Cómo es el motor de combustión interna. ¿Qué es un motor de combustión interna y cómo funciona un motor de combustión interna? ¿Cuáles son las partes del motor de un automóvil?

Sin embargo, el gas de iluminación no solo era adecuado para la iluminación.

El honor de crear un motor comercialmente exitoso Combustión interna propiedad del mecánico belga Jean Étienne Lenoir. Mientras trabajaba en una planta de galvanoplastia, a Lenoir se le ocurrió la idea de que la mezcla de aire y combustible en un motor de gas podría encenderse mediante una chispa eléctrica y decidió construir un motor basado en esta idea. Habiendo resuelto los problemas que surgieron en el camino (carrera apretada y sobrecalentamiento del pistón, lo que provocó el atasco), habiendo pensado en el sistema de refrigeración y lubricación del motor, Lenoir creó un motor de combustión interna funcional. En 1864, se produjeron más de trescientos de estos motores de varias capacidades. Habiéndose enriquecido, Lenoir dejó de trabajar en la mejora adicional de su automóvil, y esto predeterminó su destino: un motor más avanzado creado por el inventor alemán August Otto la obligó a salir del mercado y recibió una patente para la invención de su modelo. Motor de gas en 1864.

En 1864, el inventor alemán Augusto Otto llegó a un acuerdo con el rico ingeniero Langen para implementar su invento: se creó la empresa "Otto and Company". Ni Otto ni Langen poseían suficientes conocimientos en el campo de la ingeniería eléctrica y abandonaron encendido eléctrico. Se encendían con una llama abierta a través de un tubo. El cilindro del motor Otto, a diferencia del motor Lenoir, era vertical. El eje giratorio se colocó sobre el cilindro en el costado. Principio de funcionamiento: un eje giratorio eleva el pistón 1/10 de la altura del cilindro, por lo que se forma un espacio enrarecido debajo del pistón y se aspira una mezcla de aire y gas. Luego, la mezcla se encendió. Durante la explosión, la presión debajo del pistón aumentó a aproximadamente 4 atm. Bajo la acción de esta presión, el pistón subió, el volumen de gas aumentó y la presión cayó. El pistón, primero bajo la presión del gas y luego por inercia, se elevó hasta que se creó un vacío debajo de él. Así, la energía del combustible quemado se utilizó en el motor con la máxima integridad. Este fue el principal hallazgo original de Otto. La carrera de trabajo hacia abajo del pistón comenzó bajo la influencia de la presión atmosférica, y después de que la presión en el cilindro alcanzó la presión atmosférica, la válvula de escape se abrió y el pistón desplazó los gases de escape con su masa. Debido a la expansión más completa de los productos de combustión, la eficiencia de este motor fue significativamente superior a la eficiencia del motor Lenoir y alcanzó el 15%, es decir, superó la eficiencia de los mejores. máquinas de vapor ese momento. Además, los motores Otto eran casi cinco veces más económicos que los motores Lenoir, inmediatamente tuvieron una gran demanda. En los años siguientes, se produjeron alrededor de cinco mil de ellos. A pesar de esto, Otto trabajó duro para mejorar su diseño. Pronto, se utilizó una transmisión de biela y manivela. Sin embargo, el más significativo de sus inventos se realizó en 1877, cuando Otto recibió una patente para motor nuevo con un ciclo de cuatro tiempos. Este ciclo todavía es la base de la operación de la mayoría de los gas y motores de gasolina.

Tipos de motores de combustión interna

motor de pistones

motor rotativo de combustión interna

Motor de combustión interna de turbina de gas

• Motores de pistón: la cámara de combustión está contenida en un cilindro, donde la energía térmica del combustible se convierte en energía mecánica, que se convierte del movimiento de traslación del pistón en movimiento de rotación mediante un mecanismo de manivela.

Los ICE se clasifican:

a) Por finalidad - se dividen en transporte, estacionarios y especiales.

b) Por el tipo de combustible utilizado - líquido ligero (gasolina, gas), líquido pesado ( combustible diesel, fuelóleos marinos).

c) Según el método de formación de una mezcla combustible: externa (carburador, inyector) e interna (en el cilindro del motor).

d) Según el método de encendido (con encendido forzado, con encendido por compresión, calorizando).

e) Según la ubicación de los cilindros, se dividen en en línea, verticales, opuestos con uno y dos cigüeñales, en forma de V con un cigüeñal superior e inferior, en forma de VR y en forma de W, de una fila y doble -fila en forma de estrella, en forma de H, de doble fila con cigüeñales paralelos, "doble ventilador", en forma de diamante, de tres vigas y algunos otros.

Gasolina

carburador de gasolina

El ciclo de trabajo de los motores de combustión interna de cuatro tiempos requiere dos revoluciones completas del cigüeñal, que consta de cuatro tiempos 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 arboles 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, en motores modernos Los dispositivos de combustión interna se utilizan cada vez más para 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) también están disponibles para una mayor flexibilidad.

Los 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 gases de escape, por lo tanto, la pérdida de una mezcla fresca es inevitable, literalmente volando hacia 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 Fairbanks-Morse, presentado en la URSS y Rusia, principalmente por locomotoras diesel de la serie D100. 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.

Unidades adicionales requeridas para motores de combustión interna

La desventaja de un motor de combustión interna es que desarrolla su máxima potencia solo en un rango de revoluciones estrecho. Por lo tanto, un atributo esencial de un motor de combustión interna es una transmisión. Solo en algunos casos (por ejemplo, en aviones) se puede prescindir de una transmisión compleja. Poco a poco va conquistando el mundo la idea de un coche híbrido, en el que el motor siempre funciona en el modo óptimo.

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 los gases de escape) y un sistema de lubricación (diseñado para reducir las fuerzas de fricción en los mecanismos del motor, proteger piezas del motor contra 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 la ayuda de un auxiliar motor de arranque, neumático, con la ayuda de la fuerza muscular humana), sistema de encendido (para encender la mezcla de aire y combustible, utilizado en motores de encendido por chispa).

ver también

• Philippe Lebon: ingeniero francés que recibió una patente en 1801 para un motor de combustión interna que comprime una mezcla de gas y aire.
• Motor rotativo: diseños y clasificación.
• Motor de pistones rotativos (motor Wankel)

notas

Enlaces

• Ben Knight "Increasing mileage" //Artículo sobre tecnologías que reducen el consumo de combustible de los motores de combustión interna de automóviles

La gran mayoría de los automóviles utilizan derivados del petróleo como combustible para los motores. Cuando estas sustancias se queman, se liberan gases. En un espacio confinado, crean presión. Un mecanismo complejo percibe estas cargas y las transforma primero en movimiento de traslación y luego en rotacional. Este es el principio de funcionamiento del motor de combustión interna. Además, la rotación ya se transmite a las ruedas motrices.

motor de pistones

¿Cuál es la ventaja de tal mecanismo? lo que dio nuevo principio funcionamiento de un motor de combustión interna? Actualmente, están equipados no solo con automóviles, sino también con vehículos agrícolas y de carga, locomotoras de tren, motocicletas, ciclomotores y scooters. Los motores de este tipo se instalan en equipos militares: tanques, vehículos blindados de transporte de personal, helicópteros, barcos. También puede pensar en motosierras, cortadoras de césped, motobombas, subestaciones generadoras y otros equipos móviles que utilizan combustible diesel, gasolina o una mezcla de gases para su funcionamiento.

Antes de la invención del principio de combustión interna, el combustible, más a menudo sólido (carbón, leña), se quemaba en una cámara separada. Para ello se utilizaba una caldera que calentaba el agua. El vapor se utilizó como fuente principal de fuerza motriz. Dichos mecanismos fueron masivos y generales. Estaban equipados con locomotoras de vapor y barcos. La invención del motor de combustión interna permitió reducir significativamente las dimensiones de los mecanismos.

Sistema

Cuando el motor está en marcha, se producen constantemente una serie de procesos cíclicos. Deben ser estables y tener lugar dentro de un período de tiempo estrictamente definido. Esta condición asegura el buen funcionamiento de todos los sistemas.

En motores diesel el combustible no está pre-preparado. El sistema de suministro de combustible lo entrega desde el tanque, y se alimenta bajo alta presión en los cilindros. La gasolina se mezcla previamente con el aire en el camino.

El principio de funcionamiento de un motor de combustión interna es tal que el sistema de encendido enciende esta mezcla, y mecanismo de manivela recibe, transforma y transfiere la energía de los gases a la transmisión. El sistema de distribución de gas libera los productos de la combustión de los cilindros y los lleva al exterior. vehículo. Al mismo tiempo, se reduce el sonido del escape.

El sistema de lubricación brinda la posibilidad de rotación de las partes móviles. Sin embargo, las superficies de fricción se calientan. El sistema de refrigeración asegura que la temperatura no supere los valores permitidos. Aunque todos los procesos ocurren automáticamente, todavía necesitan ser monitoreados. Esto es proporcionado por el sistema de control. Transmite datos al panel de control en la cabina del conductor.

Un mecanismo bastante complejo debería tener un cuerpo. Los principales componentes y conjuntos están montados en él. Equipamiento opcional para los sistemas que garantizan su funcionamiento normal, se coloca cerca y se monta en soportes extraíbles.

El mecanismo de manivela está ubicado en el bloque de cilindros. La carga principal de los gases combustibles quemados se transfiere al pistón. Está conectado por una biela a cigüeñal, que convierte el movimiento de traslación en rotacional.

También en el bloque hay un cilindro. Un pistón se mueve a lo largo de su plano interior. Se cortan ranuras en él, en las que se colocan juntas tóricas. Esto es necesario para minimizar el espacio entre los planos y crear compresión.

La culata está unida a la parte superior del cuerpo. Un mecanismo de distribución de gas está montado en él. Consta de un eje con excéntricas, balancines y válvulas. Su apertura y cierre alternados aseguran la entrada de combustible en el cilindro y luego la liberación de los productos de combustión gastados.

La paleta del bloque de cilindros está montada en la parte inferior de la carcasa. El aceite fluye allí después de lubricar las juntas de fricción de partes de ensamblajes y mecanismos. Dentro del motor todavía hay canales por los que circula el refrigerante.

El principio de funcionamiento del motor de combustión interna.

La esencia del proceso es la transformación de un tipo de energía en otro. Esto ocurre cuando se quema combustible en el espacio cerrado de un cilindro del motor. Los gases liberados durante esto se expanden y se crea un exceso de presión dentro del espacio de trabajo. Es recibido por el pistón. Puede moverse hacia arriba y hacia abajo. El pistón está conectado al cigüeñal por medio de una biela. De hecho, estas son las partes principales del mecanismo de manivela, la unidad principal responsable de convertir la energía química del combustible en movimiento de rotación del eje.

El principio de funcionamiento del motor de combustión interna se basa en el cambio de ciclo alterno. Cuando el pistón se mueve hacia abajo, se realiza trabajo: el cigüeñal gira en un cierto ángulo. Un volante masivo está fijo en un extremo. Habiendo recibido aceleración, continúa moviéndose por inercia, y esto todavía hace girar el cigüeñal. La biela empuja ahora el pistón hacia arriba. Toma la posición de trabajo y está nuevamente listo para asumir la energía del combustible encendido.

Peculiaridades

Principio operación hielo carros más a menudo basado en la conversión de la energía de la gasolina combustible. Los camiones, tractores y vehículos especiales están equipados principalmente con motores diésel. El GLP también se puede utilizar como combustible. Los motores diesel no tienen un sistema de encendido. El encendido del combustible se produce a partir de la presión creada en la cámara de trabajo del cilindro.

El ciclo de trabajo se puede realizar en una o dos vueltas cigüeñal. En el primer caso, hay cuatro ciclos: entrada de combustible y encendido, carrera de potencia, compresión, gases de escape. Un motor de combustión interna de dos tiempos realiza un ciclo completo en una revolución del cigüeñal. Al mismo tiempo, el combustible se admite y comprime en un ciclo, y los gases de encendido, carrera de trabajo y escape se liberan en el segundo ciclo. El papel del mecanismo de distribución de gas en motores de este tipo lo desempeña un pistón. Moviéndose hacia arriba y hacia abajo, abre alternativamente los puertos de entrada y escape de combustible.

Además de los motores de combustión interna de pistón, también existen motores de combustión interna de turbina, a reacción y combinados. La conversión de la energía del combustible en ellos en el movimiento hacia adelante del vehículo se lleva a cabo de acuerdo con otros principios. El diseño del motor y los sistemas auxiliares también es significativamente diferente.

Pérdidas

A pesar de que el motor de combustión interna es confiable y estable, su eficiencia no es lo suficientemente alta, como podría parecer a primera vista. En términos matemáticos, la eficiencia de un motor de combustión interna es en promedio 30-45%. Esto sugiere que la mayor parte de la energía del combustible combustible se desperdicia.

La eficiencia de los mejores motores de gasolina puede ser solo del 30%. Y solo los motores diesel económicos masivos, que tienen muchos mecanismos y sistemas adicionales, pueden convertir efectivamente hasta el 45% de la energía del combustible en términos de potencia y trabajo útil.

El diseño del motor de combustión interna no puede eliminar las pérdidas. Parte del combustible no tiene tiempo de quemarse y sale con los gases de escape. Otro artículo de pérdidas es el consumo de energía para vencer varios tipos de resistencia durante la fricción de las superficies de contacto de partes de ensamblajes y mecanismos. Y otra parte se dedica a accionar los sistemas del motor que aseguran su funcionamiento normal e ininterrumpido.

No sería una exageración decir que la mayoría de los dispositivos autopropulsados ​​en la actualidad están equipados con motores de combustión interna de varios diseños, que utilizan varios principios operativos. En cualquier caso, si hablamos de transporte por carretera. En este artículo, echaremos un vistazo más de cerca a ICE. Qué es, cómo funciona esta unidad, cuáles son sus ventajas y desventajas, aprenderá leyéndola.

El principio de funcionamiento de los motores de combustión interna.

El principio fundamental de funcionamiento de un motor de combustión interna se basa en el hecho de que el combustible (sólido, líquido o gaseoso) se quema en un volumen de trabajo especialmente asignado dentro de la propia unidad, convirtiendo la energía térmica en energía mecánica.

La mezcla de trabajo que ingresa a los cilindros de dicho motor se comprime. Después de su encendido, con la ayuda de dispositivos especiales, surge un exceso de presión de gases que obliga a los pistones de los cilindros a volver a su posición original. Esto crea un ciclo de trabajo constante que convierte la energía cinética en par con la ayuda de mecanismos especiales.

Hasta la fecha dispositivo de motor de combustión interna puede ser de tres tipos principales:

• a menudo llamado fácil;
• unidad de potencia de cuatro tiempos, lo que le permite alcanzar clasificaciones de potencia más altas y valores de eficiencia;
• con características de potencia mejoradas.

Además, existen otras modificaciones de los circuitos principales que mejoran ciertas propiedades de las centrales eléctricas de este tipo.

Beneficios de los motores de combustión interna

A diferencia de las unidades de potencia que prevén la presencia de cámaras externas, el motor de combustión interna tiene ventajas significativas. Los principales son:

• dimensiones mucho más compactas;
• clasificaciones de potencia más altas;
• valores óptimos de eficiencia.

Cabe señalar, hablando de un motor de combustión interna, que este es un dispositivo que en la gran mayoría de los casos permite el uso de varios tipos de combustible. Puede ser gasolina, combustible diesel, natural o queroseno, e incluso madera ordinaria.

Tal versatilidad le ha dado a este concepto de motor su bien merecida popularidad, ubicuidad y verdadero liderazgo mundial.

Breve excursión histórica

En general se acepta que el motor de combustión interna cuenta su historia desde la creación por parte del francés de Rivas en 1807 de una unidad de pistón que utilizaba hidrógeno en estado gaseoso de agregación como combustible. Y aunque desde entonces el dispositivo ICE ha sufrido importantes cambios y modificaciones, las ideas principales de esta invención siguen utilizándose en la actualidad.

Primero motor de cuatro tiempos la combustión interna vio la luz en 1876 en Alemania. A mediados de los años 80 del siglo XIX, se desarrolló un carburador en Rusia, que permitió dosificar el suministro de gasolina a los cilindros del motor.

Y a fines del siglo pasado, el famoso ingeniero alemán propuso la idea de encender una mezcla combustible bajo presión, lo que aumentó significativamente la potencia. caracteristicas del motor de combustion interna e indicadores de eficiencia de unidades de este tipo, que antes dejaban mucho que desear. Desde entonces, el desarrollo de los motores de combustión interna ha seguido principalmente el camino de la mejora, la modernización y la introducción de diversas mejoras.

Los principales tipos y tipos de motores de combustión interna.

Sin embargo, más de 100 años de historia de este tipo de unidades ha permitido desarrollar varios tipos principales de centrales eléctricas con combustión interna de combustible. Se diferencian entre sí no solo en la composición de la mezcla de trabajo utilizada, sino también en las características de diseño.

Motores de gasolina

Como su nombre lo indica, las unidades de este grupo utilizan varios tipos de gasolina como combustible.

A su vez, dichas centrales eléctricas suelen dividirse en dos grandes grupos:

• Carburador. En tales dispositivos, la mezcla de combustible antes de ingresar a los cilindros se enriquece con masas de aire en dispositivo especial(carburador). Luego se enciende por una chispa eléctrica. Entre los representantes más destacados de este tipo se encuentran los modelos VAZ, cuyo motor de combustión interna durante mucho tiempo fue exclusivamente del tipo carburador.
• Inyección. Este es un sistema más complejo en el que el combustible se inyecta en los cilindros a través de un colector e inyectores especiales. Puede ocurrir tanto mecánicamente como a través de un especial dispositivo electronico. Los sistemas de inyección directa Common Rail se consideran los más productivos. Instalado en casi todos los coches modernos.

Los motores de gasolina inyectados se consideran más económicos y proporcionan una mayor eficiencia. Sin embargo, el costo de tales unidades es mucho mayor y el mantenimiento y la operación son mucho más difíciles.

Motores diesel

En los albores de la existencia de unidades de este tipo, a menudo se podía escuchar una broma sobre el motor de combustión interna, que este es un dispositivo que come gasolina como un caballo, pero se mueve mucho más lento. Con la invención del motor diesel, esta broma ha perdido parcialmente su relevancia. Principalmente porque el diésel puede funcionar con combustible de mucha menor calidad. Esto significa que es mucho más barato que la gasolina.

jefe diferencia fundamental La combustión interna es la ausencia de ignición forzada de la mezcla de combustible. El combustible diesel se inyecta en los cilindros mediante inyectores especiales y las gotas individuales de combustible se encienden debido a la fuerza de presión del pistón. Junto con las ventajas, el motor diesel tiene una serie de desventajas. Entre ellos se encuentran los siguientes:

• mucha menos energía en comparación con las centrales eléctricas de gasolina;
• grandes dimensiones y características de peso;
• dificultades para arrancar en condiciones climáticas y climáticas extremas;
• tracción insuficiente y tendencia a pérdidas de potencia injustificadas, especialmente a velocidades relativamente altas.

Además, reparar HIELO diesel tipo, por regla general, es mucho más complicado y costoso que ajustar o restaurar el rendimiento de una unidad de gasolina.

motores de gasolina

A pesar del bajo costo del gas natural utilizado como combustible, la construcción de motores de combustión interna a gas es inconmensurablemente más complicada, lo que conduce a un aumento significativo del costo de la unidad en su conjunto, su instalación y operación en particular.

En plantas de energía de este tipo, el gas natural o licuado ingresa a los cilindros a través de un sistema de reductores, colectores y boquillas especiales. El encendido de la mezcla de combustible se produce de la misma manera que en las instalaciones de gasolina del carburador, con la ayuda de una chispa eléctrica que emana de una bujía.

Tipos combinados de motores de combustión interna.

Pocas personas conocen los sistemas ICE combinados. ¿Qué es y dónde se aplica?

Esto, por supuesto, no se trata de automóviles híbridos modernos que pueden funcionar tanto con combustible como con un motor eléctrico. Los motores de combustión interna combinados generalmente se denominan unidades que combinan elementos de varios principios de sistemas de combustible. El representante más destacado de la familia de tales motores son las plantas de gas-diesel. En ellos, la mezcla de combustible ingresa al bloque del motor de combustión interna casi de la misma manera que en las unidades de gas. Pero el combustible no se enciende con la ayuda de una descarga eléctrica de una vela, sino con una porción de encendido de combustible diesel, como sucede en un motor diesel convencional.

Mantenimiento y reparación de motores de combustión interna

A pesar de una variedad bastante amplia de modificaciones, todos los motores de combustión interna tienen características similares. construcciones principales y esquemas. Sin embargo, para llevar a cabo un mantenimiento y reparación de motores de combustión interna de alta calidad, es necesario conocer a fondo su estructura, comprender los principios de funcionamiento y poder identificar problemas. Para esto, por supuesto, es necesario estudiar cuidadosamente el diseño de los motores de combustión interna. varios tipos, para comprender por sí mismo el propósito de ciertas partes, ensamblajes, mecanismos y sistemas. ¡Esto no es fácil, pero es muy emocionante! Y lo más importante, necesario.

Especialmente para mentes curiosas que quieren comprender de forma independiente todos los misterios y secretos de casi cualquier vehículo, un fundamental ejemplar esquema del motor de combustion interna se muestra en la foto de arriba.

Entonces, descubrimos qué es esta unidad de potencia.

Durante unos cien años, en todo el mundo, los principales unidad de poder en automóviles y motocicletas, tractores y cosechadoras, otro equipo es un motor de combustión interna. Viniendo a principios del siglo XX para reemplazar los motores de combustión externa (vapor), sigue siendo el tipo de motor más rentable en el siglo XXI. En este artículo, consideraremos en detalle el dispositivo, el principio de funcionamiento. varios tipos ICE y sus principales sistemas auxiliares.

Definición y características generales del motor de combustión interna

La característica principal de cualquier motor de combustión interna es que el combustible se enciende directamente dentro de su cámara de trabajo, y no en portadores externos adicionales. Durante el funcionamiento, la energía química y térmica de la combustión del combustible se convierte en Trabajo mecánico. El principio de funcionamiento del motor de combustión interna se basa en el efecto físico de la expansión térmica de los gases, que se forma durante la combustión de la mezcla aire-combustible bajo presión dentro de los cilindros del motor.

Clasificación de los motores de combustión interna

En el proceso de evolución de los motores de combustión interna, los siguientes tipos de estos motores han demostrado su eficacia:

• Pistón motores de combustión interna. En ellos, la cámara de trabajo se encuentra dentro de los cilindros y la energía térmica se convierte en trabajo mecánico por medio de un mecanismo de manivela que transfiere la energía del movimiento al cigüeñal. Los motores de pistón se dividen, a su vez, en
• carburador, en el que la mezcla de aire y combustible se forma en el carburador, se inyecta en el cilindro y se enciende allí por una chispa de una bujía;

• inyección, en el que la mezcla se alimenta directamente al múltiple de admisión, a través de boquillas especiales, bajo control bloque electronico control, y también se enciende por medio de una vela;
• diesel, en el que el encendido de la mezcla aire-combustible se produce sin vela, comprimiendo aire, que se calienta por presión desde una temperatura superior a la temperatura de combustión, y se inyecta combustible en los cilindros a través de toberas.
• Pistón rotativo motores de combustión interna. En los motores de este tipo, la energía térmica se convierte en trabajo mecánico al hacer girar los gases de trabajo de un rotor de forma y perfil especiales. El rotor se mueve a lo largo de una "trayectoria planetaria" dentro de la cámara de trabajo, que tiene la forma de un "ocho", y realiza las funciones de pistón y sincronización (mecanismo de distribución de gas) y cigüeñal.
• turbina de gas motores de combustión interna. En estos motores, la transformación de la energía térmica en trabajo mecánico se realiza mediante la rotación del rotor con álabes especiales en forma de cuña, que acciona el eje de la turbina.

Los motores de pistón son los más confiables, sin pretensiones, económicos en términos de consumo de combustible y la necesidad de un mantenimiento regular.

Los equipos con otros tipos de motores de combustión interna pueden incluirse en el Libro Rojo. Hoy en día, solo Mazda fabrica automóviles con motores de pistones rotativos. Chrysler produjo una serie experimental de automóviles con motor de turbina de gas, pero fue en los años 60, y ninguno de los fabricantes de automóviles volvió a este tema. En la URSS, los tanques T-80 y los barcos de desembarco Zubr estaban equipados con motores de turbina de gas, pero luego se decidió abandonar este tipo de motor. A este respecto, detengámonos en detalle en los motores de combustión interna alternativos "dominados mundialmente".

La carcasa del motor combina en un solo organismo:

• bloque cilíndrico, dentro de cuyas cámaras de combustión se enciende la mezcla aire-combustible, y los gases de esta combustión impulsan los pistones;
• mecanismo de manivela, que transfiere la energía del movimiento al cigüeñal;
• mecanismo de distribucion de gas, que está diseñado para garantizar la apertura / cierre oportuno de válvulas para la entrada / salida de la mezcla combustible y gases de escape;
• sistema de alimentación ("inyección") y encendido ("encendido") de la mezcla aire-combustible;
• sistema de eliminación de productos de combustión(gases de escape).

Sección transversal de un motor de combustión interna de cuatro tiempos

Cuando se arranca el motor, se inyecta una mezcla de aire y combustible en sus cilindros a través de las válvulas de admisión y se enciende allí a partir de una chispa de bujía. Durante la combustión y la expansión térmica de los gases por exceso de presión, el pistón se pone en movimiento, transfiriendo trabajo mecánico a la rotación del cigüeñal.

El funcionamiento de un motor de combustión interna de pistón se realiza de forma cíclica. Estos ciclos se repiten a una frecuencia de varios cientos de veces por minuto. Esto asegura la rotación de traslación continua del cigüeñal que sale del motor.

Definamos la terminología. Una carrera es un proceso de trabajo que ocurre en un motor en una sola carrera del pistón, más precisamente, en uno de sus movimientos en una dirección, hacia arriba o hacia abajo. Un ciclo es un conjunto de medidas que se repiten en una determinada secuencia. De acuerdo con el número de carreras dentro de un ciclo de trabajo, los motores de combustión interna se dividen en dos tiempos (el ciclo se realiza en una revolución del cigüeñal y dos carreras del pistón) y cuatro tiempos (para dos revoluciones del cigüeñal). y cuatro pistones). Al mismo tiempo, tanto en esos como en otros motores, el proceso de trabajo sigue el siguiente plan: admisión; compresión; combustión; expansión y liberación.

Los principios de funcionamiento del motor de combustión interna.

- El principio de funcionamiento de un motor de dos tiempos.

Cuando el motor arranca, el pistón, arrastrado por la rotación del cigüeñal, comienza a moverse. Tan pronto como alcanza su punto muerto inferior (BDC) y procede a moverse hacia arriba, se suministra una mezcla de aire y combustible a la cámara de combustión del cilindro.

En su movimiento ascendente, el pistón lo comprime. En el momento en que el pistón alcanza su punto muerto superior (TDC), una chispa de una vela ignición electrónica enciende la mezcla de aire y combustible. Al expandirse instantáneamente, los vapores del combustible quemado empujan rápidamente el pistón hacia el fondo justo en el centro.

En este momento, se abre la válvula de escape, a través de la cual se eliminan los gases de escape calientes de la cámara de combustión. Habiendo pasado de nuevo el PMI, el pistón reanuda su movimiento hasta el PMS. Durante este tiempo, el cigüeñal da una revolución.

Con un nuevo movimiento del pistón, el canal de entrada de la mezcla de combustible y aire se abre nuevamente, lo que reemplaza todo el volumen de gases de escape, y todo el proceso se repite nuevamente. Debido al hecho de que el trabajo del pistón en tales motores se limita a dos tiempos, realiza un número mucho menor de movimientos por unidad de tiempo que en un motor de cuatro tiempos. Las pérdidas por fricción se minimizan. Sin embargo, se libera mucha energía térmica y los motores de dos tiempos se calientan más rápido y con más fuerza.

En los motores de dos tiempos, el pistón reemplaza tren de válvulas distribución de gas, en el curso de su movimiento en ciertos momentos, abriendo y cerrando las aberturas de trabajo de la entrada y salida en el cilindro. Peor aún, en comparación con un motor de cuatro tiempos, el intercambio de gases es el principal inconveniente de un sistema ICE de dos tiempos. En el momento de la eliminación de los gases de escape, se pierde un cierto porcentaje no solo de la sustancia de trabajo, sino también de la potencia.

esferas aplicación práctica motores de dos tiempos ciclomotores y scooters de acero de combustión interna; motores fuera de borda, cortadoras de césped, motosierras, etc. tecnología de bajo consumo.

Estas deficiencias se ven privadas de los motores de combustión interna de cuatro tiempos que, en varias opciones, y se instalan en casi todos los automóviles, tractores y otros equipos modernos. En ellos, la admisión/escape de una mezcla combustible/gases de escape se realizan como flujos de trabajo separados, y no combinados con compresión y expansión, como en los de dos tiempos. Con la ayuda del mecanismo de distribución de gas, se asegura la sincronización mecánica del funcionamiento de las válvulas de admisión y escape con la velocidad del cigüeñal. En un motor de cuatro tiempos, la inyección de la mezcla de aire y combustible ocurre solo después de la eliminación completa de los gases de escape y el cierre de las válvulas de escape.

El proceso de trabajo de un motor de combustión interna.

Cada carrera de trabajo es una carrera del pistón en el rango desde el punto muerto superior al inferior. En este caso, el motor pasa por las siguientes fases de funcionamiento:

• Carrera uno, entrada. El pistón se mueve desde el punto muerto superior al punto muerto inferior. En este momento se produce un vacío en el interior del cilindro, se abre la válvula de admisión y entra la mezcla aire-combustible. Al final de la admisión, la presión en la cavidad del cilindro está en el rango de 0,07 a 0,095 MPa; temperatura - de 80 a 120 grados centígrados.
• Compás dos, compresión. Cuando el pistón se mueve desde el punto muerto inferior al superior y las válvulas de admisión y escape están cerradas, la mezcla combustible se comprime en la cavidad del cilindro. Este proceso va acompañado de un aumento de la presión de hasta 1,2-1,7 MPa y de la temperatura, de hasta 300-400 grados centígrados.
• Compás tres, expansión. La mezcla de combustible y aire se enciende. Esto va acompañado de la liberación de una cantidad significativa de energía térmica. La temperatura en la cavidad del cilindro aumenta bruscamente a 2,5 mil grados centígrados. Bajo presión, el pistón se mueve rápidamente a su punto muerto inferior. El indicador de presión en este caso es de 4 a 6 MPa.
• Compás cuatro, tema. Durante el movimiento inverso del pistón al punto muerto superior, se abre la válvula de escape, a través de la cual los gases de escape son empujados fuera del cilindro hacia el tubo de escape y luego hacia ambiente. Los indicadores de presión en la etapa final del ciclo son 0.1-0.12 MPa; temperatura - 600-900 grados centígrados.

Sistemas auxiliares del motor de combustión interna.

El sistema de encendido forma parte del equipo eléctrico de la máquina y está diseñado para proporcionar una chispa, encendiendo la mezcla de combustible y aire en la cámara de trabajo del cilindro. Los componentes del sistema de encendido son:

• Fuente de alimentación. Durante el arranque del motor, esto es acumulador de bateria, y durante su funcionamiento - el generador.
• Interruptor o interruptor de encendido. Antes era un dispositivo de contacto mecánico y, en los últimos años, cada vez más a menudo, eléctrico para el suministro de tensión eléctrica.
• Almacen de energia. Una bobina, o autotransformador, es una unidad diseñada para almacenar y convertir suficiente energía para provocar la descarga deseada entre los electrodos de la bujía.
• Distribuidor de encendido (distribuidor). Un dispositivo diseñado para distribuir un impulso. Alto voltaje a lo largo de los cables que conducen a las velas de cada uno de los cilindros.

Sistema de encendido de hielo

- sistema de admisión

El sistema de admisión ICE está diseñado Para ininterrumpido presentación en el motor atmosférico aire, para mezclarlo con combustible y preparar una mezcla combustible. Cabe señalar que en motores carburados el sistema de admisión anterior consta de un conducto de aire y filtro de aire. Y eso es. Parte sistema de admisión autos modernos, tractores y otros equipos incluye:

• toma de aire. Es una tubuladura de una forma conveniente para cada motor en particular. A través de él, el aire atmosférico es aspirado hacia el interior del motor, a través de la diferencia de presión en la atmósfera y en el motor, donde se produce el vacío cuando se mueven los pistones.
• Filtro de aire. Este es un producto consumible diseñado para limpiar el aire que ingresa al motor de polvo y partículas sólidas, su retención en el filtro.
• la válvula del acelerador. Una válvula de aire diseñada para regular el suministro de la cantidad de aire deseada. Mecánicamente, se activa presionando el pedal del acelerador y, en tecnología moderna, mediante la electrónica.
• Colector de admisión. Distribuye el flujo de aire a través de los cilindros del motor. Para dar al flujo de aire la distribución deseada, se utilizan aletas de admisión especiales y un amplificador de vacío.

Sistema de combustible, o sistema fuente de alimentación de hielo, "responsable" de la ininterrumpida suministro de combustible para formar una mezcla aire-combustible. El sistema de combustible incluye:

• Depósito de combustible- un recipiente para almacenar gasolina o combustible diesel, con un dispositivo para tomar combustible (bomba).
• Líneas de combustible- un conjunto de tubos y mangueras a través de los cuales su "alimento" ingresa al motor.
• Dispositivo mezclador, es decir, carburador o inyector- un mecanismo especial para la preparación de la mezcla aire-combustible y su inyección en el motor de combustión interna.
• Unidad de control electrónico(ECU) formación e inyección de mezcla - en motores de inyeccion este dispositivo es "responsable" del trabajo sincrónico y eficiente en la formación y suministro de una mezcla combustible al motor.
• Bomba de combustible - dispositivo eléctrico para bombear gasolina o combustible diesel en la línea de combustible.
• El filtro de combustible es un consumible para la purificación adicional del combustible durante su transporte desde el tanque hasta el motor.

Diagrama del sistema de combustible ICE

- Sistema de lubricación

Propósito del sistema lubricantes de motor -reducción de la fricción y su efecto destructivo en las partes; secuestro partes del exceso calor; eliminación productos hollín y desgaste; proteccion metal contra la corrosión. El sistema de lubricación del motor incluye:

• Colector de aceite- tanque de almacenamiento aceite de motor. El nivel de aceite en el sumidero está controlado no solo por una varilla medidora especial, sino también por un sensor.
• Bomba de aceite- bombea aceite del sumidero y lo entrega a las partes necesarias del motor a través de canales perforados especiales - "líneas". Bajo la influencia de la gravedad, el aceite fluye hacia abajo desde las partes lubricadas, regresa al cárter de aceite, se acumula allí y el ciclo de lubricación se repite nuevamente.
• Filtro de aceite atrapa y elimina las partículas sólidas del aceite del motor formadas por el hollín y los productos de desgaste de las piezas. El elemento del filtro siempre se reemplaza por uno nuevo con cada cambio de aceite del motor.
• radiador de aceite Diseñado para enfriar el aceite del motor usando líquido del sistema de enfriamiento del motor.

escape sistema de motor de combustión interna sirve para quitar gastado gases Y reducción de ruido trabajo motor En la tecnología moderna, el sistema de escape consta de las siguientes partes (en el orden de los gases de escape que salen del motor):

• Un colector de escape. Este es un sistema de tuberías hecho de hierro fundido resistente al calor, que recibe los gases de escape calientes, amortigua su proceso oscilatorio primario y los envía al tubo de escape.
• bajante- una salida de gas curva hecha de metal resistente al fuego, conocida popularmente como "pantalones".
• Resonador, o, en lenguaje popular, el “banco” del silenciador es un recipiente en el que se separan los gases de escape y se reduce su velocidad.
• Catalizador- un dispositivo diseñado para la purificación de los gases de escape y su neutralización.
• Silenciador- un contenedor con un complejo de particiones especiales diseñadas para cambiar repetidamente la dirección del flujo de gas y, en consecuencia, su nivel de ruido.

Sistema de escape

- Sistema de refrigeración

Si los ciclomotores, scooters y motocicletas económicas todavía usan Sistema de aire enfriamiento del motor: con un contraflujo de aire, entonces, para equipos más potentes, por supuesto, no es suficiente. trabaja aquí sistema de fluidos enfriamiento diseñado Para absorbiendo el exceso de calor en el motor y reducción de cargas térmicas sobre sus detalles.

• Radiador El sistema de refrigeración se utiliza para liberar el exceso de calor al ambiente. Consiste en una gran cantidad de tubos de aluminio curvados, con aletas para disipación de calor adicional.
• Admirador diseñado para mejorar el efecto de enfriamiento en el radiador del flujo de aire que se aproxima.
• Bomba de agua(bomba) - "impulsa" el refrigerante en los círculos "pequeño" y "grande", asegurando su circulación a través del motor y el radiador.
• Termostato- una válvula especial que garantiza la temperatura óptima del refrigerante al iniciarlo en un "círculo pequeño", sin pasar por el radiador (cuando el motor está frío) y en un "círculo grande", a través del radiador, cuando el motor está caliente.

El trabajo coordinado de estos sistemas auxiliares asegura la máxima eficiencia del motor de combustión interna y su fiabilidad.

En conclusión, cabe señalar que en un futuro previsible no se espera que aparezcan competidores dignos del motor de combustión interna. Hay muchas razones para afirmar que, en su forma moderna y mejorada, seguirá siendo el tipo de motor dominante en todos los sectores de la economía mundial durante las próximas décadas.

En la actualidad, el motor de combustión interna es el principal tipo motor del coche. Un motor de combustión interna (nombre abreviado - ICE) es un motor térmico que convierte la energía química del combustible en trabajo mecánico.

Existen los siguientes tipos principales de motores de combustión interna: pistón, pistón rotativo y turbina de gas. De los tipos de motores presentados, el más común es un motor de combustión interna de pistón, por lo que el dispositivo y el principio de funcionamiento se consideran utilizando su ejemplo.

virtudes motor de combustión interna de pistón, que aseguró su amplia aplicación, son: autonomía, versatilidad (combinación con varios consumidores), bajo costo, compacidad, bajo peso, la capacidad de arrancar rápidamente, multicombustible.

Sin embargo, los motores de combustión interna tienen una serie de importantes deficiencias, que incluye: nivel alto ruido, alta velocidad del cigüeñal, toxicidad de los gases de escape, bajo recurso, bajo coeficiente acción útil.

Según el tipo de combustible utilizado, se distinguen los motores de gasolina y diésel. Los combustibles alternativos utilizados en los motores de combustión interna son gas natural, combustibles alcohólicos: metanol y etanol, hidrógeno.

Desde el punto de vista de la ecología, el motor de hidrógeno es prometedor, porque. no genera emisiones nocivas. Junto con los motores de combustión interna, el hidrógeno se usa para generar energía eléctrica en las celdas de combustible de los automóviles.

Dispositivo de motor de combustión interna

motor de pistones La combustión interna incluye un cuerpo, dos mecanismos (cigüeñal y distribución de gas) y una serie de sistemas (admisión, combustible, encendido, lubricación, refrigeración, escape y sistema de control).

La carcasa del motor integra el bloque de cilindros y la culata. El mecanismo de manivela convierte el movimiento alternativo del pistón en movimiento de rotación del cigüeñal. El mecanismo de distribución de gas asegura el suministro oportuno de aire o una mezcla de combustible y aire a los cilindros y la liberación de gases de escape.

El sistema de gestión del motor proporciona control electrónico operación de sistemas de motores de combustión interna.

El funcionamiento del motor de combustión interna.

El principio de funcionamiento del motor de combustión interna se basa en el efecto de expansión térmica de los gases que se produce durante la combustión de la mezcla aire-combustible y asegura el movimiento del pistón en el cilindro.

El funcionamiento de un motor de combustión interna de pistón se realiza de forma cíclica. Cada ciclo de trabajo ocurre en dos revoluciones del cigüeñal e incluye cuatro ciclos (motor de cuatro tiempos): admisión, compresión, carrera de potencia y escape.

Durante las carreras de admisión y potencia, el pistón se mueve hacia abajo, mientras que las carreras de compresión y escape se mueven hacia arriba. Los ciclos de funcionamiento en cada uno de los cilindros del motor no coinciden en fase, lo que asegura un funcionamiento uniforme del motor de combustión interna. En algunos diseños de motores de combustión interna, el ciclo operativo se implementa en dos ciclos: compresión y carrera de potencia (motor de dos tiempos).

En la carrera de admisión entrada y sistemas de combustible proporcionar la formación de una mezcla aire-combustible. Según el diseño, la mezcla se forma en el colector de admisión (inyección central y distribuida de los motores de gasolina) o directamente en la cámara de combustión ( inyección directa motores de gasolina, motores diésel de inyección). Cuando se abren las válvulas de admisión del mecanismo de distribución de gas, se suministra aire o una mezcla de aire y combustible a la cámara de combustión debido al vacío que se produce cuando el pistón se mueve hacia abajo.

En la carrera de compresión Las válvulas de admisión se cierran y la mezcla de aire y combustible se comprime en los cilindros del motor.

trazo trazo acompañado del encendido de la mezcla aire-combustible (encendido forzado o autoencendido). Como resultado de la ignición, se forma una gran cantidad de gases que ejercen presión sobre el pistón y lo obligan a moverse hacia abajo. El movimiento del pistón a través del mecanismo de manivela se convierte en movimiento de rotación del cigüeñal, que luego se utiliza para propulsar el vehículo.

Al soltar el tacto las válvulas de escape del mecanismo de distribución de gas se abren y los gases de escape se eliminan de los cilindros en Sistema de escape donde se limpian, enfrían y se reduce el ruido. Luego, los gases se liberan a la atmósfera.

El principio de funcionamiento considerado del motor de combustión interna permite comprender por qué el motor de combustión interna tiene una baja eficiencia, alrededor del 40%. En un momento particular en el tiempo, por regla general, el trabajo útil se realiza en un solo cilindro, mientras que en el resto, proporciona ciclos: admisión, compresión, escape.