V-mootor. Sellise mootori silindrid asuvad kahel tasapinnal, mis meenutavad tähte "V". Sellisel sisepõlemismootoril on 6 või 8 silindrit (V6 või V8), kusjuures mootori pikkus on reasmootoriga võrreldes väiksem, kuigi laius loomulikult suureneb. Lisame ka, et tasapindade vahelist nurka nimetatakse tavaliselt kaldenurgaks.
Erilist tähelepanu väärib ka boksermootor. Tähelepanuväärne on, et see paigutus eeldab 180-kraadist kaldenurka. Tegelikult on silindrid ja kolvid üksteise vastas ning seadet ennast nimetatakse "bokseriks". Selline paigutus võimaldas vähendada poksija kõrgust, vähendada vibratsiooni taset, parandada kaalujaotust jne.
Lisame, et on nn VR-tüüpi mootoreid. Nende eripäraks on väike kaldenurk, mis võimaldab vähendada sisepõlemismootori mõõtmeid pikkuses ja laiuses. Mainimist väärivad ka võimsad W-mootorid. Need jõuallikad on mitme silindriga (näiteks W12) Mis puudutab paigutust, siis võib disain sisaldada korraga kolme silindrite rida, mis asuvad suure kaldenurga all.
Soovitame lugeda ka artiklit selle kohta, mis on boksermootor. Sellest artiklist saate teada seda tüüpi mootorite disainifunktsioonide, samuti peamiste eeliste ja puuduste kohta.
Teine võimalus on paigutada samad kolm silindrite rida, kusjuures kaldenurk on võimalikult minimeeritud (nagu VR-paigutuse puhul). Reeglina juurdus just viimane variant võimsatel premium-autodel, sportautodel ja soliidsetel linnamaasturitel. Fakt on see, et isegi nii paljude silindrite korral on mootor endiselt kompaktne.
Sisepõlemismootori peamised tehnilised parameetrid
Sisepõlemismootoritel on ka mitmeid konstruktiivselt paika pandud omadusi ja parameetreid. Lihtsamalt öeldes on asi nihkes, surveastmes, võimsuses ja pöördemomendis jne.
Tavalisele võhikule pakub suurimat huvi muidugi võimsuse ja pöördemomendi karakteristikud. Väntvõllil tekkiv pöördemoment näitab tegelikult, kui palju veojõudu ratastele üle kantakse.
Loomulikult, mida suurem on pöördemomendi indikaator, seda suurem on tõukejõud. Teisisõnu, kiirendamise dünaamika sõltub sellest indikaatorist. Mis puudutab mootori võimsust, siis see on väärtus, mis näitab ajaühikus tehtud tööd.
Pöördemomendi ja võimsuse suurendamine on võimalik kahel viisil:
- suurem töömaht;
- põletades rohkem kütuse-õhu segu;
Lihtsamalt öeldes räägime esimesel juhul põlemiskambri ja silindri mahu füüsilisest suurenemisest. Teine hõlmab õhu sundimist silindritesse rõhu all, et rohkem kütust põletada.
Suure mahuga võimsad mootorid on reeglina atmosfäärilised, st nad "imevad" kolbide liikumisest tekkiva vaakumi tõttu iseseisvalt silindritesse välisõhku. Väiksema mahuga võimsad seadmed on varustatud mehaaniliste kompressorite või turboülelaaduriga. Sellistes sisepõlemismootorites surutakse õhku sunniviisiliselt, see tähendab, et see siseneb põlemiskambrisse rõhu all.
Mis on tulemus
Nagu näete, annab ülaltoodud materjal üldise ettekujutuse sisepõlemismootoritest. Samal ajal võivad jõuallikad isegi üldist tööpõhimõtet arvesse võttes oluliselt erineda selliste näitajate poolest nagu paigutus, võimsus, pöördemoment, kütusekulu jne.
Soovitame lugeda ka artiklit selle kohta, mis on GDI mootor. Sellest artiklist saate teada seda tüüpi mootorite disainifunktsioonide, tööpõhimõtete ning plusside ja miinuste kohta.
Veelgi enam, isegi sarnase konstruktsiooniga mootoritel (näiteks neljasilindriline reasmootor) võib silindri kohta olla erinev sisselaske- ja väljalaskeklappide arv (näiteks 8- ja 16-klapilised mootorid).
Mõnel sisepõlemismootoril kasutatakse vajaliku võimsuse saamiseks muudetava klapiajastussüsteemi koos turboülelaaduriga, teistel aga täpselt sama töömahu ja paigutusega mootoritel sellised lahendused puuduvad.
Sel põhjusel on konkreetse mootori jõudluse objektiivseks hindamiseks erinevatel pööretel ja mitte väntvõllil, vaid ratastel vaja dünol teha spetsiaalseid keerukaid mõõtmisi.
