Benzínový motor: zařízení, princip činnosti, výhody a nevýhody

Aby se vůz mohl samostatně pohybovat, musí být vybaven pohonnou jednotkou, která bude generovat točivý moment a přenášet tuto sílu na hnací kola. Za tímto účelem vyvinuli tvůrci mechanických zařízení spalovací motor nebo spalovací motor.

Princip činnosti jednotky spočívá v tom, že se v jejím provedení spaluje směs paliva a vzduchu. Motor je navržen tak, aby využíval energii uvolněnou v tomto procesu k otáčení kol.

Pod kapotu moderního automobilu lze instalovat benzínovou, naftovou nebo elektrickou pohonnou jednotku. V tomto přehledu se zaměříme na úpravu benzínu: na jakém principu jednotka pracuje, jaké zařízení má a několik praktických doporučení, jak rozšířit zdroje spalovacího motoru.

Co je to benzínový motor automobilu

Začněme terminologií. Benzínový motor je pístová pohonná jednotka, která pracuje spalováním směsi vzduchu a benzínu ve speciálně určených dutinách. Vůz lze naplnit palivem s různými oktanovými čísly (A92, A95, A98 atd.). Další informace o oktanovém čísle viz v jiném článku... Vysvětluje také, proč se lze spolehnout na různé typy paliva pro různé motory, i když jde o benzín.

V závislosti na tom, jaký cíl sleduje automobilka, mohou být vozidla scházející z montážní linky vybavena různými typy pohonných jednotek. Seznam důvodů a marketing společnosti (každý nový automobil by měl dostat nějakou aktualizaci a kupující často věnují pozornost typu hnacího ústrojí), stejně jako potřeby hlavního publika.

Stejný model automobilu, ale s různými benzínovými motory, může pocházet z továrny automobilové značky. Může to být například ekonomická verze, kterou si kupující s nízkými příjmy pravděpodobněji všimnou. Alternativně může výrobce nabídnout dynamičtější úpravy, které uspokojí potřeby fanoušků rychlé jízdy.

Některá auta také musí být schopna nést slušný náklad, jako jsou pick-upy (jaká je zvláštnost tohoto typu těla, přečtěte si odděleně). U těchto vozidel je rovněž vyžadován jiný typ motoru. Typicky bude mít takový stroj působivý pracovní objem jednotky (způsob výpočtu tohoto parametru je samostatná recenze).

Benzínové motory tedy umožňují značkám automobilů vytvářet modely automobilů s různými technickými vlastnostmi, aby je mohly přizpůsobit různým potřebám, od malých městských automobilů po velké nákladní automobily.

Druhy benzínových motorů

V brožurách pro nové modely automobilů je uvedeno mnoho různých údajů. Mezi nimi je popsán typ pohonné jednotky. Pokud v prvních automobilech stačilo uvést typ použitého paliva (nafta nebo benzín), pak dnes existuje široká škála benzinových úprav.

Existuje několik kategorií, podle kterých jsou tyto pohonné jednotky klasifikovány:

1. Počet válců. V klasické verzi je stroj vybaven čtyřválcovým motorem. Produktivnější a zároveň žravější mají 6, 8 nebo dokonce 18 válců. Existují však i jednotky s malým počtem hrnců. Například Toyota Aygo je vybavena benzínovým motorem o objemu 1.0 litru se 3 válci. Podobnou jednotku dostal i Peugeot 107. Některá malá auta mohou být dokonce vybavena dvouválcovým benzínovým agregátem.
2. Struktura bloku válců. V klasické verzi (modifikace čtyřválců) má motor řadové uspořádání válců. Většinou jsou instalovány svisle, ale někdy se také nacházejí nakloněné protějšky. Dalším designem, který si získal důvěru mnoha motoristů, je jednotka s V-válcem. V takové modifikaci je vždy spárovaný počet hrnců, které jsou umístěny v určitém vzájemném úhlu. Tento design se často používá k úspoře místa v motorovém prostoru, zejména pokud se jedná o nadměrně velký motor (například má 4 válců, ale zabírá místo jako analogový čtyřválec). Někteří výrobci instalují do svých vozidel hnací ústrojí ve tvaru písmene W. Tato modifikace se liší od analogu ve tvaru písmene V dodatečným odkloněním bloku válců, který má průřez ve tvaru písmene W. Dalším typem motorů používaných v moderních automobilech je boxer nebo boxer. Jsou popsány podrobnosti o tom, jak je takový motor uspořádán a jak funguje v jiné recenzi... Příklad modelů s podobnou jednotkou - Subaru Forester, Subaru WRX, Porsche Cayman atd.
3. Systém přívodu paliva. Podle tohoto kritéria jsou motory rozděleny do dvou kategorií: karburátor a vstřikování. V prvním případě je benzín čerpán do palivové komory mechanismu, ze kterého je pomocí trysky nasáván do sacího potrubí. Injektor je systém, který násilně stříká benzín do dutiny, ve které je nainstalován injektor. Provoz tohoto zařízení je podrobně popsán. zde... Injektory jsou několika typů, které se liší zvláštnostmi umístění trysek. U dražších automobilů jsou postřikovače instalovány přímo do hlavy válců.
4. Typ mazacího systému. Každý ICE pracuje při zvýšeném zatížení, a proto vyžaduje vysoce kvalitní mazání. K dispozici je modifikace s mokrou (klasický pohled, ve kterém je olej v jímce) nebo suchou (je instalována samostatná nádrž pro skladování oleje) klikové skříně. Podrobnosti o těchto odrůdách jsou popsány odděleně.
5. Typ chlazení. Většina moderních motorů automobilů je chlazena vodou. V klasickém provedení bude takový systém sestávat z chladiče, potrubí a chladicího pláště kolem bloku válců. Je popsán provoz tohoto systému zde... Některé úpravy benzínových pohonných jednotek mohou být také chlazeny vzduchem.
6. Typ cyklu. Celkem existují dvě úpravy: dvoutaktní nebo čtyřtaktní. Je popsán princip činnosti dvoutaktní modifikace v jiném článku... Podívejme se, jak čtyřtaktní model funguje, o něco později.
7. Typ sání vzduchu. Vzduch pro přípravu směsi vzduch-palivo může vstoupit do sacího traktu dvěma způsoby. Většina klasických modelů ICE má atmosférický sací systém. V něm vstupuje vzduch díky vakuu vytvořenému pístem a pohybuje se do spodní úvrati. V závislosti na vstřikovacím systému je do tohoto proudu stříkána část benzínu buď před sacím ventilem, nebo o něco dříve, ale v dráze odpovídající konkrétnímu válci. U mono vstřikování, jako je úprava karburátoru, je na sacím potrubí instalována jedna tryska a BTC je poté nasáván konkrétním válcem. Jsou popsány podrobnosti o činnosti sacího systému zde... U dražších jednotek lze benzín stříkat přímo do samotného válce. Kromě atmosférického sání je k dispozici také přeplňovaná verze. V něm je vzduch pro přípravu MTC vstřikován pomocí speciální turbíny. Může být poháněn pohybem výfukových plynů nebo elektromotorem.

Pokud jde o designové prvky, historie zná několik exotických pohonných jednotek. Mezi nimi je Wankelův motor a bezventilový model. Jsou popsány podrobnosti několika pracovních modelů motorů s neobvyklým designem zde.

Princip fungování benzínového motoru

Drtivá většina spalovacích motorů používaných v moderních automobilech pracuje na čtyřtaktním cyklu. Je založen na stejném principu jako kterýkoli jiný ICE. Aby jednotka generovala množství energie potřebné k roztočení kol, musí být každý válec cyklicky naplněn směsí vzduchu a benzínu. Tato část musí být komprimována, poté je zapálena pomocí jiskry, která se generuje zapalovací svíčka.

Aby se energie uvolněná během spalování přeměnila na mechanickou energii, musí být VTS spálen v uzavřeném prostoru. Hlavním prvkem, který odvádí uvolněnou energii, je píst. Je pohyblivý ve válci a je upevněn na klikovém mechanismu klikového hřídele.

Když se směs vzduch / palivo vznítí, způsobí to expanzi plynů ve válci. Z tohoto důvodu je na píst vyvíjen velký tlak, překračující atmosférický tlak, a ten se začíná pohybovat do dolní úvrati a otáčí klikovým hřídelem. K tomuto hřídeli je připevněn setrvačník, ke kterému je připojena převodovka. Z něj se točivý moment přenáší na hnací kola (přední, zadní nebo v případě vozu s pohonem všech kol - všechna 4).

V jednom cyklu motoru se provedou 4 zdvihy v samostatném válci. To je to, co dělají.

Vstup

Na začátku tohoto zdvihu je píst v horní úvrati (komora nad ním je v tomto okamžiku prázdná). V důsledku práce sousedních válců se klikový hřídel otáčí a táhne ojnici, která pohybuje pístem dolů. V tomto okamžiku mechanismus distribuce plynu otevírá sací ventil (může být jeden nebo dva).

Otevřeným otvorem se válec začíná plnit čerstvou částí směsi vzduch-palivo. V tomto případě je vzduch smíchán s benzínem v sacím traktu (karburátorový motor nebo model s vícebodovým vstřikováním). Tato část motoru může mít různé konstrukce. K dispozici jsou také možnosti, které mění jejich geometrii, což vám umožňuje zvýšit účinnost motoru při různých rychlostech. Jsou popsány podrobnosti o tomto systému zde.

U verzí s přímým vstřikováním vstupuje do válce pouze vzduch při sacím zdvihu. Po dokončení kompresního zdvihu ve válci se stříká benzín.

Pokud je píst na samém spodku válce, rozvodový mechanismus uzavře sací ventil. Další opatření začíná.

Komprese

Dále se klikový hřídel otáčí (také působením pístů pracujících v sousedních válcích) a píst se začíná zvedat ojnicí. Všechny ventily v hlavě válců jsou zavřené. Směs paliva nemá kam jít a je stlačena.

Jak se píst pohybuje do TDC, směs vzduchu a paliva se zahřívá (zvýšení teploty vyvolává silnou kompresi, nazývanou také komprese). Síla komprese BTC části ovlivňuje dynamický výkon. Komprese se může u jednotlivých motorů lišit. Dále vám doporučujeme, abyste se s tématy seznámili jaký je rozdíl mezi stupněm komprese a kompresí.

Když píst dosáhne extrémního bodu nahoře, zapalovací svíčka vytvoří výboj, v důsledku čehož se palivová směs zapálí. V závislosti na otáčkách motoru může tento proces začít dříve, než se píst zcela zvedne, okamžitě v tomto okamžiku nebo o něco později.

U benzínového motoru s přímým vstřikováním je stlačován pouze vzduch. V tomto případě je palivo nastříkáno do válce před zvednutím pístu. Poté se vytvoří výboj a benzín začne hořet. Pak začíná třetí opatření.

Pracovní zdvih

Když je VTS zapálen, produkty spalování expandují v prostoru nad pístem. V tuto chvíli začne na píst působit kromě setrvačné síly i tlak expandujících plynů, který se opět pohybuje dolů. Na rozdíl od sacího zdvihu již není mechanická energie přenášena z klikového hřídele na píst, ale naopak - píst tlačí ojnici a tím otáčí klikovým hřídelem.

Část této energie se používá k provádění dalších úderů v sousedních válcích. Zbytek točivého momentu je odstraněn převodovkou a přenesen na hnací kola.

Během zdvihu jsou všechny ventily uzavřeny, takže expandující plyny působí výhradně na píst. Tento cyklus končí, když se prvek pohybující se ve válci dostane do spodní úvrati. Pak začíná poslední měření cyklu.

Otázka

Otáčením klikového hřídele se píst pohybuje znovu nahoru. V tuto chvíli se otevře výfukový ventil (jeden nebo dva, v závislosti na typu časování). Odpadní plyny musí být odstraněny.

Jak se píst pohybuje nahoru, výfukové plyny jsou vytlačovány ven do výfukového traktu. Dále je popsána jeho funkce zde... Zdvih končí, když je píst v horní poloze. Tím je dokončen motocykl a se sacím zdvihem začíná nový.

Dokončení zdvihu není vždy doprovázeno úplným uzavřením konkrétního ventilu. Stává se, že sací a výfukové ventily zůstanou na chvíli otevřené. To je nezbytné pro zlepšení účinnosti větrání a plnění lahví.

Přímočarý pohyb pístu je tedy přeměněn na rotaci v důsledku specifické konstrukce klikového hřídele. Na tomto principu jsou založeny všechny klasické pístové motory.

Pokud dieselová jednotka pracuje pouze na naftu, pak benzínová verze může fungovat nejen na benzín, ale také na plyn (propan-butan). Jsou popsány další podrobnosti o tom, jak taková instalace bude fungovat zde.

Hlavní prvky benzínového motoru

Aby všechny zdvihy v motoru byly provedeny včas a s maximální účinností, musí se pohonná jednotka skládat pouze z vysoce kvalitních dílů. Zařízení všech pístových spalovacích motorů zahrnuje následující části.

Blok válců

Ve skutečnosti se jedná o tělo benzínového motoru, ve kterém jsou vytvořeny kanály chladicího pláště, místa pro připevnění čepů a samotné válce. Existují úpravy se samostatně instalovanými válci.

V zásadě je tato část vyrobena z litiny, ale v zájmu úspory hmotnosti u některých modelů automobilů mohou výrobci vyrábět hliníkové bloky. Ve srovnání s klasickým analogem jsou křehčí.

Píst

Tato část, která je součástí skupiny válec-píst, přebírá působení expandujících plynů a vytváří tlak na kliku klikového hřídele. Při provádění sacího, kompresního a výfukového zdvihu vytváří tato část ve válci vakuum, stlačuje směs benzínu a vzduchu a také odvádí spaliny z dutiny.

Struktura, odrůdy a princip činnosti tohoto prvku jsou podrobně popsány. v jiné recenzi... Stručně řečeno, na straně ventilů může být plochá nebo s vybráními. Z vnější strany je spojen s ocelovým čepem ojnice.

Aby se zabránilo úniku výfukových plynů do prostoru pod písty při tlačení výfukových plynů během pracovního zdvihu, je tato část vybavena několika O-kroužky. O jejich funkci a designu existuje samostatný článek.

Ojnice

Tato část spojuje píst s klikou klikového hřídele. Konstrukce tohoto prvku závisí na typu motoru. Například u motoru ve tvaru V jsou dvě ojnice každého páru válců připevněny k jednomu čepu ojnice ojnice.

K výrobě této součásti se používá převážně vysokopevnostní ocel, ale někdy se také nacházejí hliníkové protějšky.

Klikový hřídel

Jedná se o hřídel, která se skládá z klik. K nim jsou připojeny ojnice. Klikový hřídel má nejméně dvě hlavní ložiska a protizávaží, která kompenzují vibrace pro rovnoměrné otáčení osy hřídele a tlumení setrvačné síly. Jsou popsány další podrobnosti o zařízení této části odděleně.

Na jedné straně je na něm nainstalována rozvodová řemenice. Na protilehlé straně je ke klikovému hřídeli připevněn setrvačník. Díky tomuto prvku je možné spustit motor pomocí startéru.

Ventily

V horní části motoru jsou umístěny v hlavě válců ventily... Tyto prvky otevírají / zavírají vstupní a výstupní porty pro požadovaný zdvih.

Ve většině případů jsou tyto díly odpružené. Jsou poháněny rozvodovým vačkovým hřídelem. Tato hřídel je synchronizována s klikovým hřídelem pomocí řemenu nebo řetězového pohonu.

Zapalovací svíčka

Mnoho motoristů ví, že dieselový motor pracuje zahříváním stlačeného vzduchu ve válci. Když se do tohoto média vstřikuje motorová nafta, směs vzduchu a paliva se okamžitě zapálí teplotou vzduchu. U benzínové jednotky je situace jiná. Aby se směs vznítila, potřebuje elektrickou jiskru.

Pokud se komprese v benzínovém motoru s vnitřním spalováním zvýší na hodnotu blízkou hodnotě u vznětového motoru, může se benzín se silným ohřevem, který má vyšší oktanové číslo, vznítit dříve, než je nutné. Mohlo by dojít k poškození jednotky.

Zástrčka je napájena systémem zapalování. V závislosti na modelu automobilu může mít tento systém jiné zařízení. Jsou popsány podrobnosti o odrůdách zde.

Pomocné pracovní systémy s benzínovým motorem

Žádný spalovací motor není schopen samostatně pracovat bez pomocných systémů. Aby se motor automobilu vůbec mohl spustit, musí být synchronizován s těmito systémy:

1. Palivo. Dodává benzín podél potrubí do vstřikovačů (pokud se jedná o vstřikovací jednotku) nebo do karburátoru. Tento systém se podílí na přípravě vojensko-technické spolupráce. V moderních automobilech je směs vzduch / palivo řízena elektronicky.
2. Zapalování. Jedná se o elektrickou část, která dodává motoru stabilní jiskru pro každý válec. Existují tři hlavní typy těchto systémů: kontaktní, bezkontaktní a mikroprocesorový. Všechny určují okamžik, kdy je zapotřebí jiskra, generují vysoké napětí a distribuují impuls na odpovídající svíčku. Žádný z těchto systémů nebude fungovat, pokud bude vadný Snímač polohy klikového hřídele.
3. Mazání a chlazení. Aby součásti motoru odolaly velkému zatížení (stálé mechanické zatížení a vystavení velmi vysokým teplotám, v některých odděleních stoupá na více než 1000 stupňů), potřebují vysoce kvalitní a stálé mazání i chlazení. Jedná se o dva různé systémy, ale mazání v motoru také umožňuje odvod tepla z vysoce zahřátých částí, jako jsou písty.
4. Vyčerpat. Aby auto s běžícím motorem neděsilo ostatní ohlušujícím zvukem, dostává vysoce kvalitní výfukový systém. Kromě tichého provozu stroje zajišťuje tento systém neutralizaci škodlivých látek obsažených ve výfukových plynech (k tomu musí být stroj přítomen katalyzátor).
5. Distribuce plynu. Toto je součást motoru (časování je v hlavě válců). Vačkový hřídel střídavě otevírá sací / výfukové ventily, takže válce včas provedou příslušný zdvih.

Toto jsou hlavní systémy, díky nimž může jednotka fungovat. Kromě nich může pohonná jednotka přijímat další mechanismy, které zvyšují její účinnost. Příkladem toho je fázový měnič. Tento mechanismus umožňuje odstranit maximální účinnost při jakýchkoli otáčkách motoru. Upravuje výšku a otevírací dobu ventilů, což ovlivňuje dynamiku stroje. Princip fungování a typy těchto mechanismů jsou podrobně zváženy. odděleně.

Jak udržet výkon benzínového motoru po mnoha letech provozu?

Každý majitel automobilu přemýšlí o tom, jak prodloužit životnost pohonné jednotky svého vozu. Než zvážíme, co pro to může udělat, je třeba zvážit nejdůležitější faktor ovlivňující zdraví motoru. Jedná se o kvalitu sestavení a technologii, kterou automobilka používá při výrobě té či oné pohonné jednotky.

Zde jsou základní kroky, které by měl každý motorista dodržovat:

• Údržbu provádějte v souladu s předpisy stanovenými výrobcem;
• Nalijte do nádrže pouze vysoce kvalitní benzín a vhodný typ motoru;
• Používejte motorový olej určený pro konkrétní spalovací motor;
• Nepoužívejte agresivní styl jízdy, který často vede k maximálním otáčkám;
• Proveďte prevenci poruch, například seřízení vůle ventilů. Jedním z nejdůležitějších prvků motoru je jeho řemen. I když se vizuálně zdá, že je stále v dobrém stavu, je stále nutné jej vyměnit, jakmile nastane doba uvedená výrobcem. Tato položka je podrobně popsána. odděleně.

Vzhledem k tomu, že motor je jednou z nejdůležitějších součástí automobilu, měl by každý motorista poslouchat jeho práci a dávat pozor na i drobné změny v jeho fungování. Zde je uvedeno, co může znamenat poruchu pohonné jednotky:

• V průběhu práce se objevily cizí zvuky nebo se zvýšily vibrace;
• Spalovací motor ztratil dynamiku a zpětný ráz při sešlápnutí plynového pedálu;
• Zvýšená nenasytnost (vysoký kilometrový výkon plynu může být spojen s nutností zahřát motor v zimě nebo při změně stylu jízdy);
• Hladina oleje stabilně klesá a mastnotu je třeba neustále doplňovat;
• Chladicí kapalina začala někde mizet, ale pod autem nejsou kaluže a nádrž je pevně uzavřena;
• Modrý kouř z výfukového potrubí;
• Plovoucí otáčky - samy stoupají a klesají, nebo musí řidič neustále plynovat, aby se motor nezastavil (v tomto případě může být vadný systém zapalování);
• Začíná to špatně nebo vůbec nechce začít.

Každý motor má své vlastní jemnosti práce, takže se motorista musí seznámit se všemi nuancemi provozu a údržby jednotky. Pokud může motorista sám vyměnit / opravit některé součásti nebo dokonce mechanismy ve vozidle, je lepší svěřit opravu jednotky odborníkovi.

Dále doporučujeme číst o což snižuje práci benzínového motoru.

Výhody a nevýhody univerzálních benzínových motorů

Pokud porovnáme naftovou a benzínovou jednotku, pak výhody druhé zahrnují:

1. Vysoká dynamika;
2. Stabilní práce při nízkých teplotách;
3. Tichý provoz s malými vibracemi (pokud je jednotka správně nakonfigurována);
4. Relativně levná údržba (pokud nemluvíme o exkluzivních motorech, například boxerech nebo se systémem EcoBoost);
5. Velký pracovní zdroj;
6. Není nutné používat sezónní palivo;
7. Čistší výfuk kvůli menšímu množství nečistot v benzínu;
8. Se stejným objemem jako u vznětového motoru má tento typ spalovacího motoru větší výkon.

Vzhledem k vysoké dynamice a výkonu benzínových jednotek je většina sportovních vozů vybavena právě takovými elektrárnami.

Z hlediska údržby mají tyto úpravy také svou vlastní výhodu. Spotřební materiál pro ně je levnější a samotná údržba nemusí být prováděna tak často. Důvodem je to, že části benzínového motoru podléhají menšímu namáhání než analogy používané v dieselových motorech.

Řidič by si měl dávat pozor na to, na které čerpací stanici čte benzín, ale benzín není tak náročný na kvalitu paliva ve srovnání s naftovým. V nejhorším případě, který se může stát, se trysky rychle ucpou.

Navzdory těmto výhodám mají tyto motory určité nevýhody, a proto mnoho motoristů dává přednost naftě. Zde je několik z nich:

1. Navzdory energetické výhodě bude mít jednotka se stejným objemem menší točivý moment. U komerčních nákladních vozidel je to důležitý parametr.
2. Vznětový motor s podobným zdvihovým objemem spotřebuje méně paliva než tento typ jednotky.
3. Pokud jde o teplotní režim, může se benzinová jednotka v dopravní zácpě přehřát.
4. Benzín se snadněji vznítí z cizích zdrojů tepla. Proto je automobil s takovým spalovacím motorem nebezpečnější pro požár.

Aby bylo snazší vybrat, s jakou jednotkou by mělo být auto, musí se budoucí majitel automobilu nejprve rozhodnout, co chce od svého železného koně. Pokud je kladen důraz na vytrvalost, vysoký točivý moment a hospodárnost, pak si samozřejmě musíte zvolit vznětový motor. Ale kvůli dynamické jízdě a levnější údržbě byste měli věnovat pozornost benzínovému protějšku. Parametr rozpočtové služby je samozřejmě volným konceptem, protože přímo závisí na třídě motoru a systémech, které se v něm používají.

Na konci recenze doporučujeme sledovat malé video srovnání benzínových a naftových motorů:

Benzín nebo nafta? POHLEDNĚ POROVNÁVEJTE DVA TYPY MOTORŮ.

Otázky a odpovědi:

Jak funguje benzínový motor? Palivové čerpadlo dodává benzín do karburátoru nebo vstřikovačů. Na konci kompresního zdvihu benzínu a vzduchu zapalovací svíčka vytvoří jiskru, která zapálí BTC, což způsobí, že expandující plyny vytlačí píst ven.

Jak funguje čtyřtaktní motor? Takový motor má mechanismus distribuce plynu (hlava s vačkovým hřídelem je umístěna nad válci, která otevírá / zavírá sací a výfukové ventily - přes ně se přivádí BTC a odvádějí výfukové plyny).

Jak funguje dvoutaktní motor? Takový motor nemá mechanismus distribuce plynu. Za jednu otáčku klikového hřídele se vykonají dva zdvihy: kompresní a pracovní zdvih. Plnění válce a odvod výfukových plynů probíhá současně.