Принципот на работа на бензински мотор во основното автомобилско инженерство
Мотор со палење со искра (бензински мотор) е тип на мотор со внатрешно согорување кој најчесто се користи кај лесни возила како што се мотоцикли и патнички автомобили. Во основното автомобилско инженерство, разбирањето на принципите на работа на бензинскиот мотор е суштинска основа пред да се навлезе во посложени системи како што се електронско вбризгување на гориво, контрола на емисиите или дијагностицирање на грешки. Оваа статија ги разгледува клучните концепти на бензинскиот мотор, неговиот работен циклус, критичните компоненти и факторите што влијаат на неговата ефикасност и перформанси.
Разбирање и основни концепти на бензински мотори
Бензинските мотори работат со претворање на хемиската енергија од бензинското гориво во топлинска енергија преку согорување, а потоа ја претвораат оваа енергија во механичка енергија во форма на ротација на коленестото вратило. Оваа ротација потоа се пренесува до менувачот на моќност и тркалата на возилото.
Карактеристична карактеристика на бензинскиот мотор е тоа што ја пали смесата воздух-гориво користејќи искра од свеќичката . Поради оваа причина, бензинските мотори често се нарекуваат мотори со искра. За разлика од дизел моторите, кои се палат поради висока компресија, бензинските мотори бараат систем за палење за да произведат искра.
Во основната автомобилска пракса, бензинските мотори генерално се наоѓаат во два циклуса: 4-тактни (4-тактни) и 2-тактни (2-тактни) мотори. Во моментов, 4-тактните мотори се доминантни бидејќи се поефикасни и имаат пониски емисии, додека 2-тактните мотори се поедноставни, но расипнички и повеќе загадуваат.
Главни компоненти на бензински мотор
За да го разбереме принципот на работа, треба да ги знаеме главните компоненти кои се директно вклучени во циклусот на согорување:
1. Цилиндер и клип: каде што се одвиваат процесите на компресија и согорување. Клипот се движи нагоре и надолу во цилиндерот.
2. Приклучна прачка (клипна прачка): го поврзува клипот со коленестото вратило.
3. Коленесто вратило: го претвора движењето нагоре-надолу на клипот во ротационо движење.
4. Глава на цилиндарот: локацијата на комората за согорување, всмукувачкиот вентил, издувниот вентил, свеќичката и влезниот/издувниот канал.
5. Влезни и издувни вентили: го регулираат протокот на смесата воздух-гориво и издувните гасови од согорувањето.
6. Брегаста осовина (брегаста осовина): прецизно ги регулира времето на отворање и затворање на вентилите преку механизам за мерење на времето.
7. Систем за гориво: карбуратор или вбризгувач, функционира за да формира мешавина од воздух и бензин.
8. Систем за палење: произведува висок напон за искра на свеќичката.
9. Систем за подмачкување: го намалува триењето и ги лади компонентите.
10. Систем за ладење: ја одржува стабилна работната температура на моторот.
Сите овие компоненти работат како целина. Проблем со која било од нив може да ги намали перформансите, да ја зголеми потрошувачката на гориво или да предизвика сериозна штета.
Како работи 4-тактен бензински мотор
Четиритактниот бензински мотор завршува еден работен циклус во четири такта на клипот и две вртења на коленестото вратило. Овие четири такта се:
1. Вшмукување
Клипот се движи од горната мртва точка (GDC) до долната мртва точка (GDC). Во овој момент, всмукувачкиот вентил е отворен, а издувниот вентил е затворен. Движењето на клипот го намалува притисокот во цилиндарот, дозволувајќи смесата воздух-гориво да влезе во комората на цилиндарот преку всмукувачкиот колектор.
Кај модерните мотори со вбризгување гориво, воздухот влегува низ телото на гасот, додека бензинот се прска од инјекторите според упатствата на ECU. Кај моторите со карбуратор, смесата се формира со разлики во притисокот (вентуриев ефект).
2. Компресивен удар
Клипот се движи нагоре од централното пониско растојание (NDC) до централното пониско растојание (TDC). И всмукувачкиот и издувниот вентил се цврсто затворени. Смесата воздух-гориво е компресирана, со што се зголемува нејзината температура и притисок. Компресијата е важна бидејќи компресираната смеса произведува помоќно согорување кога се пали.
На крајот од компресискиот такт, непосредно пред клипот да достигне вратна точка (TDC), свеќичката се вклучува. Овој тајминг се нарекува тајминг на палење и значително влијае на моќноста и ефикасноста на моторот.
3. Моќен/експанзивен удар
Откако ќе се запали свеќичката, смесата воздух-гориво брзо се пали, создавајќи висок притисок. Овој притисок го турка клипот надолу од вртежниот појас до централното вратило. Ова е тактот што ја произведува примарната излезна моќност. Движењето на клипот се пренесува преку спојната шипка до коленестото вратило.
Во оваа фаза, идеалното согорување мора да се случи на контролиран начин. Ако согорувањето е премногу брзо и абнормално, може да се појави тропање, што е опасно за моторот.
4. Издувен удар
Клипот се движи нагоре од NDC до TDC. Издувниот вентил се отвора, додека всмукувачкиот вентил се затвора. Издувните гасови се истиснуваат во издувниот колектор и издувниот систем. Откако гасовите ќе се ослободат, циклусот се враќа на всмукувачкиот такт.
Во вистински мотор, постои термин наречен преклопување на вентилите, кој се јавува кога вшмукувачкиот вентил почнува да се отвора додека издувниот вентил не е целосно затворен. Преклопувањето помага во исфрлањето на преостанатите гасови и ја зголемува волуметриската ефикасност при дадени вртежи во минута.
Како работи двотактен бензински мотор (краток преглед)
Двотактниот мотор завршува еден циклус со два такта на клипот и една ротација на коленестото вратило. Процесите на всмукување, компресија, моќност и издув се преклопуваат, обично користејќи отвори во ѕидот на цилиндарот наместо вентили како кај 4-тактниот мотор.
Предности: едноставна конструкција и релативно висока излезна моќност по зафатнина. Недостатоци: маслото често се меша со горивото, помалку чисто согорување, поголема потрошувачка на гориво и повисоки емисии. Поради загриженоста за емисиите, двотактните мотори стануваат сè поретки кај современите возила.
Фактори што влијаат на перформансите на бензинскиот мотор
Во основното автомобилско инженерство, некои важни фактори што ја одредуваат ефикасноста и перформансите на бензинскиот мотор вклучуваат:
1. Сооднос на компресија
Повисоките коефициенти на компресија генерално ја подобруваат термичката ефикасност, но потенцијално можат да предизвикаат тропање ако октанскиот број на бензинот не е соодветен.
2. Квалитет на мешавината воздух-гориво (AFR)
Идеалната (стехиометриска) смеса за бензин е околу 14,7:1 (воздух:гориво). Премногу богата смеса е расипничка и чадена, додека премногу слаба може да предизвика прегревање на моторот и губење на моќност.
3. Временски период на палење
Прераното или предоцното палење ја намалува моќноста и ја зголемува потрошувачката на гориво. Современите мотори го регулираат ова електронски.
4. Состојба на системот за палење
Истрошените свеќички, слабите калеми или неисправните жици може да предизвикаат неправилно палење, зголемена потрошувачка на гориво и слаби емисии.
5. Механичка состојба на машината
Ниската компресија на цилиндарот поради истрошени клипни прстени или протекување на вентилите ќе предизвика слаба моќност и тешкотии при стартување.
6. Систем за ладење и подмачкување
Прегревањето може да ги оштети компонентите, додека лошото подмачкување го забрзува абењето.
Заклучок
Принципот на работа на бензинскиот мотор е во суштина процес на вшмукување на смеса воздух-гориво, нејзино компресирање, палење со свеќичка за производство на енергија, а потоа исфрлање на преостанатите гасови од согорувањето. Кај 4-тактен бензински мотор, овој циклус се одвива преку четири последователни удари на клипот: вшмукување, компресија, моќност и издувни гасови. Разбирањето на главните компоненти, низата на циклусите и факторите што влијаат на согорувањето е многу корисно при учењето на основните автомобилски техники - без разлика дали станува збор за рутинско одржување, прилагодувања или решавање проблеми.
Ако сакате, можам да додадам едноставна илустрација на циклусот на 4-тактен мотор, споредбена табела на 2-тактни наспроти 4-тактни мотори или резиме на материјалот за учење со точки.
