ICE - چیست؟ موتور احتراق داخلی: ویژگی ها، طرح

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

اغراق نیست اگر بگوییم که امروزه اکثر وسایل خودکششی با استفاده از اصول عملکردی مختلف به موتورهای احتراق داخلی با طرح های مختلف مجهز شده اند. در هر صورت اگر از حمل و نقل جاده ای صحبت کنیم. در این مقاله نگاهی دقیق تر به ICE خواهیم داشت. چیست، این واحد چگونه کار می کند، مزایا و معایب آن چیست، با خواندن آن خواهید فهمید.

اصل عملکرد موتورهای احتراق داخلی

اصل اصلی کار یک موتور احتراق داخلی بر این واقعیت استوار است که سوخت (جامد، مایع یا گاز) در حجم کاری اختصاص داده شده در داخل خود واحد می سوزد و انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند.

مخلوط کاری که وارد سیلندرهای چنین موتوری می شود فشرده می شود. پس از احتراق آن، با کمک دستگاه های خاص، فشار اضافی گازها ایجاد می شود و پیستون سیلندرها را مجبور می کند به موقعیت اولیه خود بازگردند. اینگونه ایجاد می شودیک چرخه کاری ثابت که انرژی جنبشی را با کمک مکانیسم های خاص به گشتاور تبدیل می کند.

امروزه یک دستگاه موتور احتراق داخلی می تواند سه نوع اصلی داشته باشد:

• موتور دو زمانه که اغلب به عنوان سبک شناخته می شود؛
• یونیت قدرت 4 زمانه برای رتبه بندی قدرت و راندمان بالاتر؛
• واحدهای توربین گاز با ویژگی‌های توان افزایش یافته.

علاوه بر این، اصلاحات دیگری در مدارهای اصلی وجود دارد که خواص خاصی از این نوع نیروگاه ها را بهبود می بخشد.

مزایای موتورهای احتراق داخلی

برخلاف واحدهای قدرتی که به محفظه خارجی نیاز دارند، موتورهای احتراق داخلی مزایای قابل توجهی دارند. موارد اصلی عبارتند از:

• اندازه بسیار جمع و جورتر؛
• رتبه بندی قدرت بالاتر؛
• مقادیر بازده بهینه.

در مورد موتور احتراق داخلی باید توجه داشت که این وسیله ای است که در بیشتر موارد امکان استفاده از انواع سوخت را فراهم می کند. این می تواند بنزین، سوخت دیزل، گاز طبیعی یا مایع، نفت سفید و حتی چوب معمولی باشد.

چنین تطبیق پذیری به این مفهوم موتور محبوبیت شایسته، فراگیر و رهبری واقعاً جهانی داده است.

خلاصه تاریخی

به طور کلی پذیرفته شده است که تاریخچه موتور احتراق داخلی به زمانی برمی گردد که فرانسوی دی ریواس موتور پیستونی را در سال 1807 ایجاد کرد.واحدی که از هیدروژن در حالت تجمع گازی به عنوان سوخت استفاده می کرد. و اگرچه دستگاه ICE از آن زمان تاکنون دستخوش تغییرات و اصلاحات قابل توجهی شده است، ایده های اصلی این اختراع امروزه همچنان مورد استفاده قرار می گیرد.

نخستین موتور احتراق داخلی چهار زمانه در سال 1876 در آلمان روشن شد. در اواسط دهه 80 قرن نوزدهم، کاربراتوری در روسیه ساخته شد که امکان عرضه بنزین به سیلندرهای موتور را فراهم می کرد.

و در پایان قرن قبل از گذشته، مهندس مشهور آلمانی رودولف دیزل ایده احتراق یک مخلوط قابل احتراق تحت فشار را پیشنهاد کرد که به طور قابل توجهی ویژگی های قدرت موتورهای احتراق داخلی و شاخص های راندمان را افزایش داد. واحدهایی از این نوع، که قبلاً چیزهای زیادی را رها کرده بودند. از آن زمان، توسعه موتورهای احتراق داخلی عمدتاً در مسیر بهبود، نوسازی و معرفی پیشرفت‌های مختلف بوده است.

انواع و انواع اصلی موتورهای احتراق داخلی

با این وجود، بیش از 100 سال سابقه این نوع واحدها امکان توسعه چندین نوع اساسی نیروگاه با احتراق داخلی سوخت را فراهم کرده است. آنها نه تنها در ترکیب مخلوط کاری مورد استفاده، بلکه در ویژگی های طراحی با یکدیگر متفاوت هستند.

موتورهای بنزینی

همانطور که از نام آن پیداست واحدهای این گروه از انواع بنزین به عنوان سوخت استفاده می کنند.

به نوبه خود، چنین نیروگاه هایی معمولاً به دو گروه بزرگ تقسیم می شوند:

• کاربراتور. در چنین دستگاه هایی، سوختمخلوط قبل از ورود به سیلندرها با توده های هوا در دستگاه مخصوص (کاربراتور) غنی می شود. سپس با جرقه الکتریکی مشتعل می شود. از برجسته ترین نمایندگان این نوع می توان به مدل های VAZ اشاره کرد که موتور احتراق داخلی آنها برای مدت طولانی منحصراً از نوع کاربراتوری بود.
• انژکتور. این سیستم پیچیده تری است که در آن سوخت از طریق منیفولد و انژکتورهای ویژه به سیلندرها تزریق می شود. این می تواند هم به صورت مکانیکی و هم از طریق یک دستگاه الکترونیکی خاص رخ دهد. سیستم های تزریق مستقیم Common Rail پربازده ترین در نظر گرفته می شوند. تقریباً روی همه خودروهای مدرن نصب شده است.

موتورهای بنزینی تزریقی مقرون به صرفه‌تر هستند و راندمان بالاتری دارند. با این حال، هزینه چنین واحدهایی بسیار بالاتر است، و نگهداری و بهره برداری به طور قابل توجهی دشوارتر است.

موتورهای دیزل

در طلوع وجود واحدهایی از این دست، اغلب می شد یک جوک در مورد موتور احتراق داخلی شنید که این دستگاهی است که مانند اسب بنزین می خورد، اما بسیار کندتر حرکت می کند. با اختراع موتور دیزل، این شوخی تا حدی اهمیت خود را از دست داد. عمدتاً به این دلیل که دیزل قادر است با سوختی با کیفیت بسیار پایین تر کار کند. و این یعنی بسیار ارزانتر از بنزین.

تفاوت اساسی اصلی بین یک موتور احتراق داخلی دیزل، عدم احتراق اجباری مخلوط سوخت است. سوخت دیزل به سیلندرها با خاصیت تزریق می شودنازل ها و قطرات جداگانه سوخت به دلیل نیروی فشار پیستون مشتعل می شوند. موتور دیزل در کنار مزایا، معایبی نیز دارد. از جمله موارد زیر است:

• قدرت بسیار کمتر در مقایسه با نیروگاه های بنزینی؛
• ابعاد بزرگ و ویژگی های وزن؛
• مشکل شروع در شرایط آب و هوایی شدید و آب و هوا؛
• کشش ناکافی و تمایل به تلفات غیر قابل توجیه نیرو، به ویژه در سرعت های نسبتاً بالا.

علاوه بر این، تعمیر یک موتور احتراق داخلی نوع دیزل معمولاً بسیار پیچیده تر و پرهزینه تر از تنظیم یا بازیابی عملکرد یک واحد بنزینی است.

موتورهای گازی

علی رغم ارزان بودن گاز طبیعی مورد استفاده به عنوان سوخت، ساخت موتورهای احتراق داخلی که با گاز کار می کنند به طور نامتناسبی پیچیده تر است که منجر به افزایش قابل توجه هزینه کل واحد، نصب و راه اندازی آن در خاص.

در نیروگاه هایی از این نوع، گاز مایع یا طبیعی از طریق سیستم گیربکس، منیفولد و نازل مخصوص وارد سیلندرها می شود. مخلوط سوخت به همان روشی که در واحدهای بنزینی کاربراتوری احتراق می شود - با کمک جرقه الکتریکی که از شمع می آید، مشتعل می شود.

انواع ترکیبی موتورهای احتراق داخلی

افراد کمی در مورد سیستم های ترکیبی ICE می دانند. چیست و کجا استفاده می شود؟

البته این مربوط به هیبرید مدرن نیستوسایل نقلیه ای که هم با سوخت و هم با موتور الکتریکی کار می کنند. موتورهای احتراق داخلی ترکیبی معمولاً چنین واحدهایی نامیده می شوند که عناصر اصول مختلف سیستم های سوخت را ترکیب می کنند. برجسته ترین نماینده خانواده چنین موتورهایی کارخانه های گازوئیل هستند. در آنها، مخلوط سوخت تقریباً به همان روشی که در واحدهای گازی وارد بلوک موتور احتراق داخلی می شود. اما سوخت نه با کمک تخلیه الکتریکی از یک شمع، بلکه با بخشی از سوخت دیزل مشتعل می شود، همانطور که در موتورهای دیزل معمولی اتفاق می افتد.

سرویس و تعمیر موتورهای احتراق داخلی

علی رغم تنوع نسبتاً گسترده ای از تغییرات، همه موتورهای احتراق داخلی طرح ها و نمودارهای اولیه مشابهی دارند. با این وجود، برای انجام تعمیر و نگهداری با کیفیت بالا و تعمیر موتورهای احتراق داخلی، لازم است ساختار آن را به طور کامل بشناسیم، اصول کار را درک کرده و بتوانیم مشکلات را شناسایی کنیم. برای انجام این کار، البته، لازم است که طراحی موتورهای احتراق داخلی در انواع مختلف را به دقت مطالعه کنید تا خودتان هدف قطعات، مجموعه ها، مکانیسم ها و سیستم های خاص را درک کنید. این آسان نیست، اما بسیار هیجان انگیز است! و مهمتر از همه، چیز درست است.

به ویژه برای ذهن های کنجکاو که می خواهند به طور مستقل تمام اسرار و اسرار تقریباً هر وسیله نقلیه ای را درک کنند، یک نمودار شماتیک تقریبی از موتور احتراق داخلی در عکس بالا نشان داده شده است.

بنابراین، ما متوجه شدیم که این واحد قدرت چیست.