St 2a. Spalovací motor – Konstrukce (část 1) | Pikabu

Moc děkuji za všechny komentáře, které k prvnímu dílu zůstaly, pokusím se jich co nejvíce zohlednit a zlepšit kvalitu svých příspěvků Bylo jich nečekaně hodně a jsem ráda, že téma, které jsem si vybrala, se ukázalo pro někoho zajímavé.

Malá odbočka – mnoho automobilových nadšenců si je více než dobře vědomo všeho, co popisuji, a zejména pro ty, které moje psaní příliš nezajímá, počínaje tímto příspěvkem použiji speciální štítek „automobilové základy“ (nic rozumnějšího mě nenapadlo, pokud máte lepší nápady, navrhněte své možnosti v komentářích) a můžete jej přidat k výjimkám. Nebudu používat tento tag, nebo jej nahradím jiným, když budu psát příspěvky o zajímavějších a/nebo vzácných technologiích.

Když jsem také přemýšlel o některých komentářích, rozhodl jsem se ve svých příspěvcích používat obrázky třetích stran, protože. To výrazně zlepší vaše porozumění tomu, o čem mluvím.

A bude to takhle hezčí, nejsem moc umělec a momentálně mám po ruce jen barvy.

Dnes bude příběh o spalovacím motoru, respektive příběh bude o jeho částech.

Pokud víceméně tušíte, z čeho se motor skládá, tento příspěvek klidně přeskočte, o nic nepřijdete, ale pravděpodobně ušetříte čas.

DŮLEŽITÉ. Tento příspěvek bude velmi dlouhý. Snažil jsem se po napsání vyhodit vše, co by mohlo nějak chybět, a i tak se to muselo rozdělit na více, ale myslím si, že pro posun kupředu je důležité definovat používanou terminologii a dát obecný přehled o tom, co je uvnitř enginu. Možná někdo namítne a řekne, že je důležitější nejprve zvážit princip, ale myslím, že stojí za to začít s tímto.

Když otevřeme kapotu moderního auta, často vidíme něco takového:

Vše je úhledné a pod víčky (samozřejmě to neplatí pro každého), ale nic není vidět ani zřetelné. Vyjmeme motor a sejmeme kryty.

Stále není nic jasné. Tak to rozebereme!

Okamžitě zvýrazněme ty části, které budou uvedeny v tomto záznamu, prozatím bez jmen.

Výše uvedené obrázky ukazují motor S8B65 V40, stejný, který byl nainstalován v BMW M3.

Nyní se v pár příspěvcích, obrazně řečeno, pokusíme dát tento motor zase dohromady (v hlavě).

Z hlediska principu činnosti motoru se zatím jednoduše shodneme na tom, že písty vykonávají při spalování paliva ve spalovacím prostoru vratný pohyb (tam a zpět). O tom, jak přesně se to stane, bude co nejdříve příspěvek o principu fungování 4-taktního spalovacího motoru. Nebo si základy můžete vyhledat sami vyhledáním informací na internetu a bez čekání na mě.

A v tomto příspěvku bych se rád zamyslel nad konstrukčními detaily, aby v budoucnu každý pochopil, co mám na mysli, když používám různé výrazy jako „ojnice“ či jiné, a nemusel pokaždé běhat na Wikipedii nebo Google.

Svým způsobem základ motoru je Blok válců (1), v něm se písty pohybují podél vodicích válců. Zbývající části jsou již připevněny k bloku.

Pohled na blok válců shora (vlevo) a zdola (vpravo)

Blok, Jedná se o jeden kus, většinou litinový, nebo v poslední době stále častěji hliník, s pouzdry nebo speciálním povlakem na stěnách válce. Objímka je druh vložky vyrobené z jiného materiálu uvnitř bloku. Vložka nebo další povlak je nezbytný, protože pokud jsou stěny válce ponechány z čistého hliníku, velmi rychle se opotřebují při kontaktu s tvrdším pístem

Hliníkový blok je lehčí, snáze se chladí (i když se déle zahřeje na provozní teplotu), ale vzhledem ke složitosti konstrukce je poněkud hůře opravitelný v případě rýhování (poškození povlaku) ve válcích nebo opotřebení jejich povrchů.

Obecně jsou hliníkové bloky technologicky vyspělejší a z hlediska spotřebitelského použití fungují dobře; teoreticky by měly být dokonce spolehlivější, ale jak ukázala praxe, na jejich základně není postaven motor s „milionovým výkonem“, a to je jeden z důvodů, proč se má za to, že starší vozy jsou spolehlivější. Stojí za zmínku, že staré motory s hliníkovými bloky byly spolehlivější než moderní (existují modely takových motorů, které jezdily za 300-500 tisíc), takže se jedná spíše o obecný trend trhu, snížení výrobních nákladů a v důsledku toho i kvality materiálů, takže se není třeba bát speciálně hliníkových bloků.

Kromě nosné funkce blok obsahuje olejové kanály, pro dodávání oleje na třecí plochy a topná tělesa, jakož i chladící plášť — kanály, kterými chladicí kapalina cirkuluje uvnitř motoru, izolovaná od všech ostatních kapalin a plynů. Chladicí kapalina odvádí přebytečné teplo a tím v důsledku termostat a dalších prvků chladicího systému je udržována provozní teplota motoru. Mechanický termostat vypadá takto:

Při zahřátí na určitou teplotu (kolem provozní teploty motoru) se „otevře“ a otevře cestu chladicí kapalině do okruhu s chladičem, kde se ochladí. V dnešní době se používá i elektronicky řízený termostat.

Nosná deska bloku válců (2) — Blok se nemusí skládat z jednoho dílu, ale může mít také nosnou desku, která je přišroubována zespodu a slouží jako podpěra pro klikový hřídel (10) (o tom později). Může nebo nemusí být přítomen v konstrukci motoru. Zlepšuje strukturální tuhost.

Olejová vana (3) (Olejová vana) pokrývá tuto strukturu zespodu a olej, který je v nepřetržitém oběhu, proudí do ní, odkud olejové čerpadlo (4)je pod tlakem přiváděn zpět do olejových kanálů. Paletu lze nainstalovat snímač tlaku oleje (5).

Existují i ​​systémy se „suchou jímkou“, ale i přes své výhody jsou dražší a používají se především v motorsportu. Podstatou takového systému je, že olej z jímky je čerpán do speciální mezinádrže, jejíž přívod nelze přerušit při prudké akceleraci v žádném směru, což je možné u běžného systému, kdy se např. působením odstředivé síly v zatáčce olej posune a nedostane se do nádrž na olej čerpadla (6) (skrze něj čerpadlo odebírá olej, který následně přečerpává do systému, bývá umístěno na nízkém místě v jímce) a zastavení přívodu oleje povede k velmi rychlému hladovění oleje a přehřátí třecích ploch a jejich následnému selhání.

Klikový mechanismus nutné převést lineární pohyb na kruhový pohyb.

písty (7) provádět vratné pohyby uvnitř válců a pomocí Šatunov (8), ke kterému jsou připojeny přes prsty (9), přenést tento pohyb na klikový hřídel (10).

Jak se to všechno točí dohromady, je vidět na tomto gifu z Wikipedie.

Písty mají velké množství parametrů, především souvisejících s jejich geometrií, které se u různých výrobců liší, a také v závislosti na výrobní metodě a použitých materiálech mohou písty odolat různému zatížení (z tohoto důvodu lidé, kteří se podílejí na zvyšování výkonu motoru, po dosažení určitého limitu, vyměňují písty a ojnice za zesílené, často kované, pokud zdroj „zásob“, tedy těch, které jsou instalovány v továrně, nestačí).

V této fázi pouze doplním, že samotné písty se přímo nedotýkají stěn válců, ale jsou vyráběny s malou mezerou (včetně rezervy na tepelnou roztažnost). Na pístu jsou škrabky na olej (11) и kompresní kroužky (12).

Škrabky oleje pomáhají odstranit přebytečný olej ze stěn válců při zpětném pohybu pístu směrem ke klikové hřídeli a zanechávají pouze nezbytnou mikroskopickou vrstvu.

Kompresní těsnění těsně přiléhají ke stěnám válce a podpoře komprese (tlak ve spalovacím prostoru) a tím zajištění chodu motoru.

spojovací tyč (8) je prvek, který spojuje píst (7) и klikový hřídel (10) a převádí lineární pohyby pístu na otáčení klikového hřídele.

Ojnice se skládá z

) Horní hlava ojnice — část spojující ojnici s pístem.

b) Spodní hlava ojnice — část spojující ojnici s klikovým hřídelem. Spodní hlava je odnímatelná a má kryt, který je zajištěn šrouby a mezi její vnitřní povrch a klikový hřídel je instalován ojniční ložiska (13), fungující jako kluzná ložiska. Vložky jsou potaženy speciálním materiálem, který snižuje tření.

c) Napájecí tyč, spojující hlavy ojnice.

Při demontáži motoru pro jakýkoli účel je také vhodné zvážit, že spodní kryt hlavy ojnice a samotná ojnice jsou zpočátku vyráběny společně jako jeden celek a teprve poté odděleny. Ve výsledku do sebe perfektně pasují, ale na ojnici nemůžete nainstalovat kryt z jiné ojnice, i když zvenku vše vypadá identicky. Je také důležité nezaměnit směr instalace.

klikový hřídel (10) má hlavní čepy, které jsou souosé s osou jejího otáčení, a čepy ojnice, které při otáčení opisují kružnici při pohledu od konce. Klikový hřídel je umístěn kořenové krčky na loži klikového hřídele (dosedací plocha klikového hřídele), umístěném na bloku, průchozí Hlavní ložiska (14) (fungují jako kluzná ložiska, podobně jako ojniční) a přitahují je víka klikové hřídele, popř. nosná deska bloku válců (2), pokud existuje, je přítomen v konstrukci motoru. NA na čepy ojnice upevněný spojovací tyče (8).

Vzdálenost čepů ojnice od osy otáčení určuje délku zdvihu pístu, tedy spolu s průměrem pístu určují pracovní objem motoru.

Například klikový hřídel kterékoli z variant motoru VAG 1.8t (vyrobený na bloku 06A) nastavuje zdvih pístu na 86.4 mm a jmenovitý průměr válce v tomto motoru je 81 mm, tyto válce jsou čtyři, pak můžeme vypočítat pracovní objem motoru a bude se rovnat

4*P*(40.5 mm^2)*86.4 mm, dostaneme 1.7799 litrů.

A kliková hřídel z modernějšího 2litrového motoru stejné firmy nastavuje zdvih pístu na 92.8 mm, průměr válce v takovém motoru je 82.5 mm, jsou také 4 válce

4*P*(41.25^2)*92.8, což se rovná 1.983 litru.

Je tedy patrné, že výrobci jsou při deklarování objemů motoru ve výbavových stupních mírně nedůvěřiví, protože 2.0 není 1.98, ačkoli specifikace stále uvádějí skutečné hodnoty. Zatracený marketing.

No, myslím, že stojí za to se v této fázi zastavit v rámci jednoho příspěvku, prozkoumali jsme hlavní prvky, které tvoří „spodní část“ motoru a umožňují přeměnu energie spáleného paliva na mechanickou práci.

Podle plánu v příštím čísle: Hlava válců, rozvodový řemen, zapalovací soustava, sání, výfuk, případně plynulý přechod na schéma činnosti motoru. Ale podívám se na výsledný objem, třeba z tohoto příspěvku jsem „vyhodil“ docela velké množství informací, abych to co nejvíce zredukoval.

A pro ty, kteří to dotáhli až do konce, je zde dotazník.

Jak hodnotíte velikost příspěvku? Osobně si myslím, že je to příliš dlouhé.

Měl by být menší? Možná by v budoucnu stálo za to psát krátké příspěvky pouze o jednom prvku? Poté bude možné poskytnout více informací o prvcích.

Také pravděpodobně budu v blízké budoucnosti bez internetu a nestihnu příspěvek dokončit, takže se příspěvek může objevit se zpožděním a nemohu uvést přesné datum.

Vznětový motor je jedním ze dvou nejběžnějších typů elektrocentrál pístového typu a svou konstrukcí se minimálně liší od benzinových úprav. Princip činnosti je založen na samovznícení paliva přiváděného pod vysokým tlakem do spalovacích komor.

Návrhové prvky

Dieselový motor je vybaven zesílenými ventily, které umožňují motoru efektivně fungovat při vysokém zatížení po dlouhou dobu. Proto hmotnost a rozměry dieselového agregátu výrazně převyšují obdobné parametry benzínového agregátu.

Mezi benzínovými a naftovými jednotkami je jeden zásadní rozdíl. Liší se způsobem tvorby směsi palivo-vzduch, jejím následným zapálením a procesem spalování. Zpočátku je do funkčních válců přiváděn proud čistého vzduchu; při stlačování se začíná zahřívat a dosahuje teploty blízké +700°C. Poté vstřikovače přivádějí palivovou směs do spalovací komory a zvýšená teplota podporuje rychlé samovznícení paliva. Během procesu spalování se ve válci vytváří přídavný tlak – proto vznětový motor během provozu vydává řadu charakteristických zvuků.

Zařízení

Vznětový motor patří mezi pístové spalovací motory. Díky tomu má podobnou strukturu jako benzinové instalace.

Blok válců

Je základem každého motoru. Používá se pro účely distribuce všech systémů a bloků elektrárny. Lze je od sebe odlišit třemi parametry:

• počet válců;
• schéma rozložení;
• způsob chlazení.

Běžnou možností je sudý počet instalovaných válců s maximální hodnotou 16. Nejčastěji se montují motory se 2 až 8 válci. Další důležitou součástí této jednotky je hlava válců (CH). S jeho pomocí vzniká uzavřený prostor, kde dochází k přímému spalování paliva.

Klikový mechanismus

Hlavním úkolem této jednotky je převést pohyb pístu uvnitř objímky z vratného pohybu na pohyb klikového hřídele, který je rotačního typu. Za hlavní prvek celého mechanismu je považována kliková hřídel, která je pohyblivě spojena s blokem válců, což v konečném důsledku zajišťuje otáčení hřídele.

Dalším důležitým prvkem je setrvačník, který je namontován na jednom konci klikové hřídele. Jeho hlavním účelem je rychlý přenos točivého momentu na další součásti vozidla. Na druhém konci klikového hřídele je upevněna řemenice s hnacím ozubeným kolem z rozvodu paliva.

Skupina pístů válce

Tento prvek je zodpovědný za proces spalování palivové směsi a následný přenos vzniklé energie za účelem dalších přeměn. Jednotka zahrnuje:

• válce nebo objímky;
• pístní čepy;
• plunžry nebo písty;
• spojovací tyče.

Spalovací komora je prostor uvnitř vložky válce, kde je na jedné straně upevněna hlava válce a na druhé píst. Hlavním požadavkem na tuto jednotku je zajištění těsnosti, pevnosti a odolnosti.

Systém distribuce paliva

Zodpovědný za včasnou dodávku palivové směsi do spalovacích komor s následným odstraněním všech spalin vzniklých během provozu z jednotky. Základem agregátu jsou dvě čerpadla, z nichž jedno je nízkotlaké a zajišťuje pohyb paliva z nádrže do motoru.

Druhé čerpadlo je palivové tlakové čerpadlo (FPP). Rozměry jsou výrazně širší než u prvního. Provádí funkce pro výpočet doby potřebné k vstřiku paliva a zajištění požadované úrovně tlaku vytvořeného ve spalovací komoře. Díky tomuto prvku a k němu připojeným vstřikovačům vykazuje vznětový motor tak působivé výkonové parametry a technické vlastnosti.

Mazací systém

Je nutné snížit tření mezi určitými částmi mechanismu a jinými částmi pohonné jednotky. Roli maziva plní různé oleje, ale i samotná motorová nafta pro jednotlivé komponenty.

Jednotka je vybavena speciálním olejovým čerpadlem, určitým počtem nádrží a dalším spojovacím potrubím.

Chladící systém

Provádí funkce pro udržení optimálního teplotního režimu nezbytného pro efektivní fungování všech komponent systému.

Principem činnosti systému je nucený odvod tepla ze všech mechanismů motoru a jejich dodatečné chlazení pomocí vzduchu nebo speciálních kapalin, jako je voda nebo nemrznoucí kapalina.

Turbína a mezichladič

Další uzly, které provádějí řadu důležitých akcí. Turbína umožňuje zvýšený tlak ve spalovací komoře, což má v konečném důsledku za následek zvýšení celkového výkonu motoru.

Aby bylo zajištěno dodatečné chlazení proudu vzduchu se zvýšenou účinností, používá se mezichladič, který se vytváří během provozu výkonového zařízení.

Elektrická zařízení

Právě díky přítomnosti automatizace a dalších ovládacích prvků lze dosáhnout vysoké účinnosti a produktivity elektrárny.

Zařízení pro sledování výkonu vám umožní sledovat proces provozu motoru a rychle identifikovat možné poruchy.

Princip činnosti

V závislosti na konstrukčních vlastnostech vznětového motoru může pracovat ve dvoudobém nebo čtyřdobém cyklu. Standardním principem činnosti klasické čtyřtaktní pohonné jednotky je sekvenční provádění řady akcí:

1. Vstup. Klikový hřídel se začíná otáčet v rozsahu 0–180°. V této fázi je do válce přiváděn vzduch.
2. Komprese. Poloha klikového hřídele se mění ze 180° na 360°. To umožňuje pístu pohybovat se v horní úvrati (TDC), což nakonec vede k silné kompresi vzduchu (16–25krát) ve válci.
3. Provozní stav a zahájení provozu. Klikový hřídel se začne pohybovat v rozsahu 350–540°. Palivo je vstřikováno do spalovací komory tryskami, kde se mísí se vzduchem a vznítí. Tento proces začíná o něco dříve, než píst dosáhne TDC.
4. Uvolnění. V této fázi klikový hřídel dokončí svůj pohyb a dosáhne rozsahu 540–720°. V důsledku toho se píst přesune do horní části válce a ze spalovací komory se začnou odvádět výfukové plyny. Po dokončení této fáze se celý cyklus opakuje.

Princip činnosti ve dvoudobém cyklu je odlišný. Jeho podstata spočívá v tom, že všechny úkony ke stlačování vzduchu na začátku práce jsou výrazně zkráceny. Píst uvolňuje výfukové plyny speciálními otvory přímo během pohybu, a ne v okamžiku dosažení daného bodu. Po návratu do výchozí polohy je píst propláchnut, jehož účelem je odstranění zbytkových jevů vznikajících při spalování.

Hlavní typy dieselových motorů

Hlavním parametrem používaným při klasifikaci dieselových jednotek je konstrukce spalovací komory. Podle tohoto ukazatele jsou dieselová zařízení charakterizována a rozdělena do dvou hlavních typů:

1. Motor s děleným spalovacím prostorem, ve kterém je palivo přiváděno přes speciální vířivou sekci. Je umístěn v hlavě válce a je spojen s válcem přes kanál. Tato součást systému umožňuje výrazně zvýšit úroveň vstřikování, což zvyšuje schopnost paliva samovznítit.
2. Motor s jednou spalovací komorou je jednodušší a spolehlivější konstrukce. Palivová směs vstupuje přímo do volného prostoru nad pístem, který funguje jako spalovací komora. Toto řešení umožňuje snížit spotřebu paliva a zvýšit spolehlivost a účinnost celého systému. Tento typ dieselových instalací je nejběžnější.

Instalace s nedělenou spalovací komorou získala zvláštní oblibu s příchodem systému Common Rail. Umožňuje získat optimální úroveň tlaku paliva, efektivně určit potřebné množství a čas vstřiku paliva pro následné spalování.

Výhody a nevýhody dieselových motorů

Popularita dieselových jednotek a úspěšná konkurence s benzínovými analogy je vysvětlena řadou jejich výhod. Mezi hlavní výhody patří:

• vysoká účinnost, schopná dosáhnout 40 % a u přeplňovaných jednotek se toto číslo zvyšuje o dalších 10–15 %;
• dobrý výkon, který je poskytován i při minimálních rychlostech, což umožňuje vozidlu rychle nabrat rychlost;
• ekologická bezpečnost, spalování paliva při vysokém tlaku výrazně snižuje množství výfukových plynů vypouštěných do životního prostředí;
• dlouhá životnost, převyšující výkon benzínových analogů téměř 2krát.

Mezi významné nevýhody lze zdůraznit vysoké náklady na vozidla vybavená dieselovými motory, které převyšují náklady na vozidla s benzínovými analogy o 10–25%. A druhou nevýhodou jsou vysoké provozní náklady, které se vysvětlují nutností pravidelné údržby naftových motorů.