Que significa motor de combustion interna. Motor de combustión interna - la historia de la creación. Cómo funciona el motor - animación

En el dispositivo del motor, el pistón es un elemento clave del proceso de trabajo. El pistón está hecho en forma de un vaso hueco de metal, ubicado con un fondo esférico (cabeza del pistón) hacia arriba. La parte de la guía del pistón, también conocida como faldón, tiene ranuras poco profundas diseñadas para sujetar los anillos del pistón en ellas. El propósito de los anillos de pistón es garantizar, en primer lugar, la estanqueidad del espacio superior del pistón, donde, durante el funcionamiento del motor, la mezcla de gasolina y aire se quema instantáneamente y el gas en expansión resultante no podría, habiendo redondeado la falda, precipitarse debajo el pistón En segundo lugar, los anillos evitan que el aceite debajo del pistón ingrese al espacio sobre el pistón. Por lo tanto, los anillos del pistón actúan como sellos. El anillo de pistón inferior (inferior) se llama anillo raspador de aceite, y el anillo superior (superior) se llama compresión, es decir, proporciona un alto grado de compresión de la mezcla.

Cuando una mezcla de aire y combustible o combustible ingresa al cilindro desde un carburador o inyector, el pistón la comprime a medida que se mueve hacia arriba y se enciende por una descarga eléctrica de la bujía (en un motor diesel, la mezcla se enciende automáticamente debido a compresión repentina). Los gases de combustión resultantes tienen un volumen mucho mayor que la mezcla de combustible original y, al expandirse, empujan bruscamente el pistón hacia abajo. Por lo tanto, la energía térmica del combustible se convierte en un movimiento alternativo (hacia arriba y hacia abajo) del pistón en el cilindro.

A continuación, debe convertir este movimiento en rotación del eje. Esto sucede de la siguiente manera: dentro de la falda del pistón hay un dedo en el que se fija la parte superior de la biela, esta última se fija de manera pivotante en la manivela del cigüeñal. El cigüeñal gira libremente. cojinetes de empuje que se encuentran en el cárter del motor Combustión interna. Cuando el pistón se mueve, la biela comienza a girar el cigüeñal, desde donde se transmite el par a la transmisión y, más adelante a través del sistema de engranajes, a las ruedas motrices.

Especificaciones del motor Especificaciones del motor Al moverse hacia arriba y hacia abajo, el pistón tiene dos posiciones, que se denominan puntos muertos. Punto muerto superior (TDC) es el momento de máxima elevación de la cabeza y todo el pistón hacia arriba, después de lo cual comienza a moverse hacia abajo; punto muerto inferior (BDC) - la posición más baja del pistón, después de lo cual el vector de dirección cambia y el pistón se precipita hacia arriba. La distancia entre TDC y BDC se denomina carrera del pistón, el volumen de la parte superior del cilindro con el pistón en TDC forma la cámara de combustión, y el volumen máximo del cilindro con el pistón en BDC se denomina volumen total del cilindro. La diferencia entre el volumen total y el volumen de la cámara de combustión se denomina volumen de trabajo del cilindro.
El volumen de trabajo total de todos los cilindros de un motor de combustión interna se indica en las características técnicas del motor, expresadas en litros, por lo tanto, en la vida cotidiana se denomina cilindrada del motor. Segundo la característica más importante de cualquier motor de combustión interna es la relación de compresión (CC), definida como el cociente de dividir el volumen total por el volumen de la cámara de combustión. Para motores de carburador, SS varía de 6 a 14, para motores diesel, de 16 a 30. Es este indicador, junto con el tamaño del motor, lo que determina su potencia, eficiencia y combustión completa de la mezcla de combustible y aire, lo que afecta el toxicidad de las emisiones durante el funcionamiento del motor.
La potencia del motor tiene una designación binaria: en caballos de fuerza (hp) y en kilovatios (kW). Para convertir unidades entre sí se aplica un coeficiente de 0,735, es decir, 1 hp. = 0,735 kilovatios.
El ciclo de trabajo de un motor de combustión interna de cuatro tiempos está determinado por dos revoluciones del cigüeñal: media vuelta por carrera, que corresponde a una carrera del pistón. Si el motor es monocilíndrico, se observa irregularidad en su funcionamiento: una fuerte aceleración de la carrera del pistón durante la combustión explosiva de la mezcla y su desaceleración a medida que se acerca a BDC y más. Para detener esta irregularidad, se instala un disco de volante masivo con una gran inercia en el eje fuera de la carcasa del motor, por lo que el momento de rotación del eje en el tiempo se vuelve más estable.

El principio de funcionamiento del motor de combustión interna.
Un automóvil moderno, sobre todo, es impulsado por un motor de combustión interna. Hay muchos motores de este tipo. Se diferencian en volumen, número de cilindros, potencia, velocidad de rotación, combustible utilizado (motores de combustión interna diesel, gasolina y gas). Pero, en principio, el dispositivo del motor de combustión interna, al parecer.
¿Cómo funciona un motor y por qué se llama motor de combustión interna de cuatro tiempos? Yo entiendo acerca de la combustión interna. El combustible se quema dentro del motor. ¿Y por qué 4 ciclos del motor, qué es? De hecho, hay motores de dos tiempos. Pero en los automóviles se usan muy raramente.
Se llama motor de cuatro tiempos porque su trabajo se puede dividir en cuatro partes iguales en el tiempo. El pistón pasará a través del cilindro cuatro veces, dos veces hacia arriba y dos veces hacia abajo. La carrera comienza cuando el pistón está en su punto más bajo o más alto. Para los automovilistas-mecánicos, esto se denomina punto muerto superior (TDC) y punto muerto inferior (BDC).
Primera carrera - carrera de admisión

El primer golpe, también conocido como admisión, comienza en TDC (punto muerto superior). Descendiendo, el pistón succiona la mezcla de aire y combustible en el cilindro. La operación de esta carrera se produce con la válvula de admisión abierta. Por cierto, hay muchos motores con múltiples válvulas de admisión. Su número, tamaño y tiempo que pasan en estado abierto pueden afectar significativamente la potencia del motor. Hay motores en los que, dependiendo de la presión sobre el pedal del acelerador, se produce un aumento forzado del tiempo de apertura de las válvulas de admisión. Esto se hace para aumentar la cantidad de combustible absorbido que, una vez encendido, aumenta la potencia del motor. El coche, en este caso, puede acelerar mucho más rápido.

El segundo golpe es el golpe de compresión.

La siguiente carrera del motor es la carrera de compresión. Después de que el pistón alcanza su punto más bajo, comienza a subir, comprimiendo así la mezcla que ingresó al cilindro en la carrera de admisión. La mezcla de combustible se comprime al volumen de la cámara de combustión. ¿Qué tipo de cámara es esta? El espacio libre entre la parte superior del pistón y la parte superior del cilindro cuando el pistón está en el punto muerto superior se denomina cámara de combustión. Las válvulas están completamente cerradas durante esta carrera del motor. Cuanto más apretados estén cerrados, mejor será la compresión. De gran importancia, en este caso, el estado del pistón, cilindro, anillos de pistón. Si hay espacios grandes, entonces una buena compresión no funcionará y, en consecuencia, la potencia de dicho motor será mucho menor. La compresión se puede verificar con un dispositivo especial. Por la magnitud de la compresión, se puede sacar una conclusión sobre el grado de desgaste del motor.

Tercer ciclo - carrera de trabajo

El tercer ciclo es de trabajo, se inicia desde TDC. Se llama trabajador por una razón. Después de todo, es en este ciclo que ocurre una acción que hace que el automóvil se mueva. En este punto, el sistema de encendido entra en juego. ¿Por qué se llama así este sistema? Sí, porque es responsable de encender la mezcla de combustible comprimida en el cilindro en la cámara de combustión. Funciona de manera muy simple: la vela del sistema da una chispa. Para ser justos, vale la pena señalar que la chispa se emite en la bujía unos pocos grados antes de que el pistón alcance el punto más alto. Estos grados, en un motor moderno, son regulados automáticamente por el "cerebro" del automóvil.
Después de que el combustible se enciende, se produce una explosión: aumenta bruscamente de volumen, lo que obliga al pistón a moverse hacia abajo. Las válvulas en esta carrera del motor, como en la anterior, están en estado cerrado.

La cuarta medida es la medida de liberación.

El cuarto golpe del motor, el último es el escape. Habiendo alcanzado el punto inferior, después de la carrera de trabajo, la válvula de escape comienza a abrirse en el motor. Puede haber varias válvulas de este tipo, así como válvulas de admisión. Al subir, el pistón elimina los gases de escape del cilindro a través de esta válvula, lo ventila. El grado de compresión en los cilindros, la eliminación completa de los gases de escape y la cantidad requerida de mezcla de aire y combustible de admisión dependen de la operación precisa de las válvulas.

Después del cuarto compás, es el turno del primero. El proceso se repite cíclicamente. ¿Y debido a qué ocurre la rotación: el funcionamiento del motor de combustión interna en los 4 tiempos, lo que hace que el pistón suba y baje en los tiempos de compresión, escape y admisión? El hecho es que no toda la energía recibida en el ciclo de trabajo se dirige al movimiento del automóvil. Parte de la energía se utiliza para hacer girar el volante. Y él, bajo la influencia de la inercia, tuerce cigüeñal motor, moviendo el pistón durante el período de ciclos "sin trabajo".

Mecanismo de distribución de gas

El mecanismo de distribución de gas (GRM) está diseñado para inyección de combustible y gases de escape en motores de combustión interna. El mecanismo de distribución de gas en sí se divide en una válvula inferior, cuando el árbol de levas está en el bloque de cilindros, y una válvula superior. El mecanismo de válvulas en cabeza implica la ubicación del árbol de levas en la cabeza. bloque cilíndrico(cabeza de cilindro). También existen mecanismos alternativos de distribución de gas, como un sistema de tiempo de manga, un sistema desmodrómico y un mecanismo de fase variable.
Para motores de dos tiempos, el mecanismo de distribución de gas se lleva a cabo utilizando puertos de admisión y escape en el cilindro. Para motores de cuatro tiempos, el sistema de válvulas en cabeza más común, que se analizará a continuación.

dispositivo de tiempo
En la parte superior del bloque de cilindros se encuentra la culata (culata) con el árbol de levas, válvulas, empujadores o balancines ubicados en ella. La polea de transmisión del árbol de levas se saca de la culata. Para evitar fugas aceite de motor debajo de la tapa de la válvula, se instala un sello de aceite en el cuello del árbol de levas. La propia tapa de válvulas está montada sobre una junta resistente al aceite y la gasolina. La correa o cadena de distribución se desgasta en la polea del árbol de levas y es impulsada por el engranaje del cigüeñal. Los rodillos tensores se utilizan para tensar la correa, las “zapatas” tensoras se utilizan para la cadena. Generalmente correa de distribución se accionan la bomba del sistema de refrigeración por agua, el eje intermedio para el sistema de encendido y el accionamiento de la bomba de alta presión de la bomba de combustible de alta presión (para versiones diésel).
Desde el lado opuesto árbol de levas por transmisión directa o por correa, puede ser accionada reforzador de vacío, dirección asistida o alternador de coche.

El árbol de levas es un eje con levas mecanizadas en él. Las levas están ubicadas a lo largo del eje para que durante la rotación, en contacto con los levantaválvulas, se presionen exactamente de acuerdo con los ciclos de funcionamiento del motor.
Hay motores con dos árboles de levas (DOHC) y una gran cantidad de válvulas. Como en el primer caso, las poleas son accionadas por una sola correa dentada y cadena. Cada árbol de levas cierra un tipo de válvula de admisión o de escape.
La válvula es presionada por un balancín (primeras versiones de motores) o un empujador. Hay dos tipos de empujadores. El primero son los empujadores, donde el espacio está regulado por cuñas, el segundo son los empujadores hidráulicos. El empujador hidráulico suaviza el golpe a la válvula debido al aceite que hay en ella. No es necesario ajustar el espacio entre la leva y la parte superior del empujador.

El principio de funcionamiento del cronometraje.

Todo el proceso de distribución de gas se reduce a la rotación sincronizada del cigüeñal y el árbol de levas. Además de abrir las válvulas de admisión y escape en cierta posición de los pistones.
Para colocar con precisión el árbol de levas en relación con el cigüeñal, marcas de instalación. Antes de ponerse la correa de distribución, las marcas se combinan y fijan. Luego se coloca la correa, las poleas se "liberan", después de lo cual los rodillos tensores tensan la correa.
Cuando la válvula se abre con un balancín, sucede lo siguiente: el árbol de levas "gira" sobre el balancín, que presiona la válvula, después de pasar por la leva, la válvula se cierra bajo la acción del resorte. Las válvulas en este caso están dispuestas en forma de v.
Si se usan empujadores en el motor, entonces el árbol de levas se ubica directamente sobre los empujadores, durante la rotación, presionando sus levas sobre ellos. La ventaja de tal sincronización es el bajo nivel de ruido, el bajo precio y la mantenibilidad.
EN transmisión por cadena Todo el proceso de distribución de gas es el mismo, solo que al ensamblar el mecanismo, la cadena se coloca en el eje junto con la polea.

mecanismo de manivela

El mecanismo de manivela (en lo sucesivo abreviado como KShM) es un mecanismo de motor. El propósito principal del cigüeñal es convertir los movimientos alternativos de un pistón cilíndrico en movimientos de rotación del cigüeñal en un motor de combustión interna y viceversa.

dispositivo KShM
Pistón

El pistón tiene la forma de un cilindro hecho de aleaciones de aluminio. La función principal de esta parte es convertirse en Trabajo mecánico cambio en la presión del gas, o viceversa - acumulación de presión debido al movimiento alternativo.
El pistón es un fondo, cabeza y faldón plegados juntos, que funcionan perfectamente diferentes funciones. La cabeza del pistón de forma plana, cóncava o convexa contiene una cámara de combustión. La cabeza tiene ranuras cortadas donde anillos de pistón(compresión y rascador de aceite). Los anillos de compresión evitan que el gas penetre en el cárter del motor, y los anillos rascadores de aceite del pistón ayudan a eliminar el exceso de aceite de las paredes internas del cilindro. Hay dos protuberancias en la falda, que proporcionan la ubicación del pasador del pistón que conecta el pistón a la biela.

Una biela de acero estampado o forjado (raramente titanio) tiene juntas giratorias. La función principal de la biela es transferir la fuerza del pistón al cigüeñal. El diseño de la biela asume la presencia de una cabeza superior e inferior, así como una biela con una sección en I. La cabeza superior y las protuberancias contienen un pasador de pistón giratorio ("flotante"), mientras que la cabeza inferior es plegable, lo que permite una estrecha conexión con el muñón del eje. Tecnología moderna la división controlada de la cabeza inferior permite una alta precisión de conexión de sus partes.

El volante está montado en el extremo del cigüeñal. Hoy en día, los volantes de inercia de dos masas se utilizan ampliamente y tienen la forma de dos discos interconectados elásticamente. La corona del volante está directamente involucrada en el arranque del motor a través del motor de arranque.

Bloque y culata

El bloque de cilindros y la culata son de hierro fundido (raramente aleaciones de aluminio). El bloque de cilindros está provisto de camisas de enfriamiento, camas para cigüeñal y árbol de levas, así como puntos de fijación para dispositivos y conjuntos. El propio cilindro actúa como guía para los pistones. La culata contiene una cámara de combustión, canales de entrada y salida, orificios roscados especiales para bujías, casquillos y asientos prensados. La estanqueidad de la conexión del bloque de cilindros con la culata se proporciona con una junta. Además, la culata se cierra con una tapa estampada y, por regla general, se instala una junta de goma resistente al aceite entre ellos.

En general, el pistón, la camisa del cilindro y la biela forman el cilindro o grupo cilindro-pistón del mecanismo de manivela. Los motores modernos pueden tener hasta 16 o más cilindros.

Motor de combustión interna- un motor en el que el combustible se quema directamente en la cámara de trabajo ( adentro ) motor. El motor de combustión interna convierte la energía térmica de la combustión del combustible en trabajo mecánico.

• no tiene elementos adicionales de transferencia de calor: el combustible mismo forma el fluido de trabajo;
• más compacto, ya que no tiene un número de unidades adicionales;
• más fácil;
• mas economico;
• consume combustible, que tiene parámetros muy estrictamente definidos (volatilidad, punto de inflamación de los vapores, densidad, calor de combustión, octanaje o número de cetano), ya que de estas propiedades depende el propio rendimiento del motor de combustión interna.

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✪ motor casero(HIELO)

✪ 150 veces reproducción a cámara lenta del motor de combustión interna.

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✪ Disposición general del motor de combustión interna

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historia de la creacion

En 1807, el inventor franco-suizo François Isaac de Rivaz construyó el primer motor de pistón, a menudo llamado motor de rivaz. El motor funcionaba con hidrógeno gaseoso y tenía elementos de diseño que desde entonces se han incluido en prototipos ICE posteriores: un grupo de pistones y encendido por chispa. Todavía no había un mecanismo de manivela en el diseño del motor.

El primer motor práctico de combustión interna de gas de dos tiempos fue diseñado por el mecánico francés Etienne Lenoir en 1860. La potencia era de 8,8 kW (11,97 l. s.). El motor era una máquina horizontal monocilíndrica. Acción doble, que funcionaba con una mezcla de aire y gas ligero con encendido por chispa eléctrica de una fuente externa. Un mecanismo de manivela apareció en el diseño del motor. La eficiencia del motor no superó el 4,65%. A pesar de las deficiencias, el motor Lenoir recibió cierta distribución. Utilizado como motor de barco.

Después de familiarizarse con el motor Lenoir, en el otoño de 1860, el destacado diseñador alemán Nikolaus August Otto y su hermano construyeron una copia del motor de gas Lenoir y en enero de 1861 solicitaron una patente para un motor de combustible líquido basado en el motor de gas Lenoir. motor al Ministerio de Comercio de Prusia, pero la solicitud fue rechazada. En 1863 creó un motor de combustión interna atmosférico de dos tiempos. El motor tenía una disposición de cilindros verticales, encendido por llama abierta y una eficiencia de hasta el 15%. Desplazado el motor Lenoir.

En 1876, Nikolaus August Otto construyó un motor de combustión interna de gasolina de cuatro tiempos más avanzado.

En 1885, los ingenieros alemanes Gottlieb Daimler y Wilhelm Maybach desarrollaron un motor de carburador de gasolina ligero. Daimler y Maybach lo utilizaron para construir su primera motocicleta en 1885 y en 1886 su primer automóvil.

El primer tractor práctico propulsado por un motor de combustión interna fue el tractor de tres ruedas de nivel estadounidense de 1902 de Dan Alborn. Se construyeron unas 500 de estas máquinas ligeras y potentes.

Casi simultáneamente en Alemania, por orden de la URSS y según el proyecto del profesor Yu. V. Lomonosov, por instrucciones personales de V. I. Lenin, en 1924, se construyó la locomotora diésel Eel2 (originalmente Yue001) en la planta alemana de Esslingen ( anteriormente Kessler) cerca de Stuttgart.

Tipos de motores de combustión interna

Si el combustible es inflamable, el destello se produce antes de que el pistón alcance el PMS. Esto, a su vez, hará que el pistón gire el cigüeñal en la dirección opuesta, un fenómeno llamado parpadeo inverso.

El índice de octano es una medida del porcentaje de isooctano en una mezcla de heptano-octano y refleja la capacidad de un combustible para resistir la autoignición cuando se somete a temperatura. Los combustibles de mayor octanaje permiten que un motor de alta compresión funcione sin la tendencia a autoencenderse y detonar y, por lo tanto, tienen una mayor relación de compresión y una mayor eficiencia.

inyección de gasolina

Además, existe un método de formación de la mezcla mediante la inyección de gasolina en el colector de admisión o directamente en el cilindro mediante boquillas rociadoras (inyector). Existen sistemas de inyección monopunto (single injection), e inyección distribuida de diversos tipos mecánicos y sistemas electronicos. En los sistemas de inyección mecánica, el combustible se dosifica mediante un mecanismo de émbolo-palanca con posibilidad de ajuste electrónico de la composición de la mezcla. En los sistemas electrónicos, la formación de la mezcla se lleva a cabo utilizando bloque electronico unidad de control (ECU) que controla los inyectores eléctricos de gasolina.

Diésel, encendido por compresión

El motor diesel se caracteriza por el encendido del combustible sin el uso de bujía. Una parte del combustible se inyecta a través de la boquilla en el aire calentado en el cilindro por compresión adiabática (a una temperatura que supera la temperatura de ignición del combustible). En el proceso de inyección de la mezcla de combustible, se rocía y luego aparecen centros de combustión alrededor de gotas individuales de la mezcla de combustible, a medida que se inyecta la mezcla de combustible, se quema en forma de antorcha. Dado que los motores diesel no están sujetos al fenómeno de detonación característico de los motores de encendido por chispa, en ellos son aceptables relaciones de compresión más altas (hasta 26), lo que, combinado con una combustión prolongada, que proporciona una presión constante del proceso de trabajo, tiene un efecto beneficioso sobre la eficiencia de este tipo de motores, que puede superar el 50% en el caso de grandes motores marinos.

Los motores diesel son más lentos y tienen más torque en el eje. Además, algunos motores diésel grandes están adaptados para funcionar con combustibles pesados, como el fuel oil. El arranque de los grandes motores diésel se realiza, por regla general, mediante un circuito neumático con suministro de aire comprimido o, en el caso de grupos electrógenos diésel, desde un generador eléctrico acoplado, que actúa como motor de arranque durante el arranque.

Contrariamente a la creencia popular, los motores modernos, tradicionalmente llamados motores diésel, no funcionan en el ciclo diésel, sino en el ciclo Trinkler-Sabate con un suministro de calor mixto.

Las desventajas de los motores diesel se deben a las peculiaridades del ciclo de operación: mayor estrés mecánico, que requiere una mayor resistencia estructural y, como resultado, un aumento en sus dimensiones, peso y costo debido a un diseño complicado y el uso de más costoso materiales Además, los motores diesel debido a la combustión heterogénea se caracterizan por las inevitables emisiones de hollín y un mayor contenido de óxidos de nitrógeno en los gases de escape.

motores de gasolina

Un motor que quema como combustible hidrocarburos, que se encuentran en estado gaseoso en condiciones normales:

• mezclas de gases licuados - almacenados en un cilindro bajo presión de vapor saturado (hasta 16 atm). La fase líquida evaporada en el evaporador o la fase de vapor de la mezcla pierde gradualmente presión en el reductor de gas hasta acercarse a la presión atmosférica, y es succionada por el motor hacia el colector de admisión a través de un mezclador de aire-gas o inyectada en el colector de admisión por medio de inyectores eléctricos. El encendido se realiza con la ayuda de una chispa que salta entre los electrodos de la vela.
• gases naturales comprimidos - almacenados en un cilindro bajo una presión de 150-200 atm. El diseño de los sistemas de energía es similar a los sistemas de energía de gas licuado, la diferencia es la ausencia de un evaporador.
• gas generador - un gas obtenido al convertir combustible sólido en combustible gaseoso. Como combustibles sólidos se utilizan:

gas-diesel

La porción principal del combustible se prepara, como en una de las variedades de motores de gas, pero no se enciende con una vela eléctrica, sino con una porción de encendido de combustible diesel inyectado en el cilindro, de manera similar a un motor diesel.

Pistón rotativo

Propuesto por el inventor Wankel a principios del siglo XX. La base del motor es un rotor triangular (pistón), que gira en una cámara especial en forma de 8, que realiza las funciones de pistón, cigüeñal y distribuidor de gas. Este diseño permite realizar cualquier ciclo diésel de 4 tiempos, Stirling u Otto sin el uso de un mecanismo especial de distribución de gas. En una revolución, el motor realiza tres ciclos completos de trabajo, lo que equivale al funcionamiento de un motor de pistón de seis cilindros. Fue construido en serie por NSU en Alemania (automóvil RO-80), VAZ en la URSS (VAZ-21018 Zhiguli, VAZ-416, VAZ-426, VAZ-526), ​​​​Mazda en Japón (Mazda RX-7, Mazda RX-8). A pesar de su simplicidad fundamental, tiene una serie de importantes dificultades de diseño que dificultan mucho su implementación generalizada. Las principales dificultades están asociadas con la creación de sellos duraderos y viables entre el rotor y la cámara y con la construcción del sistema de lubricación.

En Alemania, a finales de los años 70 del siglo XX, hubo un chiste: "Vendo la NSU, doy dos ruedas, un faro y además 18 motores de repuesto en buen estado".

• RCV es un motor de combustión interna, cuyo sistema de distribución de gas se implementa debido al movimiento del pistón, que realiza movimientos alternativos, pasando alternativamente por los tubos de admisión y escape.

Motor de combustión combinado

• - un motor de combustión interna, que es una combinación de máquinas alternativas y de paletas (turbina, compresor), en el que ambas máquinas están involucradas en la implementación del proceso de trabajo en un grado comparable. Un ejemplo de un motor de combustión interna combinado es un motor de pistón con impulsor de turbina de gas (turbo). El ingeniero soviético, profesor A. N. Shelest, hizo una gran contribución a la teoría de los motores combinados.

turbocompresor

El tipo más común de motores combinados es un pistón con turbocompresor. Un turbocompresor o turbocompresor (TK, TN) es un supercargador que es impulsado por los gases de escape. Obtuvo su nombre de la palabra "turbina" (fr. turbina del lat. turbo - torbellino, rotación). Este dispositivo consta de dos partes: una rueda de rotor de turbina impulsada por los gases de escape y un compresor centrífugo fijado en los extremos opuestos de un eje común. El chorro del fluido de trabajo (en este caso, gases de escape) actúa sobre las palas fijadas alrededor de la circunferencia del rotor y las pone en movimiento junto con el eje, que está hecho solidario con el rotor de la turbina de una aleación cercana al acero aleado. En el eje, además del rotor de la turbina, se fija un rotor compresor hecho de aleaciones de aluminio que, cuando el eje gira, permite que el aire sea "bombeado" bajo presión en los cilindros del motor de combustión interna. Así, como resultado de la acción de los gases de escape sobre los álabes de la turbina, el rotor de la turbina, el eje y el rotor del compresor giran simultáneamente. El uso de un turbocompresor junto con un intercooler (intercooler) permite el suministro de aire más denso a los cilindros del motor de combustión interna (en los motores turboalimentados modernos, este es exactamente el esquema utilizado). A menudo, cuando se utiliza un turbocompresor en un motor, se habla de la turbina sin mencionar el compresor. El turbocompresor es de una sola pieza. Es imposible utilizar la energía de los gases de escape para suministrar una mezcla de aire a presión a los cilindros de un motor de combustión interna utilizando únicamente una turbina. La inyección es proporcionada por esa parte del turbocompresor, que se llama compresor.

En De marcha en vacío, a bajas revoluciones, el turbocompresor produce poca potencia y es impulsado por una pequeña cantidad de gases de escape. En este caso, el turbocompresor es ineficiente y el motor funciona casi igual que sin sobrealimentación. Cuando se requiere una salida de potencia mucho mayor de un motor, aumentan sus RPM, así como la holgura del acelerador. Siempre que haya suficiente gas de escape para hacer girar la turbina, se alimenta mucho más aire a través del colector de admisión.

La turboalimentación permite que el motor funcione de manera más eficiente porque el turbocompresor utiliza la energía de los gases de escape que, de otro modo, se desperdiciaría (en su mayoría).

Sin embargo, existe una limitación tecnológica conocida como “turbo lag” (“turbo lag”) (a excepción de los motores con dos turbocompresores, pequeño y grande, cuando un TC pequeño funciona a bajas velocidades y uno grande a altas velocidades, juntos proporcionando la cantidad requerida de mezcla de aire a los cilindros o cuando se usa una turbina de geometría variable, los deportes de motor también usan la aceleración forzada de la turbina usando un sistema de recuperación de energía). La potencia del motor no aumenta instantáneamente debido a que se tardará un cierto tiempo en cambiar la velocidad de un motor con cierta inercia, y también a que cuanto mayor sea la masa de la turbina, más tiempo tardará en gírelo y cree presión, suficiente para aumentar la potencia del motor. Además, el aumento de la presión de escape hace que los gases de escape transfieran parte de su calor a las partes mecánicas del motor (este problema lo resuelven parcialmente los fabricantes de motores de combustión interna japoneses y coreanos al instalar un sistema adicional de enfriamiento del turbocompresor con anticongelante).

Ciclos de funcionamiento de los motores de combustión interna de pistón

Los motores alternativos de combustión interna se clasifican por el número de ciclos en el ciclo de trabajo en dos tiempos y cuatro tiempos.

El ciclo de trabajo de los motores de combustión interna de cuatro tiempos toma dos vueltas completas del cigüeñal o 720 grados de rotación del cigüeñal (PKV), que consta de cuatro ciclos separados:

1. consumo,
2. compresión de carga,
3. trazo de trabajo y
4. liberación (escape).

El cambio en los ciclos de trabajo lo proporciona un mecanismo especial de distribución de gas, la mayoría de las veces está representado por uno o dos árboles de levas, un sistema de empujadores y válvulas que proporcionan directamente un cambio de fase. Algunos motores de combustión interna han utilizado manguitos de carrete (Ricardo) para este propósito, que tienen lumbreras de entrada y/o escape. La comunicación de la cavidad del cilindro con los colectores en este caso fue proporcionada por los movimientos radiales y rotacionales del manguito del carrete, abriendo el canal deseado con ventanas. Debido a las peculiaridades de la dinámica de los gases: la inercia de los gases, el tiempo de ocurrencia del viento de gas, la admisión, la carrera de potencia y las carreras de escape en un ciclo real de cuatro tiempos se superponen, esto se llama superposición de sincronización de válvulas. Cuanto mayor sea la velocidad de funcionamiento del motor, mayor será la superposición de fases y cuanto mayor sea, menor será el par del motor de combustión interna por bajas revoluciones. Por lo tanto, los motores de combustión interna modernos utilizan cada vez más dispositivos que le permiten cambiar la sincronización de las válvulas durante el funcionamiento. Particularmente adecuados para este propósito son los motores con control de válvula solenoide (BMW, Mazda). Los motores de relación de compresión variable (SAAB AB) también están disponibles para una mayor flexibilidad.

Motores de dos tiempos tienen muchas opciones de diseño y una amplia variedad de sistemas estructurales. El principio básico de cualquier motor de dos tiempos es el desempeño por parte del pistón de las funciones de un elemento de distribución de gas. El ciclo de trabajo consta, estrictamente hablando, de tres ciclos: la carrera de trabajo, que se extiende desde el punto muerto superior ( TDC) hasta 20-30 grados hasta el punto muerto inferior ( TNM), purga, que en realidad combina admisión y escape, y compresión, que dura de 20 a 30 grados después de BDC a TDC. Purga, desde el punto de vista de la dinámica de gases, Unión debil ciclo de dos tiempos. Por un lado, es imposible asegurar la separación completa de la carga fresca y los gases de escape, por lo que la pérdida de la mezcla fresca es inevitable, literalmente volando hacia el tubo de escape(si el motor de combustión interna es diesel, estamos hablando de pérdida de aire), en cambio, la carrera de potencia no dura media vuelta, sino menos, lo que de por sí reduce la eficiencia. Al mismo tiempo, no se puede aumentar la duración del importantísimo proceso de intercambio de gases, que en un motor de cuatro tiempos ocupa la mitad del ciclo de trabajo. Es posible que los motores de dos tiempos no tengan ningún sistema de distribución de gas. Sin embargo, si no hablamos de motores baratos simplificados, un motor de dos tiempos es más complicado y costoso debido al uso obligatorio de un ventilador o un sistema de presurización, el aumento del estrés térmico de los CPG requiere materiales más costosos para pistones, anillos , camisas de cilindro. El desempeño por parte del pistón de las funciones del elemento de distribución de gas obliga a que su altura no sea inferior a la carrera del pistón + la altura de las ventanas de purga, lo que no es crítico en un ciclomotor, pero hace que el pistón sea significativamente más pesado incluso a potencias relativamente bajas. . Cuando la potencia se mide en cientos de caballos de fuerza, el aumento de la masa del pistón se convierte en un factor muy serio. La introducción de manguitos de distribuidor de carrera vertical en los motores Ricardo fue un intento de hacer posible reducir el tamaño y el peso del pistón. El sistema resultó ser complicado y costoso en ejecución, a excepción de la aviación, tales motores no se usaron en ningún otro lugar. Las válvulas de escape (con barrido de válvula de flujo directo) tienen el doble de densidad de calor en comparación con las válvulas de escape de cuatro tiempos y peores condiciones para la eliminación de calor, y sus asientos tienen un contacto directo más prolongado con los gases de escape.

El más simple en términos de orden de operación y el más complejo en términos de diseño es el sistema Koreyvo, presentado en la URSS y Rusia, principalmente por motores diesel de locomotoras diesel de la serie D100 y motores diesel de tanque KhZTM. Dicho motor es un sistema simétrico de dos ejes con pistones divergentes, cada uno de los cuales está conectado a su propio cigüeñal. Así, este motor tiene dos cigüeñales sincronizados mecánicamente; el que está conectado a los pistones de escape está por delante de la admisión por 20-30 grados. Debido a este avance, se mejora la calidad de la evacuación, que en este caso es de flujo directo, y se mejora el llenado del cilindro, ya que las ventanas de escape ya están cerradas al final de la evacuación. En los años 30 y 40 del siglo XX, se propusieron esquemas con pares de pistones divergentes: en forma de diamante, triangulares; Había motores diesel de aviación con tres pistones radialmente divergentes, de los cuales dos eran de admisión y uno de escape. En la década de 1920, Junkers propuso un sistema de eje único con bielas largas conectadas a los dedos de los pistones superiores con balancines especiales; el pistón superior transmitía fuerzas al cigüeñal mediante un par de largas bielas, y había tres cigüeñales por cilindro. También había pistones cuadrados de las cavidades de barrido en los balancines. Los motores de dos tiempos con pistones divergentes de cualquier sistema tienen, básicamente, dos inconvenientes: en primer lugar, son muy complejos y grandes, y en segundo lugar, los pistones de escape y los manguitos en el área de las ventanas de escape tienen una tensión térmica importante y una tendencia para sobrecalentar Los anillos de los pistones de escape también sufren esfuerzos térmicos, son propensos a la coquización y a la pérdida de elasticidad. Estas características hacen que el diseño de tales motores sea una tarea no trivial.

Los motores de depuración de válvulas de flujo directo están equipados con un árbol de levas y válvulas de escape. Esto reduce significativamente los requerimientos de materiales y ejecución de la GPC. La admisión se realiza a través de las ventanillas de la camisa del cilindro, abiertas por el pistón. Así es como se ensamblan la mayoría de los motores diésel de dos tiempos modernos. El área de la ventana y el manguito en la parte inferior se enfrían en muchos casos con aire de carga.

En los casos en que uno de los requisitos principales para el motor es reducir su costo, se utilizan diferentes tipos purga de la ventana de la ventana del contorno de la cámara del cigüeñal - bucle, bucle alternativo (deflector) en varias modificaciones. Para mejorar los parámetros del motor, se utilizan una variedad de técnicas de diseño: una longitud variable de los canales de admisión y escape, el número y la ubicación de los canales de derivación pueden variar, se utilizan carretes, cortadores de gas giratorios, mangas y cortinas que cambian el altura de las ventanas (y, en consecuencia, los momentos del inicio de la admisión y el escape). La mayoría de estos motores están refrigerados por aire de forma pasiva. Sus desventajas son la calidad relativamente baja del intercambio de gases y la pérdida de la mezcla combustible durante la purga; en presencia de varios cilindros, las secciones de las cámaras del cigüeñal deben separarse y sellarse, el diseño del cigüeñal se vuelve más complicado y más caro.

En el que el motor siempre funciona de forma óptima.

Además, un motor de combustión interna necesita un sistema de potencia (para suministrar combustible y aire, preparando una mezcla de combustible y aire), un sistema de escape (para eliminar los gases de escape) y también es indispensable un sistema de lubricación (diseñado para reducir las fuerzas de fricción en mecanismos del motor, protegen las piezas del motor de la corrosión, así como junto con el sistema de refrigeración para mantener las condiciones térmicas óptimas), sistemas de refrigeración (para mantener las condiciones térmicas óptimas del motor), sistema de arranque (se utilizan métodos de arranque: arranque eléctrico, con el ayuda de un motor de arranque auxiliar, neumático, con la ayuda de la fuerza muscular humana), sistema de encendido (para encender la mezcla aire-combustible, usado en motores de encendido por chispa).

Características tecnológicas de la fabricación.

El procesamiento de orificios en varias partes, incluidas las partes del motor (orificios de culata (culata), camisas de cilindro, orificios en el cigüeñal y cabezas de pistón de bielas, orificios de engranajes), etc., están sujetos a altos requisitos. Se utilizan tecnologías de rectificado y bruñido de alta precisión.

Puede hacer sus preguntas sobre el tema del artículo presentado dejando su comentario en la parte inferior de la página. Le responderá el Director General Adjunto de la Mustang Driving School para Asuntos Académicos Docente de nivel medio superior, candidato de ciencias técnicas Kuznetsov Yuri Alexandrovich

Parte 1. MOTOR Y SUS MECANISMOS

El motor es una fuente de energía mecánica.

La gran mayoría de los vehículos utilizan un motor de combustión interna.

Un motor de combustión interna es un dispositivo en el que la energía química de un combustible se convierte en trabajo mecánico útil.

Los motores de combustión interna de automóviles se clasifican:

Por tipo de combustible utilizado:

Líquido ligero (gas, gasolina),

Líquido pesado ( combustible diesel).

Motores de gasolina

Carburador de gasolina.Mezcla aire-combustiblesiendo preparado en carburador o en el múltiple de admisión usando boquillas rociadoras (mecánicas o eléctricas), luego la mezcla se alimenta al cilindro, se comprime y luego se enciende usando una chispa que salta entre los electrodos velas .

inyección de gasolinaLa mezcla se produce inyectando gasolina en el colector de admisión o directamente en el cilindro mediante boquillas rociadoras. boquillas ( inyector ov). Existen sistemas de inyección monopunto y distribuida de diversos sistemas mecánicos y electrónicos. En los sistemas de inyección mecánica, el combustible se dosifica mediante un mecanismo de émbolo-palanca con posibilidad de ajuste electrónico de la composición de la mezcla. En los sistemas electrónicos, la formación de la mezcla se realiza bajo el control de una unidad de control electrónico (ECU) por inyección que controla las válvulas eléctricas de gasolina.

motores de gasolina

El motor quema hidrocarburos en estado gaseoso como combustible. Más a menudo motores de gasolina Yo trabajo con propano, pero hay otros que funcionan con asociados (petróleo), licuados, de alto horno, generador y otro tipo de combustibles gaseosos.

Diferencia fundamental motores de gas de gasolina y diesel a una mayor relación de compresión. El uso de gas permite evitar el desgaste excesivo de las piezas, ya que los procesos de combustión de la mezcla aire-combustible ocurren de manera más correcta debido al estado inicial (gaseoso) del combustible. Además, los motores de gas son más económicos, ya que el gas es más barato que el petróleo y más fácil de extraer.

Las ventajas indudables de los motores de gas incluyen la seguridad y la falta de humo del escape.

Por sí mismos, los motores de gas rara vez se producen en masa, la mayoría de las veces aparecen después de la conversión de los motores de combustión interna tradicionales, equipándolos con equipos especiales de gas.

Motores diesel

El combustible diesel especial se inyecta en un punto determinado (antes de llegar al punto muerto superior) en el cilindro debajo alta presión a través de la boquilla. La mezcla combustible se forma directamente en el cilindro a medida que se inyecta el combustible. El movimiento del pistón en el cilindro provoca el calentamiento y posterior encendido de la mezcla de aire y combustible. Los motores diesel son de baja velocidad y se caracterizan por un alto par en el eje del motor. Una ventaja añadida motor diesel es que, a diferencia de los motores de encendido por chispa, no necesita electricidad para funcionar (en motores diesel automotrices sistema eléctrico se usa solo para botar) y, como resultado, tiene menos miedo al agua.

Según el método de encendido:

De una chispa (gasolina),

De compresión (diesel).

Según el número y disposición de los cilindros:

en línea,

Opuesto,

V - figurativo,

VR - figurativo,

W - figurativo.

motor en linea

Este motor se conoce desde el comienzo mismo de la construcción de motores de automóviles. Los cilindros están dispuestos en una fila perpendicular al cigüeñal.

Dignidad:sencillez de diseño

Defecto:con un gran número de cilindros se obtiene un conjunto muy largo, que no puede colocarse transversalmente al eje longitudinal del vehículo.

motor bóxer

Los motores opuestos horizontalmente tienen un espacio libre más bajo que los motores en línea o en V, lo que reduce el centro de gravedad de todo el vehículo. El peso ligero, el diseño compacto y el diseño simétrico reducen el momento de guiñada del vehículo.

motor en V

Para reducir la longitud de los motores, en este motor los cilindros están dispuestos en un ángulo de 60 a 120 grados, pasando el eje longitudinal de los cilindros por el eje longitudinal del cigüeñal.

Dignidad:motor relativamente corto

Defectos:el motor es relativamente ancho, tiene dos cabezas separadas del bloque, mayor costo de fabricación, un desplazamiento demasiado grande.

motores de realidad virtual

En busca de una solución de compromiso para el rendimiento de los motores para turismos de clase media, se les ocurrió la creación de motores VR. Seis cilindros a 150 grados forman un motor relativamente estrecho y generalmente corto. Además, dicho motor tiene solo una cabeza de bloque.

W-motores

En los motores de la familia W, dos filas de cilindros en la versión VR están conectadas en un motor.

Los cilindros de cada fila se colocan en un ángulo de 150 entre sí, y las filas de cilindros en sí se ubican en un ángulo de 720.

Un motor de automóvil estándar consta de dos mecanismos y cinco sistemas.

Mecanismos del motor

mecanismo de manivela,

Mecanismo de distribución de gas.

Sistemas de motor

Sistema de refrigeración,

Sistema de lubricación,

Sistema de suministros,

Sistema de encendido,

Sistema de liberación de los gases trabajados.

mecanismo de manivela

El mecanismo de manivela está diseñado para convertir el movimiento alternativo del pistón en el cilindro en el movimiento de rotación del cigüeñal del motor.

El mecanismo de manivela consta de:

Bloque de cilindros con cárter,

culatas,

paleta caja del cigüeñal,

Pistones con anillos y dedos,

Shatunov,

cigüeñal,

Volante.

Bloque cilíndrico

Es una pieza fundida de una sola pieza que combina los cilindros del motor. En el bloque de cilindros hay superficies de apoyo para instalar el cigüeñal, la culata generalmente está unida a la parte superior del bloque, la parte inferior es parte del cárter. Así, el bloque de cilindros es la base del motor, sobre el que se cuelgan el resto de piezas.

Fundido por regla general, de hierro fundido, con menos frecuencia, aluminio.

Los bloques hechos de estos materiales no son de ninguna manera equivalentes en sus propiedades.

Por lo tanto, el bloque de hierro fundido es el más rígido, lo que significa que, en igualdad de condiciones, soporta el mayor grado de fuerza y ​​es el menos sensible al sobrecalentamiento. La capacidad calorífica del hierro fundido es aproximadamente la mitad que la del aluminio, lo que significa que un motor con un bloque de hierro fundido se calienta a la temperatura de funcionamiento más rápido. Sin embargo, el hierro fundido es muy pesado (2,7 veces más pesado que el aluminio), propenso a la corrosión y su conductividad térmica es unas 4 veces menor que la del aluminio, por lo que el motor con cárter de hierro fundido tiene un sistema de refrigeración más intenso.

Los bloques de cilindros de aluminio son más ligeros y más frescos, pero en este caso hay un problema con el material del que están hechas las paredes de los cilindros directamente. Si los pistones de un motor con dicho bloque están hechos de hierro fundido o acero, desgastarán las paredes del cilindro de aluminio muy rápidamente. Si los pistones están hechos de aluminio blando, simplemente se "agarrarán" con las paredes y el motor se atascará instantáneamente.

Los cilindros en un bloque de motor pueden ser parte de la fundición del bloque de cilindros o ser casquillos de reemplazo separados que pueden ser "húmedos" o "secos". Además de formar parte del motor, el bloque de cilindros tiene funciones adicionales, como la base del sistema de lubricación: a través de los orificios en el bloque de cilindros, el aceite se suministra bajo presión a los puntos de lubricación y en los motores. refrigeración líquida la base del sistema de enfriamiento: a través de orificios similares, el líquido circula a través del bloque de cilindros.

Las paredes de la cavidad interior del cilindro también sirven como guías para el pistón cuando se mueve entre posiciones extremas. Por tanto, la longitud de las generatrices del cilindro está predeterminada por la magnitud de la carrera del pistón.

El cilindro opera bajo condiciones de presiones variables en la cavidad sobre el pistón. Sus paredes interiores están en contacto con la llama y los gases calientes calentados a una temperatura de 1500-2500°C. Además velocidad media El deslizamiento de un pistón colocado a lo largo de las paredes del cilindro en motores de automóviles alcanza 12-15 m/s con lubricación insuficiente. Por lo tanto, el material utilizado para la fabricación de cilindros debe tener una alta resistencia mecánica y la estructura de la pared en sí debe tener una mayor rigidez. Las paredes de los cilindros deben resistir el rayado con lubricación limitada y tener una alta resistencia general a otros posibles tipos de desgaste.

De acuerdo con estos requisitos, el hierro fundido gris perlítico con pequeñas adiciones de elementos de aleación (níquel, cromo, etc.) se utiliza como material principal para cilindros. También se utilizan aleaciones de hierro fundido, acero, magnesio y aluminio de alta aleación.

cabeza de cilindro

Es el segundo componente más importante y más grande del motor. Las cámaras de combustión, las válvulas y las velas de los cilindros están ubicadas en la cabeza, y un árbol de levas con levas gira sobre cojinetes. Al igual que en el bloque de cilindros, hay canales de agua y aceite y cavidades en su cabeza. La culata está unida al bloque de cilindros y, cuando el motor está en marcha, forma un todo único con el bloque.

cárter de aceite del motor

Cierra el cárter desde abajo (fundido como una sola unidad con el bloque de cilindros) y se utiliza como depósito de aceite y protege las piezas del motor de la contaminación. En la parte inferior del sumidero hay un tapón para drenar el aceite del motor. La bandeja está atornillada al cárter. Se instala una junta entre ellos para evitar fugas de aceite.

Pistón

Un pistón es una pieza cilíndrica que realiza un movimiento alternativo dentro del cilindro y sirve para convertir un cambio en la presión de un gas, vapor o líquido en trabajo mecánico, o viceversa, un movimiento alternativo en un cambio de presión.

El pistón se divide en tres partes que realizan diferentes funciones:

Abajo,

pieza de sellado,

Parte guía (falda).

La forma del fondo depende de la función realizada por el pistón. Por ejemplo, en los motores de combustión interna, la forma depende de la ubicación de las bujías, los inyectores, las válvulas, el diseño del motor y otros factores. Con una forma cóncava del fondo, se forma la cámara de combustión más racional, pero el hollín se deposita más intensamente en ella. Con un fondo convexo, la fuerza del pistón aumenta, pero la forma de la cámara de combustión empeora.

El fondo y la pieza de sellado forman la cabeza del pistón. Los anillos raspadores de aceite y de compresión están ubicados en la parte de sellado del pistón.

La distancia desde la parte inferior del pistón hasta la ranura del primer anillo de compresión se denomina zona de disparo del pistón. Dependiendo del material del que está hecho el pistón, el cinturón de fuego tiene una altura mínima permitida, cuya disminución puede provocar el desgaste del pistón a lo largo de la pared exterior, así como la destrucción. asiento anillo de compresión superior.

Las funciones de sellado realizadas por el grupo de pistones son de gran importancia para el funcionamiento normal motores de pistón. ACERCA DE condición técnica motor se juzga por la capacidad de sellado del grupo de pistones. Por ejemplo, en los motores de los automóviles no está permitido que el consumo de aceite por su desperdicio por exceso de penetración (succión) en la cámara de combustión supere el 3% del consumo de combustible.

La falda del pistón (tronco) es su parte guía cuando se mueve en el cilindro y tiene dos mareas (orejetas) para instalar el pasador del pistón. Para reducir las tensiones de temperatura del pistón en ambos lados, donde se encuentran las protuberancias, se retira metal de la superficie de la falda hasta una profundidad de 0,5-1,5 mm. Estos rebajes, que mejoran la lubricación del pistón en el cilindro y evitan la formación de rozaduras por deformaciones de temperatura, se denominan "refrigeradores". También se puede ubicar un anillo raspador de aceite en la parte inferior de la falda.

Para la fabricación de pistones se utilizan fundiciones grises y aleaciones de aluminio.

Hierro fundido

ventajas:Los pistones de hierro fundido son fuertes y resistentes al desgaste.

Debido a su bajo coeficiente de expansión lineal, pueden operar con espacios relativamente pequeños, proporcionando un buen sellado del cilindro.

Defectos:El hierro fundido tiene una gravedad específica bastante grande. A este respecto, el alcance de los pistones de hierro fundido se limita a motores de velocidad relativamente baja, en los que las fuerzas de inercia de las masas alternativas no superan una sexta parte de la fuerza de presión del gas en el fondo del pistón.

El hierro fundido tiene una conductividad térmica baja, por lo que el calentamiento de la parte inferior de los pistones de hierro fundido alcanza los 350–400 °C. Dicho calentamiento es indeseable, especialmente en motores de carburador, ya que provoca una ignición por incandescencia.

Aluminio

La gran mayoría de los motores de automóviles modernos tienen pistones de aluminio.

ventajas:

Bajo peso (al menos un 30% menos en comparación con el hierro fundido);

Alta conductividad térmica (3-4 veces mayor que la conductividad térmica del hierro fundido), lo que asegura el calentamiento de la corona del pistón a no más de 250 ° C, lo que contribuye a un mejor llenado de los cilindros y le permite aumentar la relación de compresión en motores de gasolina;

Buenas propiedades antifricción.

biela

Una biela es una parte que conecta pistón (a través depasador del pistón) y muñequillacigüeñal. Sirve para transmitir movimientos alternativos del pistón al cigüeñal. Para un menor desgaste de los muñones de biela del cigüeñal, unrevestimientos especiales que tienen un revestimiento antifricción.

Cigüeñal

El cigüeñal es una pieza de forma compleja con cuellos para sujetar bielas , del que percibe esfuerzos y los convierte en esfuerzo de torsión .

Los cigüeñales están hechos de carbono, cromo-manganeso, cromo-níquel-molibdeno y otros aceros, así como fundiciones especiales de alta resistencia.

Los elementos principales del cigüeñal.

cuello de raíz- soporte del eje, acostado en el principal cojinete situado en caja del cigüeñal motor.

Diario de la biela- un soporte con el que se conecta el eje bielas (hay canales de aceite para la lubricación de los cojinetes de biela).

Las mejillas- conectar los cuellos principal y de biela.

Salida del eje delantero (toe) - parte del eje en el que se une engranaje o polea toma de fuerza para accionamientomecanismo de distribución de gas (GRM)y varias unidades, sistemas y conjuntos auxiliares.

Eje de salida trasero (vástago) - parte del eje conectado a volante o selección masiva de marchas de la parte principal de la potencia.

Contrapesos- garantizar la descarga de los cojinetes principales de las fuerzas de inercia centrífugas del primer orden de las masas desequilibradas del cigüeñal y la parte inferior de la biela.

Volante

Disco macizo con borde dentado. La corona dentada es necesaria para arrancar el motor (la rueda de arranque se acopla con la rueda dentada del volante y hace girar el eje del motor). El volante también sirve para reducir la rotación irregular del cigüeñal.

Mecanismo de distribución de gas

Diseñado para la admisión oportuna de una mezcla combustible en los cilindros y la liberación de gases de escape.

Las partes principales del mecanismo de distribución de gas son:

Árbol de levas,

Válvulas de entrada y salida.

Árbol de levas

Según la ubicación del árbol de levas, los motores se distinguen:

Con árbol de levas ubicado en bloque cilíndrico (Cam-en-Bloque);

Con un árbol de levas ubicado en la culata (Cam-in-Head).

En los motores de automóviles modernos, generalmente se encuentra en la parte superior de la cabeza del bloque. cilindros y conectado a polea o rueda dentada cigüeñal correa o cadena de distribución, respectivamente, y gira a la mitad de la frecuencia que este último (en motores de 4 tiempos).

Una parte integral del árbol de levas son sus camaras , cuyo número corresponde al número de admisión y escape válvulas motor. Por lo tanto, cada válvula corresponde a una leva individual, que abre la válvula al accionar la palanca del levantaválvulas. Cuando la leva "se escapa" de la palanca, la válvula se cierra bajo la acción de un poderoso resorte de retorno.

Los motores con una configuración de cilindros en línea y un par de válvulas por cilindro suelen tener un árbol de levas (en el caso de cuatro válvulas por cilindro, dos), mientras que los motores en forma de V y opuestos tienen uno en el colapso del bloque, o dos, uno por cada medio bloque (en cada cabeza de bloque). Los motores con 3 válvulas por cilindro (generalmente dos de admisión y uno de escape) suelen tener un árbol de levas por cabeza, mientras que los que tienen 4 válvulas por cilindro (dos de admisión y 2 de escape) tienen 2 árboles de levas por cabeza.

Los motores modernos a veces tienen sistemas de sincronización de válvulas, es decir, mecanismos que le permiten girar el árbol de levas en relación con la rueda dentada de transmisión, cambiando así el momento de apertura y cierre (fase) de las válvulas, lo que permite llenar los cilindros de manera más eficiente. con la mezcla de trabajo a diferentes velocidades.

válvula

La válvula consta de una cabeza plana y un vástago conectados por una transición suave. Para llenar mejor los cilindros con una mezcla combustible, el diámetro de la cabeza de las válvulas de admisión se hace mucho más grande que el diámetro del escape. Dado que las válvulas funcionan a altas temperaturas, están fabricadas con aceros de alta calidad. Las válvulas de entrada están hechas de acero al cromo, las válvulas de escape están hechas de acero resistente al calor, ya que estas últimas entran en contacto con gases de escape combustibles y se calientan hasta 600 - 800 0 C. La alta temperatura de calentamiento de las válvulas requiere la instalación de especiales insertos hechos de hierro fundido resistente al calor en la culata, que se denominan asientos.

El principio del motor.

Conceptos básicos

Punto muerto superior - la posición más alta del pistón en el cilindro.

punto muerto inferior - la posición más baja del pistón en el cilindro.

golpe del pistón- la distancia que recorre el pistón de un punto muerto a otro.

la cámara de combustión- el espacio entre la culata y el pistón cuando se encuentra en el punto muerto superior.

Desplazamiento del cilindro - el espacio liberado por el pistón cuando se mueve desde el punto muerto superior al punto muerto inferior.

Desplazamiento del motor - la suma de los volúmenes de trabajo de todos los cilindros del motor. Se expresa en litros, por lo que se suele denominar cilindrada del motor.

Volumen completo del cilindro - la suma del volumen de la cámara de combustión y el volumen de trabajo del cilindro.

Índice de compresión- muestra cuántas veces el volumen total del cilindro es mayor que el volumen de la cámara de combustión.

Compresiónpresión en el cilindro al final de la carrera de compresión.

Tacto- el proceso (parte del ciclo de trabajo) que ocurre en el cilindro en una carrera del pistón.

ciclo de trabajo del motor

1er golpe - entrada. Cuando el pistón se mueve hacia abajo en el cilindro, se forma un vacío, bajo cuya acción una mezcla combustible (mezcla de combustible y aire) ingresa al cilindro a través de la válvula de admisión abierta.

2da medida - compresión . El pistón sube bajo la acción del cigüeñal y la biela. Se cierran ambas válvulas y se comprime la mezcla combustible.

3er ciclo - carrera de trabajo . Al final de la carrera de compresión, la mezcla combustible se enciende (por compresión en un motor diesel, por una bujía en un motor de gasolina). Bajo la presión de los gases en expansión, el pistón se mueve hacia abajo e impulsa el cigüeñal a través de la biela.

4ta medida - liberación . El pistón se mueve hacia arriba y los gases de escape salen a través de la válvula de escape abierta.

El motor de combustión interna (ICE) es el tipo de motor más común instalado actualmente en los automóviles. A pesar de motor moderno la combustión interna consta de miles de partes, el principio de su funcionamiento es muy simple. En este artículo, consideraremos el dispositivo y el principio de funcionamiento del motor de combustión interna.

En la parte inferior de la página, mire el video, que muestra claramente el dispositivo y el principio de funcionamiento de un motor de combustión interna de gasolina.

Todo motor de combustión interna tiene un cilindro y un pistón. Es dentro del cilindro del motor de combustión interna que la energía térmica liberada durante la combustión del combustible se convierte en energía mecánica que puede hacer que nuestro automóvil se mueva. Este proceso se repite a una frecuencia de varios cientos de veces por minuto, lo que asegura una rotación continua del cigüeñal que sale del motor.

El principio de funcionamiento de un motor de combustión interna de cuatro tiempos.

La gran mayoría carros establecer motores de cuatro tiempos combustión interna, por lo que lo tomamos como base. Para entender mejor el principio de un motor de combustión interna de gasolina, te invitamos a echar un vistazo a la figura:

La mezcla de combustible y aire, que ingresa a la cámara de combustión a través de la válvula de admisión (carrera uno - admisión), se comprime (carrera dos - compresión) y se enciende con una bujía. Cuando se quema combustible, bajo la influencia alta temperatura se forma un exceso de presión en el cilindro del motor, lo que obliga al pistón a moverse hacia abajo hasta el llamado punto muerto inferior (BDC), mientras realiza el tercer ciclo: la carrera de trabajo. Descendiendo durante la carrera de trabajo, con la ayuda de una biela, el pistón gira el cigüeñal. Luego, moviéndose desde BDC hasta el punto muerto superior (TDC), el pistón empuja los gases de escape a través de la válvula de escape hacia el sistema de escape del vehículo; este es el cuarto golpe (escape) del motor de combustión interna.

Tacto es el proceso que se produce en el cilindro del motor en una sola carrera del pistón. Un conjunto de ciclos que se repiten en estricta secuencia y con una determinada frecuencia suele denominarse ciclo de trabajo, en este caso, motor de combustión interna.

1. Paso uno - ENTRADA. El pistón se mueve de TDC a BDC, cuando esto ocurre, se produce un vacío y la cavidad del cilindro del motor de combustión interna se llena con una mezcla combustible a través de la válvula de admisión abierta. La mezcla, al entrar en la cámara de combustión, se mezcla con los restos de los gases de escape. Al final de la entrada, la presión en el cilindro es de 0.07-0.095 MPa y la temperatura es de 80-120 ºС.
2. Segundo paso - COMPRESIÓN. El pistón se mueve a TDC, ambas válvulas se cierran, la mezcla de trabajo en el cilindro se comprime y la compresión va acompañada de un aumento de la presión (1,2–1,7 MPa) y la temperatura (300–400 ºС).
3. Paso tres - EXTENSIÓN. Cuando la mezcla de trabajo se enciende en el cilindro del motor de combustión interna, se libera una cantidad significativa de calor, la temperatura aumenta bruscamente (hasta 2500 grados Celsius). Bajo presión, el pistón se mueve a BDC. La presión es de 4 a 6 MPa.
4. Paso cuatro - LIBERAR. El pistón tiende a TDC a través de la válvula de escape abierta, los gases de escape son empujados hacia el tubo de escape y luego hacia el medio ambiente. Presión al final del ciclo: 0,1-0,12 MPa, temperatura 600-900 ºС.

Y así, pudiste asegurarte de que el motor de combustión interna no es muy complicado. Como dicen, todo lo ingenioso es simple. Y para mayor claridad, recomendamos ver el video, que también muestra muy bien el principio de funcionamiento del motor de combustión interna.

Cualquier automovilista se ha topado con un motor de combustión interna. Este elemento está instalado en todos los automóviles antiguos y modernos. Por supuesto, en términos de características de diseño, pueden diferir entre sí, pero casi todos funcionan según el mismo principio: combustible y compresión.

El artículo le dirá todo lo que necesita saber sobre el motor de combustión interna, las características, las características de diseño y también le informará sobre algunos de los matices de operación y Mantenimiento.

¿Qué es DVS?

ICE es un motor de combustión interna. Así es como, y no de otra manera, se descifra esta abreviatura. A menudo se puede encontrar en varios sitios automotrices, así como en foros, pero como muestra la práctica, no todas las personas conocen esta decodificación.

¿Qué es un motor de combustión interna en un automóvil? - Esta es la unidad de potencia que impulsa las ruedas. El motor de combustión interna es el corazón de cualquier automóvil. Sin este detalle estructural, el automóvil no puede llamarse automóvil. Es esta unidad la que impulsa todo, todos los demás mecanismos, así como la electrónica.

El motor consta de una serie de elementos estructurales, que pueden diferir según el número de cilindros, el sistema de inyección y otros elementos importantes. Cada fabricante tiene sus propias normas y estándares de la unidad de potencia, pero todos son similares entre sí.

historia de origen

La historia de la creación de un motor de combustión interna comenzó hace más de 300 años, cuando Leonardo DaVinci realizó el primer dibujo primitivo. Fue su desarrollo el que sentó las bases para la creación de un motor de combustión interna, cuyo dispositivo se puede observar en cualquier camino.

En 1861, según el dibujo de DaVinci, se realizó el primer proyecto de un motor de dos tiempos. Entonces todavía no se hablaba de instalar una unidad de potencia en proyecto de coche, aunque los ICE de vapor ya se usaban activamente en el ferrocarril.

El primero en desarrollar un dispositivo de automóvil e introducir motores de combustión interna a gran escala fue el legendario Henry Ford, cuyos automóviles hasta este momento son muy populares. Fue el primero en publicar el libro "Motor: su dispositivo y esquema de trabajo".

Henry Ford fue el primero en calcular tales factor útil como la eficiencia de un motor de combustión interna. Este hombre legendario es considerado el progenitor de la industria automotriz, así como parte de la industria de la aviación.

EN mundo moderno, ICE fue ampliamente utilizado. Están equipados no solo en automóviles, sino también en aviación, y debido a la simplicidad de diseño y mantenimiento, se instalan en muchos tipos de vehículos y como generadores de corriente alterna.

El principio del motor.

¿Cómo funciona el motor de un coche? - Esta pregunta la hacen muchos automovilistas. Intentaremos dar la respuesta más completa y concisa a esta pregunta. El principio de funcionamiento de un motor de combustión interna se basa en dos factores: la inyección y el par de compresión. Es en base a estas acciones que el motor impulsa todo.

Si consideramos cómo funciona un motor de combustión interna, vale la pena entender que hay ciclos que dividen las unidades en de un solo tiempo, de dos tiempos y de cuatro tiempos. Según donde esté instalado el motor de combustión interna se distinguen los ciclos.

Los motores de los automóviles modernos están equipados con "corazones" de cuatro tiempos que están perfectamente equilibrados y funcionan perfectamente. Pero los motores de uno y dos tiempos generalmente se instalan en ciclomotores, motocicletas y otros equipos.

Entonces, considere el motor de combustión interna y su principio de funcionamiento, usando el ejemplo de un motor de gasolina:

1. El combustible ingresa a la cámara de combustión a través del sistema de inyección.
2. Las bujías chispean y la mezcla de aire/combustible se enciende.
3. El pistón, que se encuentra en el cilindro, baja bajo presión, lo que impulsa el cigüeñal.
4. El cigüeñal transmite potencia a través del embrague y la caja de cambios a los ejes de transmisión, que a su vez impulsan las ruedas.

como es el motor de combustion interna

El dispositivo de un motor de automóvil se puede considerar de acuerdo con los ciclos de operación de la unidad de potencia principal. Los tactos son una especie de ciclos de motores de combustión interna, sin los cuales es imposible hacerlo. Considere el principio de funcionamiento de un motor de automóvil desde el lado de los ciclos:

1. Inyección. El pistón realiza un movimiento hacia abajo, mientras se abre la válvula de entrada de la culata del cilindro correspondiente y se llena la cámara de combustión con una mezcla de aire y combustible.
2. Compresión. El pistón se mueve en el TMV y se produce una chispa en el punto más alto, lo que conlleva el encendido de la mezcla, que se encuentra bajo presión.
3. Movimiento de trabajo. El pistón se mueve en el NTM bajo la presión de la mezcla encendida y los gases de escape resultantes.
4. Liberar. El pistón se mueve hacia arriba, la válvula de escape se abre y empuja los gases de escape fuera de la cámara de combustión.

Los cuatro ciclos también se denominan: los ciclos reales del motor de combustión interna. Por lo tanto, funciona un motor de gasolina estándar de cuatro tiempos. También hay un motor rotativo de cinco tiempos y una nueva generación de unidades de potencia de seis tiempos, pero las características técnicas y los modos de funcionamiento de un motor de este diseño se discutirán en otros artículos de nuestro portal.

Dispositivo ICE general

El dispositivo del motor de combustión interna es bastante simple, para aquellos que ya se han encontrado con su reparación, y bastante pesado para aquellos que aún no tienen una idea sobre esta unidad. La unidad de potencia incluye en su estructura varios sistemas importantes. Considere la disposición general del motor:

1. sistema de inyección.
2. Bloque cilíndrico.
3. Cabeza de bloque.
4. Mecanismo de distribución de gas.
5. Sistema de lubricación.
6. Sistema de refrigeración.
7. Mecanismo de escape.
8. La parte electrónica del motor.

Todos estos elementos determinan la estructura y el principio de funcionamiento del motor de combustión interna. A continuación, vale la pena considerar en qué consiste el motor del automóvil, es decir, el conjunto de la unidad de potencia en sí:

1. Cigüeñal: gira en el corazón del bloque de cilindros. Opera el sistema de pistón. Se baña en aceite, por lo que se sitúa más cerca del cárter de aceite.
2. Sistema de pistones (pistones, bielas, pasadores, casquillos, camisas, yugos y anillos raspadores de aceite).
3. Culata (válvulas, retenes de aceite, árbol de levas y otros elementos de distribución).
4. Bomba de aceite: hace circular el fluido lubricante a través del sistema.
5. Bomba de agua (bomba): proporciona circulación del refrigerante.
6. Kit de mecanismo de sincronización (correa, rodillos, poleas): garantiza la sincronización correcta. Ni un solo motor de combustión interna, cuyo principio se basa en ciclos, puede prescindir de este elemento.
7. Las bujías encienden la mezcla en la cámara de combustión.
8. El colector de admisión y escape: su principio de funcionamiento se basa en la admisión de la mezcla de combustible y los gases de escape.

La disposición general y el funcionamiento de un motor de combustión interna es bastante simple e interconectado. Si uno de los elementos está fuera de servicio o falta, el funcionamiento de los motores de los automóviles será imposible.

Clasificación de los motores de combustión interna

Los motores de automóviles se dividen en varios tipos y clasificaciones, según el diseño y el funcionamiento del motor de combustión interna. Clasificación ICE según estándares internacionales:

1. Para el tipo de inyección de la mezcla de combustible:
   • Los que funcionan con combustibles líquidos (gasolina, queroseno, gasóleo).
   • Los que funcionan con combustibles gaseosos.
   • Los que funcionan con fuentes alternativas (electricidad).

1. Consistiendo detrás de los ciclos de trabajo:
   • 2 tiempos
   • 4 tiempos

1. Según el método de mezcla:
   • con mezcla externa (carburador y unidades de potencia de gas),
   • con formación de mezcla interna (diésel, turbodiésel, inyección directa)

1. Según el método de ignición de la mezcla de trabajo:
   • con encendido forzado de la mezcla (carburador, motores con inyección directa combustibles ligeros);
   • encendido por compresión (diésel).

1. Según el número y disposición de los cilindros:
   • uno, dos, tres, etc cilindro;
   • fila simple, fila doble

1. Según el método de enfriamiento de los cilindros:
   • con refrigeración líquida;
   • Aire enfriado.

Principios de operacion

Los motores de los automóviles funcionan con diferentes recursos. Mayoría motores simples puede tener recurso técnico 150.000 kilómetros con el mantenimiento adecuado. Pero algunos motores diesel modernos que están equipados en camiones pueden alimentar hasta 2 millones.

Al organizar el diseño del motor, los fabricantes de automóviles generalmente se enfocan en la confiabilidad y las características técnicas de las unidades de potencia. Dada la tendencia actual, muchos motores de coche diseñado para una vida útil corta pero confiable.

Así, el promedio de funcionamiento de la unidad de potencia de un vehículo de pasajeros es de 250.000 km. Y luego, hay varias opciones: enajenación, contrato de motor o revisión.

Mantenimiento

Un factor importante en la operación es el mantenimiento del motor. Muchos automovilistas no entienden este concepto y confían en la experiencia de los servicios de automóviles. Qué debe entenderse por mantenimiento del motor de un automóvil:

1. Cambie el aceite del motor de acuerdo con cartas tecnicas y recomendaciones del fabricante. Por supuesto, cada fabricante de automóviles establece su propio marco de reemplazo. fluido lubricante, pero los expertos recomiendan cambiar el lubricante una vez cada 10 000 km para los ICE de gasolina, 12-15 000 km para un motor diésel y 7000-9000 km para un vehículo de gasolina.
2. Sustitución de filtros de aceite. Realizado en cada cambio de aceite.
3. Reemplazo de filtros de combustible y aire - una vez cada 20,000 km de recorrido.
4. Limpieza de inyectores - cada 30.000 km.
5. Reemplazo del mecanismo de distribución de gas: una vez cada 40-50 mil kilómetros o según sea necesario.
6. La verificación de todos los demás sistemas se realiza en cada mantenimiento, independientemente de la prescripción de reemplazo de elementos.

Con un mantenimiento oportuno y completo, aumenta el recurso de utilizar el motor del vehículo.

Refinamiento de motores

Tuning: refinamiento de un motor de combustión interna para aumentar algunos indicadores, como potencia, dinamismo, consumo o más. Este movimiento ganó popularidad mundial a principios de la década de 2000. Muchos automovilistas comenzaron a experimentar de forma independiente con sus unidades de potencia y cargaron instrucciones fotográficas en la red global.

Ahora puedes encontrar mucha información sobre las mejoras realizadas. Por supuesto, no todos estos ajustes tienen un efecto igualmente bueno en el estado de la unidad de potencia. Por lo tanto, debe entenderse que la aceleración de potencia sin un análisis y ajuste completos puede "deshacerse" del motor de combustión interna y el factor de desgaste aumenta varias veces.

En base a esto, antes de poner a punto el motor, se debe analizar todo cuidadosamente para no “montar” una nueva unidad de potencia” o, peor aún, no tener un accidente, que puede ser el primero y el último para muchos.

Conclusión

El diseño y las características de los motores modernos se mejoran constantemente. Entonces, el mundo entero ya es imposible de imaginar sin gases de escape, automóviles y servicios de automóviles. Un motor de combustión interna en funcionamiento es fácil de reconocer por su sonido característico. El principio de funcionamiento y el dispositivo del motor de combustión interna es bastante simple, si lo descubre una vez.

Pero qué es el mantenimiento oscilante, ayudará a mirar aquí documentación técnica. Pero, si una persona no está segura de poder realizar el mantenimiento o la reparación de un automóvil con sus propias manos, debe comunicarse con un servicio de automóviles.