วัตถุประสงค์และอุปกรณ์ของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

2024 ผู้เขียน: Erin Ralphs | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-02-19 19:26

เครื่องยนต์สันดาปภายในถูกใช้เป็นโรงไฟฟ้าสำหรับเครื่องจักรและกลไกส่วนใหญ่มานานกว่าร้อยปี ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 พวกเขาแทนที่เครื่องยนต์ไอน้ำสันดาปภายนอก ปัจจุบันเครื่องยนต์สันดาปภายในมีความประหยัดและมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อเทียบกับมอเตอร์อื่นๆ มาดูอุปกรณ์ของเครื่องยนต์สันดาปภายในกัน

ประวัติศาสตร์การสร้างสรรค์

ประวัติของหน่วยเหล่านี้เมื่อประมาณ 300 ปีที่แล้ว ตอนนั้นเองที่ Leonardo Da Vinci ได้พัฒนาภาพวาดแรกของเครื่องยนต์ดั้งเดิม การพัฒนาหน่วยนี้เป็นแรงผลักดันให้การประกอบ การทดสอบ และปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

ในปี 1861 ตามภาพวาดที่ Da Vinci ทิ้งไว้ให้โลกเห็น พวกเขาสร้างเครื่องยนต์สองจังหวะขึ้นเป็นครั้งแรก ในเวลานั้นไม่มีใครคิดว่ารถยนต์และอุปกรณ์อื่น ๆ ทั้งหมดจะได้รับการติดตั้งดังกล่าว แม้ว่าจะมีการใช้หน่วยไอน้ำในอุปกรณ์รถไฟก็ตาม

เจ้าแรกที่ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในในรถยนต์คือ เฮนรี่ ฟอร์ด เขาเป็นคนแรกที่เขียนหนังสือเกี่ยวกับการออกแบบและการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ฟอร์ดเป็นคนแรกที่คำนวณประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เหล่านี้

การจำแนกประเภทเครื่องยนต์สันดาปภายใน

ในกระบวนการพัฒนา อุปกรณ์ของเครื่องยนต์สันดาปภายในมีความซับซ้อนมากขึ้น อย่างไรก็ตาม จุดประสงค์ของเขายังคงเหมือนเดิม มีเครื่องยนต์สันดาปภายในหลายประเภทที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในปัจจุบัน

แรกในแง่ของประสิทธิภาพและความประหยัด - หน่วยลูกสูบ ในหน่วยเหล่านี้ พลังงานที่เกิดจากการเผาไหม้ของส่วนผสมเชื้อเพลิงจะถูกแปลงเป็นพลังงานผ่านระบบก้านสูบและเพลาข้อเหวี่ยง

การจัดเรียงทั่วไปของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบคาร์บูเรทนั้นไม่แตกต่างจากเครื่องยนต์อื่นๆ แต่ส่วนผสมที่ติดไฟได้นั้นถูกเตรียมโดยตรงในคาร์บูเรเตอร์ การฉีดจะดำเนินการในท่อร่วมทั่วไป จากที่ซึ่งภายใต้อิทธิพลของสุญญากาศ ส่วนผสมจะเข้าสู่กระบอกสูบ จากนั้นจึงจุดไฟจากการปล่อยไฟฟ้าบนเทียนไข

เครื่องยนต์หัวฉีดแตกต่างจากเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์ตรงที่จ่ายเชื้อเพลิงให้กับแต่ละกระบอกสูบโดยตรงผ่านหัวฉีดแยก จากนั้นหลังจากผสมน้ำมันเบนซินกับอากาศแล้ว เชื้อเพลิงก็จะถูกจุดด้วยเทียนไข

เครื่องดีเซลต่างจากเบนซิน พิจารณาสั้น ๆ เกี่ยวกับอุปกรณ์ของเครื่องยนต์สันดาปภายในดีเซล ไม่ใช้เทียนไขในการจุดไฟ เชื้อเพลิงนี้ติดไฟได้ภายใต้แรงดันสูง ส่งผลให้เครื่องยนต์ดีเซลร้อนขึ้น อุณหภูมิจะสูงกว่าอุณหภูมิการเผาไหม้ การฉีดจะดำเนินการโดยใช้หัวฉีด

เครื่องยนต์โรเตอร์-ลูกสูบก็เป็นของเครื่องยนต์สันดาปภายในเช่นกัน ในหน่วยเหล่านี้ พลังงานความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงส่งผลกระทบต่อโรเตอร์ มีรูปร่างพิเศษและโปรไฟล์พิเศษ วิถีการเคลื่อนที่ของโรเตอร์เป็นดาวเคราะห์ (องค์ประกอบอยู่ภายในห้องพิเศษ) โรเตอร์ทำหน้าที่จำนวนมากพร้อมกัน - นี่คือการจ่ายแก๊ส หน้าที่ของเพลาข้อเหวี่ยงและลูกสูบ

นอกจากนี้ยังมีเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบกังหันก๊าซอีกด้วย ในหน่วยเหล่านี้ พลังงานความร้อนจะถูกแปลงผ่านโรเตอร์ที่มีใบมีดรูปลิ่ม กลไกเหล่านี้จะทำให้กังหันหมุนได้

เครื่องยนต์ลูกสูบถือว่าเชื่อถือได้ บำรุงรักษาต่ำ และประหยัดที่สุด โรตารีไม่ได้ใช้งานจริงในเทคโนโลยียานยนต์จำนวนมาก ตอนนี้มีเพียงมาสด้าญี่ปุ่นเท่านั้นที่ผลิตรถยนต์รุ่นที่ติดตั้งเครื่องยนต์ลูกสูบหมุน รถยนต์ที่มีประสบการณ์พร้อมเครื่องยนต์กังหันก๊าซผลิตโดยไครสเลอร์ในยุค 60 และหลังจากนั้นไม่มีผู้ผลิตรถยนต์รายเดียวกลับมายังการติดตั้งเหล่านี้ ในสหภาพโซเวียต รถถังบางรุ่นและเรือลงจอดได้รับการติดตั้งเครื่องยนต์กังหันก๊าซในช่วงเวลาสั้นๆ แต่แล้วมันก็ตัดสินใจที่จะละทิ้งหน่วยพลังงานดังกล่าว นั่นคือเหตุผลที่เรากำลังพิจารณาอุปกรณ์ของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ซึ่งเป็นที่นิยมและมีประสิทธิภาพมากที่สุด

เครื่องน้ำแข็ง

หลายระบบรวมกันอยู่ในตัวเรือนมอเตอร์ นี่คือบล็อกกระบอกสูบซึ่งเป็นที่ตั้งของห้องเผาไหม้ ในระยะหลังส่วนผสมของเชื้อเพลิงจะเผาไหม้ นอกจากนี้ เครื่องยนต์ยังประกอบด้วยกลไกข้อเหวี่ยงที่ออกแบบมาเพื่อแปลงพลังงานของลูกสูบเป็นการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง ในอาคารพลังงานหน่วยนี้ยังมีกลไกการจ่ายก๊าซ หน้าที่ของมันคือเพื่อให้แน่ใจว่าการเปิดและปิดวาล์วไอดีและไอเสียในเวลาที่เหมาะสม เครื่องยนต์จะไม่สามารถทำงานได้หากไม่มีระบบฉีด จุดระเบิด และระบบไอเสีย

เมื่อสตาร์ทชุดจ่ายไฟ น้ำมันเชื้อเพลิงและอากาศจะถูกส่งไปยังกระบอกสูบผ่านวาล์วไอดีแบบเปิด จากนั้นจุดประกายไฟโดยการปล่อยกระแสไฟฟ้าที่หัวเทียน เมื่อส่วนผสมติดไฟและก๊าซเริ่มขยายตัว ความดันบนลูกสูบจะเพิ่มขึ้น ส่วนหลังจะเคลื่อนที่และทำให้เพลาข้อเหวี่ยงหมุนได้

การออกแบบและการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในเป็นแบบที่เครื่องยนต์ทำงานในบางรอบ รอบเหล่านี้ทำซ้ำอย่างต่อเนื่องที่ความถี่สูง ซึ่งจะทำให้เพลาข้อเหวี่ยงหมุนได้อย่างต่อเนื่อง

หลักการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในสองจังหวะ

เมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ ลูกสูบซึ่งขับเคลื่อนด้วยการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงจะเริ่มเคลื่อนที่ เมื่อถึงจุดต่ำสุดและเริ่มขยับขึ้น เชื้อเพลิงจะถูกส่งไปยังกระบอกสูบ

เมื่อเคลื่อนที่ขึ้น ลูกสูบจะบีบอัดส่วนผสม เมื่อถึงจุดศูนย์กลางตายบน หัวเทียนจะจุดประกายส่วนผสมเนื่องจากการคายประจุไฟฟ้า ก๊าซจะขยายตัวและดันลูกสูบลงทันที

จากนั้น วาล์วไอเสียของกระบอกสูบจะเปิดขึ้น และผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะออกจากกระบอกสูบไปยังระบบไอเสีย เมื่อถึงจุดต่ำสุดอีกครั้ง ลูกสูบจะเริ่มขยับขึ้น เพลาข้อเหวี่ยงจะทำการปฏิวัติครั้งเดียว

เมื่อสิ่งใหม่เริ่มต้นการเคลื่อนที่ของลูกสูบ วาล์วไอดีจะเปิดขึ้นอีกครั้งและจะมีการจ่ายส่วนผสมเชื้อเพลิง จะใช้ปริมาณทั้งหมดที่ผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ครอบครองและวงจรจะทำซ้ำอีกครั้ง เนื่องจากลูกสูบในเครื่องยนต์ดังกล่าวทำงานเพียงสองรอบ จึงมีการเคลื่อนไหวน้อยลง ซึ่งแตกต่างจากเครื่องยนต์สันดาปภายในสี่จังหวะ ลดการสูญเสียจากการเสียดสี แต่มอเตอร์พวกนี้ก็ร้อนขึ้น

ในหน่วยกำลังสองจังหวะ ลูกสูบยังทำหน้าที่เป็นกลไกการจ่ายแก๊ส ในกระบวนการเคลื่อนที่ ช่องเปิดสำหรับทางเข้าของส่วนผสมเชื้อเพลิงและการปล่อยก๊าซไอเสียจะเปิดและปิด การแลกเปลี่ยนก๊าซที่เลวร้ายที่สุดเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์สี่จังหวะคือข้อเสียเปรียบหลักของเครื่องยนต์ดังกล่าว ในขณะที่ไอเสียกำลังสูญเสียอย่างมาก

ปัจจุบันมีการใช้เครื่องยนต์สองจังหวะในรถมอเตอร์ไซค์ สกูตเตอร์ เรือ เลื่อยน้ำมัน และยานพาหนะที่ใช้พลังงานต่ำอื่นๆ

สี่จังหวะ

อุปกรณ์ของเครื่องยนต์สันดาปภายในประเภทนี้แตกต่างจากเครื่องยนต์สองจังหวะเล็กน้อย หลักการทำงานก็แตกต่างกันเล็กน้อย มีสี่จังหวะต่อการหมุนเพลาข้อเหวี่ยง

ขั้นตอนแรกคือการจัดหาส่วนผสมที่ติดไฟได้ให้กับกระบอกสูบเครื่องยนต์ มอเตอร์ดูดส่วนผสมเข้าไปในกระบอกสูบภายใต้อิทธิพลของสุญญากาศ ลูกสูบในกระบอกสูบในขณะนี้ลดลง วาล์วทางเข้าเปิดอยู่และน้ำมันเบนซินและอากาศจะเข้าสู่ห้องเผาไหม้

ถัดมาคือจังหวะอัด วาล์วไอดีปิดและลูกสูบขยับขึ้น ในกรณีนี้ ส่วนผสมในกระบอกสูบจะถูกบีบอัดอย่างมาก เนื่องจากความดัน ส่วนผสมอุ่นเครื่อง. ความดันเพิ่มความเข้มข้น

รอบการทำงานที่สามตามมา เมื่อลูกสูบเกือบถึงตำแหน่งบนสุด ระบบจุดระเบิดจะทำงาน เกิดประกายไฟขึ้นบนเทียนและส่วนผสมก็ติดไฟ เนื่องจากการขยายตัวของก๊าซในทันทีและการแพร่กระจายของพลังงานจากการระเบิด ลูกสูบภายใต้แรงดันจะเคลื่อนที่ลง วัฏจักรนี้ในการทำงานของมอเตอร์สี่จังหวะเป็นวงจรหลัก อีกสามมาตรการไม่มีผลต่อการสร้างผลงานและเป็นตัวช่วย

ในรอบที่สี่ ระยะการปล่อยจะเริ่มขึ้น เมื่อลูกสูบไปถึงด้านล่างของห้องเผาไหม้ วาล์วไอเสียจะเปิดออกและก๊าซไอเสียจะออกจากระบบไอเสียก่อนแล้วจึงเข้าสู่บรรยากาศ

นี่คืออุปกรณ์และหลักการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในสี่จังหวะซึ่งติดตั้งอยู่ใต้ฝากระโปรงรถส่วนใหญ่

ระบบเสริม

เราตรวจสอบอุปกรณ์ของเครื่องยนต์สันดาปภายใน แต่มอเตอร์ใด ๆ ไม่สามารถทำงานได้หากไม่มีระบบเพิ่มเติม เราจะพูดถึงพวกเขาด้านล่าง

จุดระเบิด

ระบบนี้เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ไฟฟ้า ออกแบบมาเพื่อให้เกิดประกายไฟที่จุดไฟให้ส่วนผสมของเชื้อเพลิง

ระบบรวมถึงแบตเตอรี่และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ล็อคจุดระเบิด คอยล์และอุปกรณ์พิเศษ - ตัวจ่ายไฟ

ระบบไอดี

มันเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้มอเตอร์เข้าไปโดยไม่หยุดชะงักอากาศ. จำเป็นต้องใช้ออกซิเจนเพื่อสร้างส่วนผสม โดยตัวมันเองน้ำมันเบนซินจะไม่เผาไหม้ ควรสังเกตว่าในคาร์บูเรเตอร์ไอดีเป็นเพียงตัวกรองและท่ออากาศ ระบบไอดีของรถยนต์สมัยใหม่นั้นซับซ้อนกว่า ประกอบด้วยช่องรับอากาศในรูปของท่อ ไส้กรอง วาล์วปีกผีเสื้อ และท่อร่วมไอดี

ระบบไฟ

จากหลักการของเครื่องยนต์สันดาปภายใน เรารู้ว่าเครื่องยนต์จำเป็นต้องเผาไหม้บางอย่าง เป็นน้ำมันเบนซินหรือดีเซล ระบบไฟฟ้าจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์

ในกรณีดั้งเดิมที่สุด ระบบนี้ประกอบด้วยถัง เช่นเดียวกับท่อน้ำมันเชื้อเพลิง ตัวกรอง และปั๊ม ซึ่งจ่ายเชื้อเพลิงให้กับคาร์บูเรเตอร์ ในรถหัวฉีด ระบบไฟฟ้าควบคุมโดย ECU

ระบบหล่อลื่น

ระบบหล่อลื่นประกอบด้วยปั้มน้ำมัน บ่อพัก กรองน้ำมัน หน่วยพลังงานดีเซลและน้ำมันเบนซินทรงพลังยังมีตัวทำความเย็นเพื่อทำความสะอาดน้ำมันหล่อลื่น ปั๊มขับเคลื่อนด้วยเพลาข้อเหวี่ยง

สรุป

นี่คือเครื่องยนต์สันดาปภายใน เราตรวจสอบอุปกรณ์และหลักการทำงานของอุปกรณ์ และตอนนี้ก็ชัดเจนว่ารถยนต์ เลื่อยไฟฟ้า หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลทำงานอย่างไร