ICE - มันคืออะไร? เครื่องยนต์สันดาปภายใน: ลักษณะโครงร่าง

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

คงไม่เป็นการกล่าวเกินจริงที่จะบอกว่าอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองส่วนใหญ่ในปัจจุบันมีการติดตั้งเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีการออกแบบที่หลากหลาย โดยใช้หลักการทำงานที่หลากหลาย ไม่ว่าในกรณีใดถ้าเราพูดถึงการขนส่งทางถนน ในบทความนี้ เราจะมาทำความรู้จักกับ ICE ให้ละเอียดยิ่งขึ้น มันคืออะไร ทำงานอย่างไร ข้อดีและข้อเสียคืออะไร คุณจะได้เรียนรู้จากการอ่าน

หลักการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

หลักการสำคัญของการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าเชื้อเพลิง (ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ) เผาไหม้ในปริมาณการทำงานที่จัดสรรไว้เป็นพิเศษภายในตัวเครื่อง โดยแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานกล

ส่วนผสมการทำงานที่เข้าสู่กระบอกสูบของเครื่องยนต์ดังกล่าวถูกบีบอัด หลังจากการจุดระเบิดด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์พิเศษแรงดันก๊าซส่วนเกินจะเกิดขึ้นบังคับให้ลูกสูบของกระบอกสูบกลับสู่ตำแหน่งเดิม มันถูกสร้างขึ้นมาอย่างนี้แหละรอบการทำงานคงที่ที่แปลงพลังงานจลน์เป็นแรงบิดด้วยกลไกพิเศษ

วันนี้ อุปกรณ์เครื่องยนต์สันดาปภายในมีสามประเภทหลัก:

• เครื่องยนต์สองจังหวะ มักเรียกกันว่าเบา
• หน่วยกำลัง 4 จังหวะเพื่ออัตรากำลังและประสิทธิภาพที่สูงขึ้น
• หน่วยกังหันก๊าซที่มีคุณสมบัติกำลังเพิ่มขึ้น

นอกจากนี้ ยังมีการดัดแปลงอื่นๆ ของวงจรหลักที่ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติบางอย่างของโรงไฟฟ้าประเภทนี้

ข้อดีของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

เครื่องยนต์สันดาปภายในต่างจากหน่วยกำลังที่ต้องการห้องภายนอก หลักๆคือ:

• ขนาดกระทัดรัดมากขึ้น;
• อันดับพลังงานที่สูงขึ้น
• ค่าประสิทธิภาพที่เหมาะสมที่สุด

เมื่อพูดถึงเครื่องยนต์สันดาปภายในควรสังเกตว่านี่คืออุปกรณ์ที่ในกรณีส่วนใหญ่อนุญาตให้ใช้เชื้อเพลิงประเภทต่างๆ อาจเป็นน้ำมันเบนซิน น้ำมันดีเซล ก๊าซธรรมชาติหรือของเหลว น้ำมันก๊าด หรือแม้แต่ไม้ธรรมดา

ความเก่งกาจดังกล่าวทำให้แนวคิดของเครื่องยนต์นี้ได้รับความนิยมอย่างคุ้มค่า แพร่หลาย และเป็นผู้นำระดับโลกอย่างแท้จริง

ประวัติย่อ

เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในมีประวัติย้อนกลับไปตั้งแต่วินาทีที่ Frenchman de Rivas สร้างเครื่องยนต์ลูกสูบในปี 1807หน่วยที่ใช้ไฮโดรเจนในสถานะการรวมตัวของก๊าซเป็นเชื้อเพลิง และแม้ว่าอุปกรณ์ ICE จะมีการเปลี่ยนแปลงและปรับเปลี่ยนครั้งสำคัญตั้งแต่นั้นมา แนวคิดหลักของการประดิษฐ์นี้ยังคงใช้มาจนถึงทุกวันนี้

เครื่องยนต์สันดาปภายในสี่จังหวะเครื่องแรกที่เห็นแสงสว่างในปี 1876 ในเยอรมนี ในช่วงกลางทศวรรษที่ 80 ของศตวรรษที่ XIX ได้มีการพัฒนาคาร์บูเรเตอร์ในรัสเซีย ซึ่งทำให้สามารถจ่ายน้ำมันเบนซินไปยังกระบอกสูบของเครื่องยนต์ได้

และเมื่อปลายศตวรรษก่อนหน้าที่ผ่านมา รูดอล์ฟ ดีเซล วิศวกรชาวเยอรมันผู้มีชื่อเสียงได้เสนอแนวคิดในการจุดไฟส่วนผสมที่ติดไฟได้ภายใต้ความกดดัน ซึ่งทำให้คุณลักษณะด้านกำลังของเครื่องยนต์สันดาปภายในเพิ่มขึ้นอย่างมากและตัวชี้วัดประสิทธิภาพของ หน่วยประเภทนี้ซึ่งก่อนหน้านี้เหลือมากเป็นที่ต้องการ ตั้งแต่นั้นมา การพัฒนาเครื่องยนต์สันดาปภายในได้ดำเนินไปตามเส้นทางของการปรับปรุง การทำให้ทันสมัย และการแนะนำการปรับปรุงต่างๆ เป็นหลัก

ประเภทและประเภทของเครื่องยนต์สันดาปภายในหลัก

อย่างไรก็ตาม ประวัติศาสตร์กว่า 100 ปีของหน่วยประเภทนี้ได้อนุญาตให้มีการพัฒนาโรงไฟฟ้าประเภทพื้นฐานหลายประเภทด้วยการเผาไหม้เชื้อเพลิงภายใน พวกเขาแตกต่างกันไม่เพียงแต่ในองค์ประกอบของส่วนผสมการทำงานที่ใช้ แต่ยังอยู่ในลักษณะการออกแบบ

เครื่องยนต์เบนซิน

ตามชื่อแล้ว หน่วยของกลุ่มนี้ใช้น้ำมันเบนซินประเภทต่างๆ เป็นเชื้อเพลิง

ในทางกลับกัน โรงไฟฟ้าดังกล่าวมักจะแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่:

• คาร์บูเรเตอร์. ในอุปกรณ์ดังกล่าว เชื้อเพลิงส่วนผสมก่อนเข้าสู่กระบอกสูบจะอุดมด้วยมวลอากาศในอุปกรณ์พิเศษ (คาร์บูเรเตอร์) แล้วจุดประกายด้วยไฟฟ้า ในบรรดาตัวแทนที่โดดเด่นที่สุดของประเภทนี้ ได้แก่ รุ่น VAZ เครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งเป็นเวลานานมากเป็นประเภทคาร์บูเรเตอร์เท่านั้น
• หัวฉีด. นี่เป็นระบบที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งเชื้อเพลิงถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบผ่านท่อร่วมและหัวฉีดแบบพิเศษ อาจเกิดขึ้นได้ทั้งทางกลไกและผ่านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พิเศษ ระบบฉีดตรงแบบคอมมอนเรลถือว่ามีประสิทธิภาพสูงสุด ติดตั้งกับรถยนต์สมัยใหม่เกือบทั้งหมด

เครื่องยนต์เบนซินที่ฉีดเข้าไปถือว่าประหยัดกว่าและให้ประสิทธิภาพสูงกว่า อย่างไรก็ตาม ค่าใช้จ่ายของยูนิตดังกล่าวสูงขึ้นมาก และการบำรุงรักษาและการใช้งานยากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

เครื่องยนต์ดีเซล

ในยามรุ่งอรุณของการมีอยู่ของยูนิตประเภทนี้ มักได้ยินเรื่องตลกเกี่ยวกับเครื่องยนต์สันดาปภายในว่านี่คืออุปกรณ์ที่กินน้ำมันเหมือนม้า แต่เคลื่อนที่ช้ากว่ามาก ด้วยการประดิษฐ์เครื่องยนต์ดีเซล เรื่องตลกนี้ได้สูญเสียความเกี่ยวข้องไปบางส่วน สาเหตุหลักมาจากดีเซลสามารถใช้เชื้อเพลิงที่มีคุณภาพต่ำกว่าได้มาก และนั่นหมายถึงราคาถูกกว่าน้ำมันเบนซินมาก

ความแตกต่างพื้นฐานที่สำคัญระหว่างเครื่องยนต์สันดาปภายในดีเซลคือการไม่มีการบังคับจุดระเบิดของส่วนผสมเชื้อเพลิง น้ำมันดีเซลถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบพิเศษหัวฉีดและเชื้อเพลิงแต่ละหยดถูกจุดขึ้นเนื่องจากแรงดันของลูกสูบ นอกจากข้อดีแล้ว เครื่องยนต์ดีเซลยังมีข้อเสียอยู่หลายประการ ในหมู่พวกเขามีดังต่อไปนี้:

• พลังงานน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เบนซิน
• ขนาดใหญ่และลักษณะน้ำหนัก
• ความยากลำบากในการเริ่มต้นในสภาพอากาศที่รุนแรงและสภาพอากาศ
• แรงฉุดไม่เพียงพอและแนวโน้มที่จะสูญเสียพลังงานอย่างไม่ยุติธรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วที่ค่อนข้างสูง

นอกจากนี้ การซ่อมแซมเครื่องยนต์สันดาปภายในชนิดดีเซลมักจะซับซ้อนและมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการปรับหรือฟื้นฟูสมรรถนะของหน่วยน้ำมันเบนซินมาก

เครื่องยนต์แก๊ส

ทั้งๆ ที่ก๊าซธรรมชาติที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงราคาถูก แต่การสร้างเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้ก๊าซนั้นซับซ้อนกว่าอย่างไม่เป็นสัดส่วน ซึ่งทำให้ต้นทุนโดยรวมของหน่วยเพิ่มขึ้นอย่างมาก การติดตั้งและการใช้งานใน โดยเฉพาะ

ในโรงไฟฟ้าประเภทนี้ ก๊าซเหลวหรือก๊าซธรรมชาติจะเข้าสู่กระบอกสูบผ่านระบบเกียร์พิเศษ ท่อร่วม และหัวฉีด ส่วนผสมของเชื้อเพลิงจะจุดประกายในลักษณะเดียวกับในหน่วยน้ำมันเบนซินของคาร์บูเรเตอร์ - โดยใช้ประกายไฟไฟฟ้าที่มาจากหัวเทียน

เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบรวม

ไม่กี่คนที่รู้เกี่ยวกับระบบ ICE แบบรวม มันคืออะไรและใช้ที่ไหน

นี่มันไม่เกี่ยวกับลูกผสมสมัยใหม่แน่ๆรถยนต์ที่วิ่งได้ทั้งเชื้อเพลิงและมอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบรวมมักจะเรียกว่าหน่วยดังกล่าวที่รวมองค์ประกอบของหลักการต่าง ๆ ของระบบเชื้อเพลิง ตัวแทนที่โดดเด่นที่สุดของตระกูลเครื่องยนต์ดังกล่าวคือโรงงานก๊าซดีเซล ในนั้นส่วนผสมของเชื้อเพลิงจะเข้าสู่บล็อกเครื่องยนต์สันดาปภายในในลักษณะเดียวกับในหน่วยก๊าซ แต่เชื้อเพลิงจะจุดไฟไม่ได้ด้วยความช่วยเหลือของการปล่อยไฟฟ้าจากเทียน แต่ด้วยการจุดไฟของน้ำมันดีเซล เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์ดีเซลทั่วไป

บริการและซ่อมแซมเครื่องยนต์สันดาปภายใน

แม้ว่าจะมีการดัดแปลงค่อนข้างหลากหลาย แต่เครื่องยนต์สันดาปภายในทั้งหมดก็มีการออกแบบและไดอะแกรมพื้นฐานที่คล้ายคลึงกัน อย่างไรก็ตาม เพื่อที่จะดำเนินการบำรุงรักษาและซ่อมแซมเครื่องยนต์สันดาปภายในคุณภาพสูง จำเป็นต้องรู้โครงสร้างอย่างละเอียด เข้าใจหลักการทำงาน และสามารถระบุปัญหาได้ แน่นอนว่าในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องศึกษาการออกแบบเครื่องยนต์สันดาปภายในประเภทต่างๆ อย่างรอบคอบ เพื่อทำความเข้าใจจุดประสงค์ของชิ้นส่วน ส่วนประกอบ กลไก และระบบต่างๆ ด้วยตนเอง ไม่ใช่เรื่องง่าย แต่น่าตื่นเต้นมาก! และที่สำคัญของถูก

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับความอยากรู้อยากเห็นที่ต้องการทำความเข้าใจความลึกลับและความลับของยานพาหนะแทบทุกชนิดอย่างอิสระ แผนภาพคร่าวๆ ของเครื่องยนต์สันดาปภายในจะแสดงอยู่ในภาพด้านบน

แล้วเราก็พบว่าหน่วยกำลังนี้คืออะไร