Bagaimana mesin mobil. Mesin. Klasifikasi, mekanisme dan sistem mesin pembakaran internal. Jenis dan tipe utama mesin pembakaran internal

Bagian 1. MESIN DAN MEKANISMENYA

Mesin merupakan sumber energi mekanik.

Sebagian besar kendaraan menggunakan mesin pembakaran dalam.

Mesin pembakaran internal adalah perangkat di mana energi kimia bahan bakar diubah menjadi kerja mekanis yang berguna.

Mesin otomotif pembakaran internal diklasifikasikan:

Menurut jenis bahan bakar yang digunakan:

Cairan ringan (gas, bensin),

Cairan berat (bahan bakar solar).

Mesin bensin

Karburator bensin.Campuran bahan bakar-udarasedang dipersiapkan di karburator atau di intake manifold menggunakan nozel semprot (mekanik atau elektrik), kemudian campuran dimasukkan ke dalam silinder, dikompresi, dan kemudian dinyalakan menggunakan percikan api yang melompat di antara elektroda lilin .

Injeksi bensinPencampuran terjadi dengan menginjeksikan bensin ke dalam intake manifold atau langsung ke dalam silinder menggunakan spray nozzle. nozel ( penyuntik ov). Ada sistem injeksi satu titik dan terdistribusi dari berbagai mekanik dan sistem elektronik. Dalam sistem injeksi mekanis, bahan bakar diberi dosis oleh mekanisme tuas pendorong dengan kemungkinan penyesuaian komposisi campuran secara elektronik. Dalam sistem elektronik, pembentukan campuran dilakukan di bawah kendali blok elektronik control (ECU) injeksi yang mengontrol katup bensin listrik.

mesin gas

Mesin membakar hidrokarbon dalam bentuk gas sebagai bahan bakar. Lebih sering mesin gas Saya mengerjakan propana, tetapi ada juga yang menggunakan bahan bakar terkait (minyak bumi), cair, tanur sembur, generator, dan jenis bahan bakar gas lainnya.

Perbedaan mendasar mesin bensin dari bensin dan solar ke rasio kompresi yang lebih tinggi. Penggunaan gas memungkinkan untuk menghindari keausan suku cadang yang berlebihan, karena proses pembakaran campuran udara-bahan bakar terjadi lebih tepat karena keadaan awal (gas) bahan bakar. Juga, mesin gas lebih ekonomis, karena gas lebih murah daripada minyak dan lebih mudah diekstrak.

Keuntungan yang tidak diragukan lagi dari mesin gas termasuk keamanan dan knalpot tanpa asap.

Sendiri, mesin gas jarang diproduksi secara massal, paling sering muncul setelah konversi mesin pembakaran internal tradisional, dengan melengkapinya dengan peralatan gas khusus.

Mesin diesel

Bahan bakar solar khusus diinjeksikan pada titik tertentu (sebelum mencapai titik mati atas) ke dalam silinder dengan tekanan tinggi melalui injektor. Campuran yang mudah terbakar terbentuk langsung di dalam silinder saat bahan bakar diinjeksikan. Pergerakan piston ke dalam silinder menyebabkan pemanasan dan penyalaan selanjutnya dari campuran udara-bahan bakar. Mesin diesel berkecepatan rendah dan ditandai dengan torsi tinggi pada poros mesin. Keuntungan tambahan dari mesin diesel adalah, tidak seperti mesin pengapian positif, tidak memerlukan listrik untuk beroperasi (pada mesin diesel otomotif, sistem kelistrikan hanya digunakan untuk penyalaan), dan akibatnya, tidak terlalu takut air. .

Menurut metode pengapian:

Dari percikan api (bensin),

Dari kompresi (solar).

Menurut jumlah dan susunan silinder:

Di barisan,

Di depan,

V - kiasan,

VR - kiasan,

W - kiasan.

mesin segaris

Mesin ini sudah dikenal sejak awal pembuatan mesin otomotif. Silinder disusun dalam satu baris tegak lurus dengan poros engkol.

Harga diri:kesederhanaan desain

Kekurangan:dengan jumlah silinder yang banyak, diperoleh unit yang sangat panjang, yang tidak dapat diposisikan secara melintang relatif terhadap sumbu longitudinal kendaraan.

mesin petinju

Mesin yang berlawanan secara horizontal memiliki ketinggian keseluruhan yang lebih rendah daripada mesin segaris atau V, yang menurunkan pusat gravitasi seluruh kendaraan. Ringan, desain kompak dan tata letak simetris mengurangi momen yaw kendaraan.

V-mesin

Untuk mengurangi panjang mesin, pada mesin ini silinder disusun dengan sudut 60 hingga 120 derajat, dengan sumbu longitudinal silinder melewati sumbu longitudinal poros engkol.

Harga diri:mesin relatif pendek

Kekurangan:mesinnya relatif lebar, memiliki dua kepala blok yang terpisah, biaya produksi yang meningkat, perpindahan yang terlalu besar.

mesin VR

Untuk mencari solusi kompromi untuk performa mesin mobil penumpang kelas menengah, mereka datang dengan kreasi mesin VR. Enam silinder pada 150 derajat membentuk mesin yang relatif sempit dan umumnya pendek. Selain itu, mesin seperti itu hanya memiliki satu kepala blok.

W-motor

Di mesin keluarga-W, dua baris silinder dalam versi VR dihubungkan dalam satu mesin.

Silinder dari setiap baris ditempatkan pada sudut 150 satu sama lain, dan baris silinder itu sendiri terletak pada sudut 720.

Mesin mobil standar terdiri dari dua mekanisme dan lima sistem.

Mekanisme mesin

Mekanisme engkol,

Mekanisme distribusi gas.

Sistem mesin

Sistem pendingin,

Sistem pelumasan,

Sistem suplai,

Sistem pengapian,

Sistem pelepasan gas yang terpenuhi.

mekanisme engkol

Mekanisme engkol dirancang untuk mengubah gerakan bolak-balik piston di dalam silinder menjadi gerakan rotasi poros engkol mesin.

Mekanisme engkol terdiri dari:

Blok silinder dengan bak mesin,

kepala blok silinder,

panci oli mesin,

Piston dengan cincin dan jari,

Shatunov,

poros engkol,

Roda gila.

Blok silinder

Ini adalah bagian cor satu bagian yang menggabungkan silinder mesin. Pada blok silinder terdapat permukaan bantalan untuk pemasangan poros engkol, kepala silinder biasanya dipasang pada bagian atas blok, bagian bawah adalah bagian dari bak mesin. Jadi, blok silinder adalah dasar dari mesin, tempat bagian-bagian lainnya digantung.

Cast sebagai aturan - dari besi tuang, lebih jarang - aluminium.

Blok yang terbuat dari bahan-bahan ini sama sekali tidak setara dalam sifat-sifatnya.

Jadi, balok besi tuang adalah yang paling kaku, yang berarti bahwa, jika hal lain dianggap sama, ia dapat menahan tingkat pemaksaan tertinggi dan paling tidak sensitif terhadap panas berlebih. Kapasitas panas besi tuang kira-kira setengah dari aluminium, yang berarti mesin dengan balok besi tuang lebih cepat panas Suhu Operasional. Namun, besi tuang sangat berat (2,7 kali lebih berat dari aluminium), rentan terhadap korosi, dan konduktivitas termalnya sekitar 4 kali lebih rendah dari aluminium, sehingga mesin dengan bak mesin besi tuang memiliki sistem pendinginan yang lebih intensif.

Blok silinder aluminium lebih ringan dan lebih dingin, tetapi dalam hal ini ada masalah dengan bahan pembuat dinding silinder secara langsung. Jika piston mesin dengan balok seperti itu terbuat dari besi tuang atau baja, maka dinding silinder aluminium akan cepat aus. Jika piston terbuat dari aluminium lunak, maka piston hanya akan "mencengkeram" dinding, dan mesin akan langsung macet.

Silinder di blok mesin dapat menjadi bagian dari pengecoran blok silinder atau menjadi busing pengganti terpisah yang bisa "basah" atau "kering". Selain bagian pembentuk mesin, blok silinder memiliki fungsi tambahan, seperti dasar sistem pelumasan - melalui lubang di blok silinder, oli bertekanan disuplai ke titik pelumasan, dan pada mesin berpendingin cairan , dasar sistem pendingin - melalui lubang serupa, cairan bersirkulasi melalui blok silinder.

Dinding rongga dalam silinder juga berfungsi sebagai pemandu piston saat bergerak di antara posisi ekstrem. Oleh karena itu, panjang generator silinder ditentukan sebelumnya oleh besarnya langkah piston.

Silinder beroperasi dalam kondisi tekanan variabel di rongga over-piston. Dinding dalamnya bersentuhan dengan nyala api dan gas panas yang dipanaskan hingga suhu 1500-2500°C. Selain itu, kecepatan geser rata-rata piston yang dipasang di sepanjang dinding silinder pada mesin mobil mencapai 12–15 m/dtk dengan pelumasan yang tidak memadai. Oleh karena itu, bahan yang digunakan untuk pembuatan silinder harus memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, dan struktur dinding itu sendiri harus memiliki kekakuan yang meningkat. Dinding silinder harus tahan terhadap lecet dengan pelumasan terbatas dan memiliki daya tahan yang tinggi secara keseluruhan terhadap kemungkinan jenis keausan lainnya.

Sesuai dengan persyaratan ini, besi cor abu-abu perlitik dengan sedikit tambahan elemen paduan (nikel, kromium, dll.) Digunakan sebagai bahan utama silinder. Besi cor paduan tinggi, baja, magnesium dan paduan aluminium juga digunakan.

kepala silinder

Ini adalah komponen mesin terpenting dan terbesar kedua. Ruang bakar, katup, dan lilin silinder terletak di kepala, dan poros bubungan dengan bubungan berputar pada bantalan di dalamnya. Sama seperti di blok silinder, kepalanya berisi air dan saluran minyak dan rongga. Kepala dipasang ke blok silinder dan, saat mesin bekerja, membentuk satu kesatuan dengan blok tersebut.

Panci oli mesin

Ini menutup bak mesin dari bawah (dicetak sebagai satu kesatuan dengan blok silinder) dan digunakan sebagai reservoir oli dan melindungi bagian-bagian mesin dari kontaminasi. Ada colokan tiriskan di bagian bawah panci oli mesin. Pan dibaut ke bak mesin. Gasket dipasang di antara keduanya untuk mencegah kebocoran oli.

Piston

Piston adalah bagian silinder yang melakukan gerakan bolak-balik di dalam silinder dan berfungsi untuk mengubah perubahan tekanan gas, uap atau cairan menjadi kerja mekanis, atau sebaliknya - gerakan bolak-balik menjadi perubahan tekanan.

Piston dibagi menjadi tiga bagian yang melakukan fungsi berbeda:

Dasar,

bagian penyegelan,

Panduan bagian (rok).

Bentuk bagian bawah tergantung pada fungsi yang dilakukan oleh piston. Misalnya, pada mesin pembakaran dalam, bentuknya bergantung pada letak busi, injektor, katup, desain mesin, dan faktor lainnya. Dengan bentuk dasar yang cekung, ruang bakar paling rasional terbentuk, tetapi jelaga mengendap lebih intensif di dalamnya. Dengan dasar cembung, kekuatan piston bertambah, tetapi bentuk ruang bakar memburuk.

Bagian bawah dan penyegelan membentuk kepala piston. Cincin kompresi dan pengikis oli terletak di bagian penyegelan piston.

Jarak dari dasar piston ke alur cincin kompresi pertama disebut zona tembak piston. Bergantung pada bahan pembuat piston, sabuk api memiliki ketinggian minimum yang diperbolehkan, penurunan yang dapat menyebabkan piston terbakar habis di sepanjang dinding luar, serta kehancuran. kursi cincin kompresi atas.

Fungsi penyegelan yang dilakukan oleh grup piston sangat penting untuk pengoperasian normal mesin piston. Kondisi teknis mesin dinilai dari kemampuan penyegelan grup piston. Misalnya pada mesin mobil tidak diperbolehkan konsumsi oli akibat pemborosan akibat penetrasi (hisapan) yang berlebihan ke dalam ruang bakar melebihi 3% dari konsumsi bahan bakar.

Piston skirt (tronk) adalah bagian penuntunnya saat bergerak di dalam silinder dan memiliki dua pasang (lugs) untuk memasang pin piston. Untuk mengurangi tekanan suhu piston di kedua sisi, tempat bos berada, logam dihilangkan dari permukaan rok hingga kedalaman 0,5-1,5 mm. Relung ini, yang meningkatkan pelumasan piston di dalam silinder dan mencegah pembentukan lecet akibat deformasi suhu, disebut "lemari es". Cincin pengikis oli juga dapat ditempatkan di bagian bawah rok.

Untuk pembuatan piston, digunakan besi cor kelabu dan paduan aluminium.

Besi cor

Keuntungan:Piston besi cor kuat dan tahan aus.

Karena koefisien ekspansi liniernya yang rendah, mereka dapat beroperasi dengan celah yang relatif kecil, memberikan penyegelan silinder yang baik.

Kekurangan:Besi tuang memiliki berat jenis yang cukup besar. Dalam hal ini, ruang lingkup piston besi tuang terbatas pada mesin berkecepatan relatif rendah, di mana gaya inersia massa bolak-balik tidak melebihi seperenam gaya tekanan gas di dasar piston.

Besi tuang memiliki konduktivitas termal yang rendah, sehingga pemanasan bagian bawah piston besi tuang mencapai 350–400 °C. Pemanasan seperti itu tidak diinginkan, terutama di mesin karburator, karena merupakan penyebab pijar pengapian.

Aluminium

Sebagian besar mesin mobil modern memiliki piston aluminium.

Keuntungan:

Bobot rendah (setidaknya 30% lebih sedikit dibandingkan dengan besi tuang);

Konduktivitas termal yang tinggi (3-4 kali lebih tinggi dari konduktivitas termal besi tuang), yang memastikan pemanasan mahkota piston tidak lebih dari 250 ° C, yang berkontribusi pada pengisian silinder yang lebih baik dan memungkinkan Anda meningkatkan rasio kompresi di mesin bensin;

Sifat anti-gesekan yang baik.

batang penghubung

Batang penghubung adalah bagian yang menghubungkan piston (melaluipin piston) dan pin engkolporos engkol. Berfungsi untuk menyalurkan gerakan bolak-balik dari piston ke poros engkol. Untuk mengurangi keausan jurnal batang penghubung poros engkol, aliner khusus yang memiliki lapisan anti gesekan.

Poros engkol

Poros engkol adalah bagian berbentuk kompleks dengan leher untuk diikat batang penghubung , dari mana ia merasakan upaya dan mengubahnya menjadi torsi .

Poros engkol terbuat dari karbon, kromium-mangan, kromium-nikel-molibdenum, dan baja lainnya, serta besi cor berkekuatan tinggi khusus.

Elemen utama poros engkol

leher akar- penyangga poros, terletak di utama bantalan terletak di bak mesin mesin.

Jurnal batang penghubung- penyangga yang menghubungkan poros batang penghubung (untuk pelumasan bantalan batang penghubung ada saluran minyak).

Pipi- sambungkan leher batang utama dan penghubung.

Keluaran poros depan (kaki) - bagian dari poros yang terpasang gigi atau katrol power take-off untuk berkendaramekanisme distribusi gas (GRM)dan berbagai unit tambahan, sistem dan rakitan.

Poros keluaran belakang (batang) - bagian dari poros yang terhubung ke roda gila atau pemilihan gigi besar-besaran dari bagian utama tenaga.

Counterweight- menyediakan bongkar bantalan utama dari gaya sentrifugal inersia orde pertama dari massa engkol yang tidak seimbang dan bagian bawah batang penghubung.

Roda gila

Disk besar dengan pelek bergigi. Ring gear diperlukan untuk menghidupkan mesin (starter gear terhubung dengan flywheel gear dan memutar poros mesin). Roda gila juga berfungsi untuk mengurangi putaran poros engkol yang tidak rata.

Mekanisme distribusi gas

Dirancang untuk asupan tepat waktu dari campuran yang mudah terbakar ke dalam silinder dan pelepasan gas buang.

Bagian utama dari mekanisme distribusi gas adalah:

Camshaft,

Katup masuk dan keluar.

Camshaft

Menurut letak camshaft, mesin dibedakan:

Dengan camshaft terletak di blok silinder (Cam-in-Block);

Dengan camshaft yang terletak di kepala silinder (Cam-in-Head).

Pada mesin otomotif modern, biasanya terletak di bagian atas kepala blok silinder dan terhubung ke katrol atau sproket bergigi poros engkol sabuk atau rantai waktu, masing-masing, dan berputar pada frekuensi setengah dari yang terakhir (pada mesin 4-tak).

Bagian yang tidak terpisahkan camshaft adalah miliknya kamera , yang jumlahnya sesuai dengan jumlah intake dan exhaust katup mesin. Dengan demikian, setiap katup sesuai dengan cam individu, yang membuka katup dengan menjalankan tuas pengangkat katup. Saat bubungan "kabur" dari tuas, katup menutup di bawah aksi pegas balik yang kuat.

Mesin dengan konfigurasi silinder segaris dan sepasang katup per silinder biasanya memiliki satu poros bubungan (dalam kasus empat katup per silinder, dua), sedangkan mesin berbentuk V dan berlawanan memiliki salah satu di blok runtuhnya, atau dua, satu untuk setiap setengah blok (di setiap kepala blok). Mesin dengan 3 katup per silinder (biasanya dua saluran masuk dan satu saluran keluar) biasanya memiliki satu poros bubungan per kepala, sedangkan mesin dengan 4 katup per silinder (dua saluran masuk dan 2 saluran keluar) memiliki 2 poros bubungan per kepala.

Mesin modern terkadang memiliki sistem pengaturan waktu katup, yaitu mekanisme yang memungkinkan Anda memutar poros bubungan relatif terhadap sproket penggerak, sehingga mengubah momen pembukaan dan penutupan (fase) katup, yang memungkinkan pengisian silinder lebih efisien dengan campuran kerja pada kecepatan yang berbeda.

katup

Katup terdiri dari kepala datar dan batang yang dihubungkan oleh transisi yang mulus. Untuk mengisi silinder dengan campuran yang mudah terbakar dengan lebih baik, diameter kepala katup masuk dibuat jauh lebih besar dari diameter knalpot. Karena katup beroperasi pada suhu tinggi, katup dibuat dari baja berkualitas tinggi. Katup saluran masuk terbuat dari baja kromium, katup buang terbuat dari baja tahan panas, karena yang terakhir bersentuhan dengan gas buang yang mudah terbakar dan panas hingga 600 - 800 0 C. Panas pemanasan katup memerlukan pemasangan sisipan khusus yang terbuat dari besi tuang tahan panas di kepala silinder, yang disebut kursi.

Prinsip mesin

Konsep dasar

Titik mati atas - posisi tertinggi piston di dalam silinder.

pusat mati bawah - posisi terendah piston di dalam silinder.

langkah piston- jarak yang ditempuh piston dari satu titik mati ke titik mati lainnya.

Ruang bakar- ruang antara kepala silinder dan piston saat berada di titik mati atas.

Perpindahan silinder - ruang yang dibebaskan oleh piston saat bergerak dari titik mati atas ke titik mati bawah.

Perpindahan mesin - jumlah volume kerja semua silinder mesin. Itu dinyatakan dalam liter, oleh karena itu sering disebut perpindahan mesin.

Volume silinder penuh - jumlah volume ruang bakar dan volume kerja silinder.

Rasio kompresi- menunjukkan berapa kali total volume silinder lebih besar dari volume ruang bakar.

Kompresitekanan dalam silinder pada akhir langkah kompresi.

Kebijaksanaan- proses (bagian dari siklus kerja) yang terjadi di silinder dalam satu langkah piston.

Siklus kerja mesin

Pukulan pertama - saluran masuk. Ketika piston bergerak ke bawah di dalam silinder, ruang hampa terbentuk, di mana campuran yang mudah terbakar (campuran bahan bakar-udara) memasuki silinder melalui katup masuk terbuka.

Pengukuran ke-2 - kompresi . Piston bergerak ke atas di bawah aksi poros engkol dan batang penghubung. Kedua katup ditutup dan campuran yang mudah terbakar dikompresi.

Siklus ke-3 - langkah kerja . Pada akhir langkah kompresi, campuran yang mudah terbakar menyala (dari kompresi pada mesin diesel, dari busi pada mesin bensin). Di bawah tekanan gas yang mengembang, piston bergerak ke bawah dan menggerakkan poros engkol melalui batang penghubung.

Langkah ke-4 - rilis . Piston bergerak ke atas dan gas buang keluar melalui katup buang yang terbuka.

Apa itu mesin pembakaran dalam (ICE)

Semua motor mengubah sejumlah energi menjadi usaha. Mesin berbeda - listrik, hidrolik, termal, dll., Tergantung pada jenis energi yang diubah menjadi pekerjaan. ICE adalah mesin pembakaran internal, ini adalah mesin panas di mana panas dari pembakaran bahan bakar di ruang kerja diubah menjadi pekerjaan yang berguna di dalam mesin. Ada juga mesin pembakaran luar - ini adalah mesin jet pesawat terbang, roket, dll. pada mesin ini, pembakarannya bersifat eksternal, sehingga disebut mesin pembakaran eksternal.

Namun orang awam yang sederhana lebih mungkin menjumpai mesin mobil dan memahami mesin tersebut sebagai mesin pembakaran dalam piston. Dalam mesin pembakaran dalam piston, gaya tekanan gas yang terjadi selama pembakaran bahan bakar di ruang kerja bekerja pada piston, yang membalas dalam silinder mesin dan mentransfer gaya ke mekanisme engkol, yang mengubah gerakan bolak-balik piston menjadi gerak rotasi poros engkol. Tapi ini adalah pandangan yang sangat disederhanakan dari mesin pembakaran internal. Faktanya, fenomena fisik paling kompleks terkonsentrasi di mesin pembakaran internal, pemahaman yang telah dicurahkan oleh banyak ilmuwan terkemuka. Agar mesin pembakaran internal dapat bekerja, di dalam silindernya, saling menggantikan, proses seperti suplai udara, injeksi bahan bakar dan atomisasi, pencampurannya dengan udara, penyalaan campuran yang dihasilkan, perambatan api, dan pembuangan gas buang. Setiap proses membutuhkan beberapa seperseribu detik. Selain itu, proses yang terjadi di mesin pembakaran internal: perpindahan panas, aliran gas dan cairan, gesekan dan keausan, proses kimiawi untuk menetralkan gas buang, beban mekanis dan termal. Ini jauh dari daftar lengkap. Dan setiap proses harus diatur sebaik mungkin. Lagi pula, dari kualitas mengalir ke Proses ICE kualitas mesin secara keseluruhan terbentuk - tenaga, efisiensi, kebisingan, toksisitas, keandalan, biaya, berat, dan dimensinya.

Baca juga

Mesin pembakaran internal berbeda: bensin, campuran, dll. Dan ini bukan daftar lengkap! Seperti yang Anda lihat, ada banyak opsi untuk mesin pembakaran internal, tetapi jika perlu menyebutkan klasifikasi mesin pembakaran internal, maka untuk pertimbangan terperinci dari seluruh volume material, Anda memerlukan setidaknya 20-30 halaman. - banyak, bukan? Dan itu hanya klasifikasi ...

Mesin pembakaran internal utama dari mobil NIVA

Tidak ada bidang kegiatan yang dapat dibandingkan dengan mesin pembakaran internal piston dalam hal skala, jumlah orang yang dipekerjakan dalam pengembangan, produksi, dan operasi. Di negara maju, aktivitas seperempat populasi pekerja secara langsung atau tidak langsung terkait dengan pembuatan mesin piston. Pembuatan mesin, sebagai bidang intensif sains eksklusif, menentukan dan merangsang perkembangan sains dan pendidikan. Total tenaga mesin pembakaran dalam bolak-balik adalah 80 - 85% dari tenaga semua pembangkit listrik di industri energi dunia. Melalui jalan raya, kereta api, transportasi air, V pertanian, konstruksi, mekanisasi skala kecil, dan sejumlah bidang lainnya, motor bakar piston sebagai sumber tenaga belum memiliki alternatif yang tepat. Produksi mesin mobil dunia sendiri terus meningkat, melebihi 60 juta unit per tahun. Jumlah mesin kecil yang diproduksi di dunia juga melebihi puluhan juta per tahun. Bahkan dalam dunia penerbangan, mesin piston mendominasi dalam hal tenaga total, jumlah model dan modifikasi, serta jumlah mesin yang terpasang pada pesawat. Beberapa ratus ribu pesawat dengan mesin pembakaran internal piston (kelas bisnis, sport, tak berawak, dll.) Dioperasikan di dunia. Di Amerika Serikat, mesin piston menyumbang sekitar 70% dari tenaga semua mesin yang dipasang di pesawat sipil.

Namun seiring waktu, semuanya berubah dan segera kita akan melihat dan mengoperasikan berbagai jenis mesin secara fundamental yang akan tinggi indikator kinerja, efisiensi tinggi, kesederhanaan desain dan, yang terpenting, ramah lingkungan. Ya benar, kelemahan utama mesin pembakaran dalam adalah performa lingkungannya. Betapapun tajamnya pengoperasian mesin pembakaran dalam, apa pun sistem yang diterapkan, tetap berdampak signifikan pada kesehatan kita. Ya, sekarang kami dapat mengatakan dengan yakin bahwa teknologi pembuatan mesin yang ada merasakan "langit-langit" - ini adalah keadaan ketika satu atau beberapa teknologi telah benar-benar kehabisan kemampuannya, benar-benar terjepit, semua yang dapat dilakukan telah dilakukan dan, dari segi ekologi, pada dasarnya TIDAK ADA yang bisa diubah lagi pada jenis mesin pembakaran dalam yang ada. Pertanyaannya adalah: Anda perlu mengubah sepenuhnya prinsip pengoperasian mesin, pembawa energinya (produk minyak bumi) menjadi sesuatu yang baru, berbeda secara fundamental (). Tapi, sayangnya, ini bukan masalah satu hari atau bahkan setahun, butuh puluhan tahun ...

Untuk saat ini, lebih dari satu generasi ilmuwan dan perancang akan mengeksplorasi dan meningkatkan teknologi lama, secara bertahap semakin mendekati tembok, yang tidak mungkin lagi dilompati (secara fisik tidak mungkin). Untuk waktu yang sangat lama, mesin pembakaran dalam akan memberikan pekerjaan kepada mereka yang memproduksi, mengoperasikan, memelihara, dan menjualnya. Mengapa? Semuanya sangat sederhana, tetapi pada saat yang sama, tidak semua orang memahami dan menerima kebenaran sederhana ini. Alasan utama perlambatan pengenalan teknologi yang berbeda secara fundamental adalah kapitalisme. Ya, betapapun anehnya kedengarannya, tetapi kapitalisme, sistem yang tampaknya tertarik pada teknologi baru, yang menghambat perkembangan umat manusia! Semuanya sangat sederhana - Anda harus menghasilkan. Bagaimana dengan rig minyak, kilang minyak, dan pendapatan?

ICE "terkubur" berulang kali. Di berbagai waktu, itu digantikan oleh motor listrik bertenaga baterai, sel bahan bakar hidrogen, dan banyak lagi. ICE secara konsisten memenangkan persaingan. Dan bahkan masalah menipisnya cadangan minyak dan gas pun tidak masalah es. Ada sumber bahan bakar yang tidak terbatas untuk mesin pembakaran internal. Menurut data terbaru, minyak mungkin pulih, dan apa artinya bagi kita?

karakteristik es

Dengan parameter desain yang sama, mesin yang berbeda metrik seperti daya, torsi, dan konsumsi bahan bakar spesifik dapat bervariasi. Ini karena fitur-fitur seperti jumlah katup per silinder, pengaturan waktu katup, dll. Oleh karena itu, untuk mengevaluasi pengoperasian mesin pada kecepatan yang berbeda, karakteristik digunakan - ketergantungan kinerjanya pada mode pengoperasian. Karakteristik ditentukan secara empiris pada tegakan khusus, karena secara teoritis hanya dihitung kira-kira.

Sebagai aturan, di dokumentasi teknis karakteristik kecepatan eksternal mesin diberikan ke mobil (gambar di sebelah kiri), yang menentukan ketergantungan tenaga, torsi, dan konsumsi bahan bakar spesifik pada jumlah putaran poros engkol dengan pasokan bahan bakar penuh. Mereka memberi gambaran tentang performa mesin yang maksimal.

Performa mesin (disederhanakan) berubah karena alasan berikut. Dengan peningkatan jumlah putaran poros engkol, torsi meningkat karena lebih banyak bahan bakar yang masuk ke silinder. Kira-kira pada kecepatan sedang, itu mencapai maksimumnya, dan kemudian mulai menurun. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa dengan peningkatan kecepatan putaran poros engkol, gaya inersia, gaya gesek, hambatan aerodinamis pipa intake mulai memainkan peran penting, yang memperburuk pengisian silinder dengan muatan baru. campuran udara-bahan bakar, dll.

Peningkatan torsi mesin yang cepat menunjukkan dinamika akselerasi kendaraan yang baik karena peningkatan traksi yang intensif pada roda. Semakin lama momennya maksimal dan tidak berkurang, semakin baik. Mesin seperti itu lebih beradaptasi dengan perubahan kondisi jalan dan kecil kemungkinannya harus mengganti persneling.

Tenaga tumbuh dengan torsi dan bahkan ketika mulai menurun, terus meningkat karena peningkatan kecepatan. Setelah mencapai maksimum, tenaga mulai berkurang karena alasan yang sama dengan penurunan torsi. Kecepatan sedikit lebih tinggi dari daya maksimum dibatasi oleh perangkat kontrol, karena dalam mode ini sebagian besar bahan bakar dihabiskan bukan untuk pekerjaan yang berguna, tetapi untuk mengatasi gaya inersia dan gesekan pada mesin. Kekuatan maksimum menentukan kecepatan tertinggi mobil. Dalam mode ini, mobil tidak berakselerasi dan mesin hanya bekerja untuk mengatasi gaya hambatan terhadap gerakan - hambatan udara, hambatan gelinding, dll.

Nilai konsumsi bahan bakar spesifik juga bervariasi tergantung pada kecepatan poros engkol, seperti yang terlihat pada karakteristiknya. Konsumsi bahan bakar spesifik harus sedekat mungkin dengan minimum; ini menunjukkan efisiensi mesin yang baik. Konsumsi spesifik minimum, biasanya, dicapai tepat di bawah kecepatan rata-rata, di mana mobil terutama dioperasikan saat berkendara di dalam kota.

Garis putus-putus pada grafik di atas menunjukkan performa mesin yang lebih optimal.

Mesin mobil sangat beragam. Teknologi yang digunakan dalam pengembangan dan produksi unit daya, memiliki sejarah yang kaya. Persyaratan modernitas memaksa pabrikan untuk setiap tahun memperkenalkan perbaikan dan meningkatkan teknologi yang ada ke dalam proyek mereka.

Mesin pembakaran internal memiliki perangkat dan prinsip operasi yang mampu memberikan daya tinggi dan masa operasi yang lama - pengguna hanya memerlukan perawatan minimum yang diperlukan dan perbaikan kecil yang tepat waktu.

Sekilas, sulit membayangkan cara kerja mesin: terlalu banyak mekanisme yang saling berhubungan yang dipasang dalam satu ruang kecil. Namun dengan studi mendetail dan analisis sambungan dalam sistem ini, pengoperasian mesin mobil ternyata sangat sederhana dan mudah dipahami.

Komposisi mesin mobil mencakup sejumlah node yang penting dan memastikan kinerja fungsi kerja seluruh sistem.

Blok silinder kadang-kadang disebut sebagai badan atau rangka dari keseluruhan sistem. Deskripsi mesin tidak lengkap tanpa mempelajari elemen struktural ini. Di bagian motor inilah sistem saluran yang terhubung dilengkapi untuk melumasi dan menciptakan suhu yang dibutuhkan mesin pembakaran dalam.

Bagian atas rumah piston memiliki saluran untuk ring. Cincin piston itu sendiri dibagi menjadi atas dan bawah. Berdasarkan fungsi yang dilakukan, cincin ini disebut cincin kompresi. Torsi mesin ditentukan oleh kekuatan dan pengoperasian elemen yang dipertimbangkan.

Cincin piston bagian bawah memainkan peran penting dalam memastikan umur mesin. Cincin bawah melakukan 2 peran: menjaga ruang bakar tetap kencang dan merupakan segel yang mencegah oli menembus ke dalam ruang bakar.

Mesin mobil adalah sistem di mana energi ditransfer antar mekanisme dengan kehilangan nilainya yang minimal pada berbagai tahap. Oleh karena itu, mekanisme engkol menjadi salah satu elemen terpenting dari sistem. Ini memberikan transfer energi bolak-balik dari piston ke poros engkol.

Secara umum, prinsip pengoperasian mesin cukup sederhana dan telah mengalami sedikit perubahan mendasar selama keberadaannya. Ini sama sekali tidak perlu - beberapa peningkatan dan pengoptimalan memungkinkan Anda untuk mencapainya hasil terbaik sedang bekerja. Konsep keseluruhan sistem tidak berubah.

Torsi mesin dihasilkan oleh energi yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar, yang disalurkan dari ruang bakar ke roda melalui elemen penghubung. Di injektor, bahan bakar dipindahkan ke ruang bakar, di mana ia diperkaya dengan udara. Busi menciptakan percikan api yang langsung menyulut campuran yang dihasilkan. Beginilah ledakan kecil terjadi, yang memastikan pengoperasian mesin.

Sebagai hasil dari tindakan ini, sejumlah besar gas terbentuk, merangsang gerakan translasi. Ini adalah bagaimana torsi mesin dihasilkan. Energi dari piston dipindahkan ke poros engkol, yang meneruskan gerakan ke transmisi, dan setelah itu, sistem khusus roda gigi mentransfer gerakan ke roda.

Urutan pengoperasian mesin yang sedang berjalan tidak rumit dan, dengan elemen penghubung yang dapat diservis, menjamin kehilangan energi yang minimal. Skema operasi dan struktur masing-masing mekanisme didasarkan pada transformasi impuls yang diciptakan menjadi jumlah energi yang dapat digunakan secara praktis. Sumber daya mesin ditentukan oleh ketahanan aus setiap tautan.

Prinsip pengoperasian mesin pembakaran internal

Mesin mobil penumpang dilakukan dalam bentuk salah satu jenis sistem pembakaran internal. Prinsip pengoperasian mesin mungkin berbeda dalam beberapa hal, yang menjadi dasar untuk membagi mesin menjadi berbagai jenis dan modifikasi.

Parameter penentu yang berfungsi untuk membagi unit daya ke dalam kategori adalah:

• volume kerja,
• jumlah silinder
• daya sistem,
• kecepatan putaran simpul,
• bahan bakar yang digunakan untuk bekerja, dll.

Memahami cara kerja mesin itu mudah. Tapi saat kita belajar, muncul indikator baru yang menimbulkan pertanyaan. Jadi, seringkali Anda bisa menemukan pembagian mesin berdasarkan jumlah siklusnya. Apa itu dan bagaimana pengaruhnya terhadap pengoperasian mesin?

Perangkat mesin mobil didasarkan pada sistem empat langkah. 4 siklus ini sama dalam waktu - untuk seluruh siklus, piston naik dua kali di dalam silinder dan turun dua kali. Stroke dimulai ketika piston berada di atas atau bawah. Mekanik menyebut titik-titik ini TDC dan BDC - atas dan bawah mati poin masing-masing.

Pukulan nomor 1 - saluran masuk. Saat bergerak ke bawah, piston menarik campuran yang diisi bahan bakar ke dalam silinder. Sistem beroperasi dengan katup masuk terbuka. Kekuatan mesin mobil ditentukan oleh jumlah, ukuran, dan waktu bukaan katup.

Pada beberapa model, pengoperasian pedal gas meningkatkan periode katup dalam keadaan terbuka, yang memungkinkan Anda menambah jumlah bahan bakar yang masuk ke sistem. Perangkat mesin pembakaran internal seperti itu memberikan akselerasi sistem yang kuat.

Kebijaksanaan nomor 2 - kompresi. Pada tahap ini, piston memulai gerakan ke atas, yang menyebabkan kompresi campuran yang diterima ke dalam silinder. Itu menyusut persis dengan volume ruang bakar bahan bakar. Chamber ini adalah ruang antara bagian atas piston dan bagian atas silinder saat piston berada di TDC. Katup saluran masuk tertutup rapat pada saat ini.

Kualitas kompresi campuran tergantung pada kepadatan penutupan. Jika piston itu sendiri, atau silinder, atau ring piston sudah aus dan tidak dalam kondisi yang baik, maka kualitas kerja dan umur mesin akan berkurang secara signifikan.

Langkah nomor 3 - langkah kerja. Tahap ini dimulai dengan TDC. Sistem pengapian menjamin penyalaan campuran bahan bakar dan memastikan pelepasan energi. Terjadi ledakan, yang melepaskan energi. Dan karena bertambahnya volume, piston terdorong ke bawah. Katup ditutup. Spesifikasi mesin sangat bergantung pada aliran langkah ketiga motor.

Bar No. 4 - rilis. Akhir siklus kerja. Gerakan ke atas piston memastikan pengusiran gas. Dengan demikian, silinder berventilasi. Siklus ini penting untuk memastikan umur mesin.

Mesin memiliki prinsip pengoperasian yang didasarkan pada distribusi energi dari ledakan gas, membutuhkan perhatian pada penciptaan semua node.

Pengoperasian mesin pembakaran internal bersifat siklus. Semua energi yang tercipta dalam proses melakukan kerja pada keempat langkah piston diarahkan ke pengaturan mobil.

Varian desain mesin internal

Karakteristik mesin tergantung pada fitur desainnya. Pembakaran internal adalah jenis proses fisik utama yang terjadi dalam sistem mesin menyala mobil modern. Selama perkembangan teknik mesin, beberapa jenis mesin pembakaran dalam telah berhasil diimplementasikan.

Perangkat mesin bensin membagi sistem menjadi 2 jenis - mesin injeksi dan model karburator. Juga dalam produksi ada beberapa jenis karburator dan sistem injeksi. Dasar pekerjaannya adalah pembakaran bensin.

Karakteristik mesin bensin terlihat lebih disukai. Meskipun setiap pengguna memiliki prioritas dan manfaat masing-masing dari pengoperasian setiap mesin. Mesin pembakaran internal bensin adalah salah satu yang paling umum di industri otomotif modern. Urutan pengoperasian motor sederhana dan tidak berbeda dengan interpretasi klasik.

Mesin diesel didasarkan pada penggunaan bahan bakar diesel yang disiapkan. Memasuki silinder melalui injektor. Keunggulan utama mesin diesel adalah tidak membutuhkan listrik untuk membakar bahan bakar. Hanya diperlukan untuk menghidupkan mesin.

Mesin gas menggunakan gas cair dan terkompresi, serta beberapa jenis gas lainnya, untuk pengoperasiannya.

Cari tahu sumber daya terbaik yang dimiliki mesin pada mobil Anda dari pabrikan. Perkiraan angka yang disuarakan pengembang dalam dokumen yang menyertai kendaraan tersebut. Ini berisi semua informasi yang relevan dan akurat tentang motor. Di paspor Anda akan mengetahuinya spesifikasi teknis motor, berapa berat mesin dan semua informasi tentang unit penggerak.

Masa pakai mesin tergantung pada kualitas servis, intensitas penggunaan. Masa pakai yang ditentukan oleh pengembang menyiratkan sikap penuh perhatian dan hati-hati terhadap mesin.

Apa yang dimaksud dengan mesin? Ini adalah elemen kunci di dalam mobil, yang dirancang untuk memastikan pergerakannya. Keandalan dan keakuratan kerja semua unit sistem menjamin kualitas pergerakan dan keselamatan pengoperasian mesin.

Karakteristik mesin sangat bervariasi, meskipun faktanya. Bahwa prinsip pembakaran internal bahan bakar tetap tidak berubah. Sehingga para pengembang berhasil memenuhi kebutuhan pelanggan dan mengimplementasikan proyek untuk meningkatkan performa mobil secara umum.

Sumber daya rata-rata mesin pembakaran dalam adalah beberapa ratus ribu kilometer. Dengan beban seperti itu dari semua bagian penyusun sistem membutuhkan kekuatan dan kolaborasi yang tepat. Oleh karena itu, konsep pembakaran internal yang terkenal dan dipelajari secara menyeluruh terus disempurnakan dan pendekatan baru diperkenalkan.

Sumber daya mesin berbeda dalam jangkauan yang luas. Urutan pekerjaan, pada saat yang sama, bersifat umum (dengan sedikit penyimpangan dari standar). Bobot mesin dan karakteristik individu mungkin agak berbeda.

Mesin pembakaran internal modern memiliki desain klasik dan prinsip operasi yang dipelajari secara menyeluruh. Oleh karena itu, tidak sulit bagi mekanik untuk menyelesaikan masalah apa pun dalam waktu sesingkat mungkin.

Pekerjaan perbaikan menjadi lebih rumit jika kerusakan tidak segera diperbaiki. Dalam situasi seperti itu, urutan pengoperasian mekanisme dapat benar-benar rusak dan diperlukan pekerjaan restorasi yang serius. Sumber daya mesin setelah perbaikan yang kompeten tidak akan terganggu.

Untuk berkenalan dengan bagian utama dan integral dari kendaraan apa pun, pertimbangkan mesinnya terbuat dari apa? Untuk pemahaman penuh tentang pentingnya, mesin selalu dibandingkan dengan hati manusia. Selama hati bekerja, seseorang hidup. Begitu pula dengan mesin, begitu berhenti atau tidak menyala, mobil dengan segala sistem dan mekanismenya berubah menjadi tumpukan besi yang tidak berguna.

Selama modernisasi dan peningkatan mobil, mesin telah banyak berubah dalam desainnya ke arah kekompakan, efisiensi, kebisingan, daya tahan, dll. Tetapi prinsip pengoperasiannya tetap tidak berubah - setiap mobil memiliki mesin pembakaran internal (ICE). Satu-satunya pengecualian adalah motor listrik sebagai cara alternatif untuk menghasilkan energi.

Perangkat mesin mobil disajikan dalam bagian tentang Gambar 2.

Nama "mesin pembakaran dalam" justru berasal dari prinsip perolehan energi. Campuran bahan bakar-udara, yang terbakar di dalam silinder mesin, melepaskan energi dalam jumlah besar dan membuat mobil penumpang akhirnya bergerak melalui banyak rantai simpul dan mekanisme.

Uap bahan bakar yang bercampur dengan udara selama penyalaanlah yang memberikan efek seperti itu di ruang terbatas.

Untuk kejelasan tentang Gambar 3 menunjukkan perangkat mesin mobil satu silinder.

Silinder kerja dari dalam adalah ruang tertutup. Piston terhubung melalui batang penghubung ke poros engkol, adalah satu-satunya elemen bergerak dalam silinder. Saat bahan bakar dan uap udara dinyalakan, semua energi yang dilepaskan mendorong dinding silinder dan piston, menyebabkannya bergerak ke bawah.

Desain poros engkol dibuat sedemikian rupa sehingga pergerakan piston melalui batang penghubung menghasilkan torsi yang menyebabkan poros itu sendiri berputar dan menerima energi rotasi. Dengan demikian, energi yang dilepaskan dari pembakaran campuran kerja diubah menjadi energi mekanik.

Dua metode digunakan untuk menyiapkan campuran bahan bakar-udara: pembentukan campuran internal atau eksternal. Kedua metode tersebut masih berbeda dalam komposisi campuran kerja dan metode penyalaannya.

Untuk mendapatkan konsep yang jelas, perlu diketahui bahwa dua jenis bahan bakar yang digunakan pada mesin: bensin dan solar. Kedua jenis pembawa energi tersebut diperoleh berdasarkan penyulingan minyak. Bensin menguap dengan sangat baik di udara.

Oleh karena itu, untuk mesin yang berbahan bakar bensin, digunakan alat seperti karburator untuk mendapatkan campuran bahan bakar-udara.

Di karburator, aliran udara dicampur dengan tetesan bensin dan dimasukkan ke dalam silinder. Di sana, campuran udara-bahan bakar yang dihasilkan dinyalakan saat percikan api disalurkan melalui busi.

Bahan bakar diesel (DF) memiliki volatilitas yang rendah pada suhu normal, tetapi ketika dicampur dengan udara di bawah tekanan yang sangat besar, campuran yang dihasilkan akan menyala secara spontan. Ini adalah prinsip pengoperasian mesin diesel.

Bahan bakar diesel disuntikkan ke dalam silinder secara terpisah dari udara melalui nosel. Nozel injektor yang sempit, dipadukan dengan tekanan injeksi silinder yang tinggi, mengubah bahan bakar diesel menjadi tetesan halus yang bercampur dengan udara.

Untuk penyajian visual, ini mirip dengan saat Anda menekan tutup parfum atau kaleng cologne: cairan yang diperas langsung bercampur dengan udara, membentuk campuran halus, yang segera disemprotkan, meninggalkan aroma yang menyenangkan. Efek semprotan yang sama terjadi di dalam silinder. Piston, bergerak ke atas, memampatkan ruang udara, meningkatkan tekanan, dan campuran menyala secara spontan, memaksa piston bergerak ke arah yang berlawanan.

Dalam kedua kasus tersebut, kualitas campuran kerja yang disiapkan sangat memengaruhi pengoperasian penuh mesin. Jika ada kekurangan bahan bakar atau udara, campuran yang bekerja tidak sepenuhnya terbakar, dan tenaga mesin yang dihasilkan berkurang secara signifikan.

Bagaimana dan karena campuran kerja apa yang disuplai ke silinder?

Pada Gambar 3 terlihat bahwa dua batang dengan tutup besar muncul dari silinder ke atas. Ini adalah saluran masuk dan
katup buang yang menutup dan membuka pada waktu-waktu tertentu, memberikan proses kerja di dalam silinder. Keduanya bisa tertutup, tetapi tidak pernah keduanya bisa terbuka. Ini akan dibahas nanti.

Pada mesin bensin, ada busi yang sama di dalam silinder yang menyalakan campuran bahan bakar-udara. Ini karena munculnya percikan api di bawah pengaruh pelepasan listrik. Prinsip operasi dan operasi akan dipertimbangkan dalam penelitian ini

Katup saluran masuk memastikan aliran tepat waktu dari campuran kerja ke dalam silinder, dan katup buang memastikan pelepasan gas buang tepat waktu yang tidak lagi diperlukan. Katup beroperasi pada titik tertentu pada saat gerakan piston. Seluruh proses pengubahan energi dari pembakaran menjadi energi mekanik disebut siklus kerja, yang terdiri dari empat siklus: pemasukan campuran kerja, kompresi, langkah tenaga, dan gas buang. Oleh karena itu namanya - mesin empat langkah.

Mari kita lihat bagaimana ini terjadi gambar 4.

Piston di dalam silinder hanya melakukan gerakan bolak-balik, yaitu naik turun. Ini disebut langkah piston. Titik ekstrim di mana piston bergerak disebut titik mati: atas (TDC) dan bawah (BDC). Nama "mati" berasal dari fakta bahwa pada saat tertentu, piston, yang berubah arah 180 derajat, tampak "membeku" di posisi bawah atau atas selama seperseribu detik.

TDC berada pada jarak tertentu dari bagian atas silinder. Area di dalam silinder ini disebut ruang bakar. Area dengan langkah piston disebut volume kerja silinder. Anda pasti pernah mendengar konsep ini saat mendaftar karakteristik mesin mobil apa pun. Nah, jumlah volume kerja dan ruang bakar membentuk volume penuh silinder.

Rasio volume total silinder dengan volume ruang bakar disebut rasio kompresi campuran kerja. Ini
indikator yang cukup penting untuk setiap mesin mobil. Semakin kuat campuran dikompresi, semakin banyak rekoil yang diperoleh selama pembakaran, yang diubah menjadi energi mekanik.

Di sisi lain, kompresi campuran udara-bahan bakar yang berlebihan menyebabkannya meledak daripada terbakar. Fenomena ini disebut "detonasi". Ini menyebabkan hilangnya tenaga dan kerusakan atau keausan berlebihan pada seluruh mesin.

Untuk menghindarinya, produksi bahan bakar modern menghasilkan bensin yang tahan terhadap kompresi tingkat tinggi. Setiap orang pernah melihat prasasti seperti AI-92 atau AI-95 di pom bensin. Angka tersebut menunjukkan angka oktan. Semakin besar nilainya, semakin besar ketahanan bahan bakar terhadap ledakan, masing-masing dapat digunakan dengan rasio kompresi yang lebih tinggi.

Mesin mobil dapat terlihat seperti kekacauan besar dari bagian logam, pipa, dan kabel bagi yang belum tahu. Pada saat yang sama, mesin adalah "jantung" dari hampir semua mobil - 95% dari semua mobil menggunakan mesin pembakaran internal.

Pada artikel ini, kita akan membahas pengoperasian mesin pembakaran internal: itu prinsip umum, kita akan mempelajari elemen dan fase spesifik mesin, mencari tahu persis bagaimana potensi bahan bakar diubah menjadi gaya rotasi, dan mencoba menjawab pertanyaan berikut: bagaimana cara kerja mesin pembakaran internal, apa saja mesin dan jenisnya, dan apa arti parameter dan karakteristik mesin tertentu? Dan, seperti biasa, semua ini sesederhana dan dapat diakses seperti dua kali dua.

Tujuan utama mesin bensin mobil adalah mengubah bensin menjadi gerak sehingga mobil Anda dapat bergerak. Saat ini, cara termudah untuk membuat gerakan dari bensin adalah dengan membakarnya di dalam mesin. Jadi, "mesin" mobil adalah mesin pembakaran internal - mis. pembakaran bensin terjadi di dalamnya.

Ada berbagai jenis mesin pembakaran internal. Mesin diesel adalah satu bentuk, sedangkan turbin gas adalah bentuk lainnya. Masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri.

Nah, seperti yang akan Anda perhatikan, jika ada mesin pembakaran dalam, pasti ada mesinnya pembakaran eksternal. Mesin uap pada kereta api dan kapal uap kuno adalah contoh terbaik dari mesin pembakaran luar. Bahan bakar (batubara, kayu, minyak, lainnya) masuk mesin uap terbakar di luar mesin untuk menghasilkan uap, dan uap tersebut menciptakan gerakan di dalam mesin. Tentu saja, mesin pembakaran internal jauh lebih efisien (setidaknya mengkonsumsi lebih sedikit bahan bakar per kilometer kendaraan) daripada mesin pembakaran eksternal, dan mesin pembakaran internal jauh lebih kecil daripada mesin pembakaran eksternal yang setara. Ini menjelaskan mengapa kami tidak melihat satu gerbong pun yang terlihat seperti lokomotif uap.

Sekarang mari kita lihat lebih dekat cara kerja mesin pembakaran internal.

Mari kita lihat prinsip di balik mesin pembakaran internal bolak-balik: jika Anda memasukkan sedikit bahan bakar berenergi tinggi (seperti bensin) di ruang tertutup kecil dan menyalakannya (bahan bakar itu), sejumlah besar energi dilepaskan di bentuk gas yang mengembang. Anda bisa menggunakan energi ini, misalnya untuk memindahkan kentang. Dalam hal ini, energi diubah menjadi gerakan kentang ini. Misalnya, jika Anda menuangkan bensin ke dalam pipa dengan satu ujung tertutup rapat dan ujung lainnya terbuka, lalu menempelkan kentang dan membakar bensin, ledakannya akan memicu dorongan kentang ini dengan memerasnya dengan bensin yang meledak, dengan demikian, kentang akan terbang tinggi ke langit jika Anda mengarahkan tabungnya ke atas. Ini kami jelaskan secara singkat prinsip pengoperasian meriam tua. Tapi Anda juga bisa menggunakan energi bensin ini untuk tujuan yang lebih menarik. Misalnya, jika Anda dapat memutar ledakan bensin ratusan kali per menit, dan jika Anda dapat menggunakan energi itu dengan baik, maka Anda sudah memiliki inti mesin mobil!

Hampir semua mobil saat ini menggunakan apa yang disebut siklus pembakaran empat langkah untuk mengubah bensin menjadi gerak. Siklus empat langkah juga dikenal sebagai siklus Otto, setelah Nicholas Otto, yang menemukannya pada tahun 1867. Jadi, ini dia, 4 langkah mesin ini:

1. Langkah pemasukan bahan bakar
2. Langkah kompresi bahan bakar
3. Langkah pembakaran bahan bakar
4. Langkah buang

Semuanya tampak jelas dari ini, bukan? Anda dapat melihat pada gambar di bawah ini bahwa sebuah elemen yang disebut piston menggantikan kentang dalam "senapan kentang" yang telah kami jelaskan sebelumnya. Piston terhubung ke poros engkol dengan batang penghubung. Hanya saja, jangan takut dengan istilah baru - sebenarnya tidak banyak dari mereka pada prinsip pengoperasian mesin!

Pada gambar, huruf menunjukkan elemen mesin berikut:

A - Camshaft
B - Penutup katup
C - Katup buang
D - Port pembuangan
E - kepala silinder
F - Ruang pendingin
G - Blok mesin
H - Tempat minyak
I - Bah mesin
J - busi
K - katup masuk
L - Saluran masuk
M - Piston
N - Batang penghubung
O - Bantalan batang penghubung
P - Poros engkol

Inilah yang terjadi ketika mesin menjalani siklus empat langkah penuh:

1. Posisi awal piston berada di bagian paling atas, pada saat ini katup masuk terbuka, dan piston bergerak ke bawah, sehingga menyedot campuran bensin dan udara yang telah disiapkan ke dalam silinder. Ini adalah stroke asupan. Hanya setetes bensin yang perlu bercampur dengan udara agar semuanya berfungsi.
2. Saat piston mencapai titik terendahnya, katup masuk menutup, dan piston mulai bergerak kembali ke atas (bensin "terjebak"), menekan campuran bahan bakar dan udara ini. Kompresi selanjutnya akan membuat ledakan lebih kuat.
3. Saat piston mencapai puncak langkahnya, busi melepaskan percikan api yang dihasilkan lebih dari puluhan ribu volt untuk menyalakan bensin. Ledakan terjadi, dan bensin di dalam silinder meledak, mendorong piston ke bawah dengan tenaga yang luar biasa.
4. Setelah piston kembali mencapai dasar langkahnya, giliran katup buang untuk membuka. Kemudian piston bergerak ke atas (ini sudah terjadi karena inersia) dan campuran bensin dan udara bekas keluar melalui lubang pembuangan dari silinder untuk melanjutkan perjalanannya ke pipa knalpot dan lebih jauh ke atmosfer bagian atas.

Sekarang setelah katup kembali ke atas, mesin siap untuk siklus berikutnya, sehingga menyedot campuran udara dan bensin berikutnya untuk memutar poros engkol lebih banyak lagi, yang sebenarnya meneruskan torsinya lebih jauh melalui transmisi ke roda. Sekarang lihat di bawah bagaimana mesin bekerja di keempat siklusnya.

Pengoperasian mesin pembakaran internal dapat Anda lihat lebih jelas dalam dua animasi di bawah ini:

Cara kerja mesin - animasi

Perhatikan bahwa gerak yang ditimbulkan oleh pengoperasian mesin pembakaran dalam adalah rotasi, sedangkan gerak yang ditimbulkan oleh "senapan kentang" adalah linier (lurus). Di dalam mesin, gerak linear piston diubah menjadi gerak rotasi poros engkol. Kami membutuhkan gerak rotasi karena kami berencana untuk memutar roda mobil kami.

Sekarang mari kita lihat semua bagian yang bekerja sama sebagai satu tim untuk mewujudkannya, dimulai dengan silinder!

Inti dari sebuah mesin adalah silinder dengan piston yang bergerak naik turun di dalam silinder. Mesin yang dijelaskan di atas memiliki satu silinder. Tampaknya, apa lagi yang dibutuhkan untuk sebuah mobil ?! Tapi tidak, untuk pengendaraan yang nyaman, sebuah mobil membutuhkan setidaknya 3 silinder lagi dengan piston dan semua atribut yang diperlukan untuk pasangan ini (katup, batang penghubung, dan sebagainya), tetapi satu silinder hanya cocok untuk sebagian besar mesin pemotong rumput. Lihat - di bawah dalam animasi Anda akan melihat karya mesin 4 silinder:

Jenis mesin

Mobil paling sering memiliki empat, enam, delapan dan bahkan sepuluh, dua belas dan enam belas silinder (tiga opsi terakhir dipasang terutama pada mobil sport dan bola api). Dalam mesin multi-silinder, semua silinder biasanya diatur dalam salah satu dari tiga cara berikut:

• Di barisan
• berbentuk V
• Di depan

Ini dia - ketiga jenis susunan silinder di mesin:

Susunan 4 silinder segaris

Susunan berlawanan dari 4 silinder

Susunan V 6 silinder

Berbagai konfigurasi memiliki manfaat yang berbeda dan kerugian dalam hal getaran, biaya produksi, dan karakteristik bentuk. Kelebihan dan kekurangan ini membuat mereka lebih cocok untuk penggunaan spesifik tertentu Kendaraan. Jadi, mesin 4 silinder jarang masuk akal dalam bentuk V, jadi biasanya segaris; dan mesin 8 silinder lebih sering dibuat dengan susunan silinder berbentuk V.

Sekarang mari kita lihat secara visual bagaimana sistem injeksi bahan bakar, oli, dan komponen lain di dalam mesin bekerja:

Mari kita lihat beberapa bagian mesin utama secara lebih rinci:

Dan sekarang perhatian! Berdasarkan semua yang kita baca, mari kita lihat siklus penuh mesin dengan semua elemennya:

Siklus mesin penuh

Mengapa mesin tidak hidup?

Katakanlah Anda pergi ke mobil di pagi hari dan menyalakannya, tetapi tidak mau hidup. Apa yang salah? Sekarang setelah Anda mengetahui cara kerja mesin, Anda dapat memahami hal-hal dasar yang dapat mencegah mesin untuk hidup. Tiga hal mendasar dapat terjadi:

• buruk campuran bahan bakar
• Tidak ada kompresi
• Tidak ada percikan

Ya, ada ribuan hal kecil lainnya yang dapat menimbulkan masalah, tetapi "tiga besar" ini paling sering merupakan hasil atau penyebab salah satunya. Berdasarkan ide sederhana tentang cara kerja mesin, kita dapat membuat daftar singkat tentang bagaimana masalah ini memengaruhi mesin.

Campuran bahan bakar yang buruk dapat disebabkan oleh salah satu alasan berikut:

• Anda baru saja kehabisan bensin di dalam tangki, dan mesin mencoba untuk hidup dari udara.
• Asupan udara mungkin tersumbat, sehingga mesin mendapatkan bahan bakar tetapi tidak cukup udara untuk meledak.
• Sistem bahan bakar dapat memasok terlalu banyak atau terlalu sedikit bahan bakar ke dalam campuran, yang berarti pembakaran tidak terjadi dengan benar.
• Mungkin ada kotoran dalam bahan bakar (dan ini terutama berlaku untuk kualitas bensin Rusia), yang mencegah bahan bakar terbakar sepenuhnya.

Kurangnya Kompresi - Jika muatan udara dan bahan bakar tidak dapat dikompresi dengan baik, proses pembakaran tidak akan berjalan dengan baik. Kurangnya kompresi dapat terjadi karena alasan berikut:

• Cincin piston aus (memungkinkan udara dan bahan bakar mengalir melewati piston saat dikompresi)
• Katup masuk atau keluar tidak menyegel dengan benar, membuka kembali kebocoran selama kompresi
• Ada lubang di silinder.

Kurangnya percikan bisa karena sejumlah alasan:

• Jika busi atau kabel yang mengarah ke busi sudah aus, percikan api akan lemah.
• Jika kabel rusak atau hilang begitu saja, atau jika sistem yang mengirimkan percikan api melalui kabel tidak berfungsi dengan baik.
• Jika percikan terjadi terlalu dini atau terlambat dalam siklus, bahan bakar tidak akan menyala pada waktu yang tepat dan ini dapat menyebabkan berbagai macam masalah.

Dan berikut adalah sejumlah alasan lain mengapa mesin tidak bekerja, dan di sini kami akan membahas beberapa detail di luar mesin:

• Jika baterai mati, Anda tidak akan dapat menghidupkan mesin untuk menyalakannya.
• Jika bantalan yang memungkinkan poros engkol berputar bebas sudah aus, poros engkol tidak akan bisa berputar, sehingga mesin tidak akan bisa bekerja.
• Jika katup tidak membuka dan menutup pada waktu yang tepat, atau tidak bekerja sama sekali, udara tidak bisa masuk dan gas buang tidak bisa keluar, sehingga mesin tidak bisa bekerja lagi.
• Jika seseorang dengan motif hooligan memasukkan kentang ke dalam pipa knalpot, gas buang tidak akan bisa keluar dari silinder, dan mesin tidak akan bekerja lagi.
• Jika oli di dalam mesin tidak cukup, piston tidak akan dapat bergerak bebas ke atas dan ke bawah di dalam silinder, sehingga mesin sulit atau tidak mungkin beroperasi secara normal.

Dalam mesin yang berjalan dengan baik, semua faktor ini berada dalam toleransi. Seperti yang Anda lihat, mesin memiliki sejumlah sistem yang membantunya melakukan tugasnya mengubah bahan bakar menjadi tenaga penggerak dengan sempurna. Kami akan melihat berbagai subsistem yang digunakan dalam mesin di bagian berikut.

Sebagian besar subsistem mesin dapat diimplementasikan menggunakan berbagai teknologi, dan teknologi terbaik dapat sangat meningkatkan kinerja mesin. Itulah mengapa perkembangan industri otomotif terus berlanjut dengan kecepatan tertinggi, karena persaingan antar pembuat mobil cukup besar untuk menginvestasikan banyak uang di setiap tambahan yang diperas. daya kuda dari mesin dengan volume yang sama. Mari kita lihat berbagai subsistem yang digunakan pada mesin modern, dimulai dengan cara kerja katup pada mesin.

Bagaimana cara kerja katup?

Sistem katup terdiri dari katup aktual dan mekanisme yang membuka dan menutupnya. Sistem pembukaan dan penutupannya disebut camshaft . Camshaft memiliki bagian khusus pada porosnya yang menggerakkan katup ke atas dan ke bawah seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Mayoritas mesin modern memiliki apa yang mereka sebut kamera overhead. Artinya poros terletak di atas katup, seperti yang Anda lihat pada gambar. Mesin yang lebih tua menggunakan camshaft yang terletak di bak mesin dekat poros engkol. Poros bubungan, saat berputar, menggerakkan bubungan dengan tonjolan ke bawah sehingga mendorong katup ke bawah, menciptakan celah untuk lewatnya bahan bakar atau gas buang. Timing belt atau penggerak rantai digerakkan oleh poros engkol dan mentransmisikan torsi darinya ke poros bubungan sehingga katup selaras dengan piston. Poros bubungan selalu berputar satu hingga dua kali lebih lambat dari poros engkol. Banyak mesin performa tinggi memiliki empat katup per silinder (dua untuk masuk dan dua untuk buang).

Bagaimana cara kerja sistem pengapian?

Sistem pengapian menghasilkan muatan tegangan tinggi dan mengirimkannya ke busi menggunakan kabel pengapian. Muatan pertama-tama diteruskan ke koil pengapian (semacam distributor yang mendistribusikan suplai percikan ke silinder pada waktu tertentu), yang dapat Anda temukan dengan mudah di bawah kap sebagian besar mobil. Koil pengapian memiliki satu kabel di tengah dan empat, enam, delapan kabel atau lebih tergantung pada jumlah silinder yang keluar darinya. Kabel pengapian ini mengirimkan muatan ke setiap busi. Mesin menerima percikan api dari waktu ke waktu sedemikian rupa sehingga hanya satu silinder yang menerima percikan api dari distributor pada satu waktu. Pendekatan ini memastikan kehalusan mesin yang maksimal.

Bagaimana cara kerja pendinginan?

Sistem pendingin pada sebagian besar kendaraan terdiri dari radiator dan pompa air. Air bersirkulasi melalui saluran (saluran) di sekitar silinder, dan kemudian melewati radiator untuk mendinginkannya sebanyak mungkin. Namun, ada model mobil seperti itu (terutama Volkswagen Beetle (Beetle)), serta sebagian besar sepeda motor dan mesin pemotong rumput yang memiliki mesin dengan berpendingin udara. Anda mungkin pernah melihat mesin berpendingin udara yang memiliki sirip di samping, permukaan bergaris yang menghiasi bagian luar setiap silinder untuk membantu menghilangkan panas.

Pendinginan udara membuat mesin lebih ringan, tetapi lebih panas, dan umumnya mengurangi masa pakai mesin dan kinerja keseluruhan. Jadi sekarang Anda tahu bagaimana dan mengapa mesin Anda tetap hangat.

Bagaimana cara kerja sistem peluncuran?

Meningkatkan kinerja mesin Anda adalah masalah besar, tetapi yang lebih penting adalah apa yang terjadi saat Anda memutar kunci untuk menyalakannya! Sistem start terdiri dari starter dengan motor listrik. Saat Anda memutar kunci kontak, starter memutar mesin beberapa putaran untuk memulai proses pembakaran, dan itu hanya dapat dihentikan dengan memutar kunci ke arah yang berlawanan, saat percikan berhenti mengalir ke dalam silinder, dan mesin dengan demikian warung.

Starter memiliki motor listrik bertenaga yang berputar mesin dingin pembakaran dalam. Starter selalu cukup bertenaga dan, karenanya, mesin "memakan" sumber daya baterai, karena harus mengatasi:

• Semua gesekan internal yang disebabkan cincin piston dan diperparah oleh minyak dingin yang tidak dipanaskan.
• Tekanan kompresi setiap silinder yang terjadi selama langkah kompresi.
• Resistensi yang diberikan oleh pembukaan dan penutupan katup oleh camshaft.
• Semua proses lain yang berhubungan langsung dengan mesin, termasuk hambatan pompa air, pompa oli, generator, dll.

Kami melihat bahwa starter membutuhkan banyak energi. Mobil paling sering menggunakan sistem kelistrikan 12 volt, dan ratusan ampere listrik harus mengalir ke starter.

Bagaimana cara kerja sistem injeksi dan pelumasan?

Ketika itu datang perawatan harian mobil, perhatian pertama Anda mungkin adalah memeriksa jumlah bensin di mobil Anda. Bagaimana bensin didapat dari tangki bahan bakar ke dalam silinder? Sistem bahan bakar mesin menyedot bensin keluar dari tangki dengan bantuan pompa bahan bakar yang terletak di dalam tangki dan mencampurnya dengan udara sehingga campuran udara dan bahan bakar yang tepat dapat mengalir ke dalam silinder. Bahan bakar disalurkan melalui salah satu dari tiga cara umum: karburator, injeksi bahan bakar, dan injeksi bahan bakar langsung.

Karburator sangat ketinggalan zaman saat ini, dan tidak ditempatkan pada model mobil baru. Pada mesin injeksi, jumlah bahan bakar yang tepat diinjeksikan secara individual ke dalam setiap silinder, baik langsung ke katup masuk (injeksi bahan bakar) maupun langsung ke dalam silinder (injeksi bahan bakar langsung).

Minyak juga memainkan peran penting. Sistem yang dilumasi dengan sempurna dan benar memastikan setiap bagian yang bergerak di dalam mesin menerima oli sehingga dapat bergerak dengan mudah. Dua bagian utama yang membutuhkan oli adalah piston (atau lebih tepatnya, cincinnya) dan bantalan apa pun yang memungkinkan elemen seperti poros engkol dan poros lainnya berputar bebas. Di sebagian besar kendaraan, oli disedot dari wadah oli oleh pompa oli, dilewatkan melalui filter oli untuk menghilangkan partikel kotoran, dan kemudian disemprotkan dengan tekanan tinggi ke bantalan dan dinding silinder. Minyak kemudian mengalir ke tempat penampungan di mana ia dikumpulkan lagi dan siklusnya berulang.

Sistem pembuangan

Sekarang setelah kita mengetahui beberapa hal yang kita masukkan (tuangkan) ke dalam mobil kita, mari kita lihat hal-hal lain yang keluar darinya. Sistem pembuangan termasuk pipa knalpot dan knalpot. Tanpa knalpot, Anda akan mendengar suara ribuan ledakan kecil dari pipa knalpot Anda. Peredam meredam suara. Sistem pembuangan juga termasuk konverter katalitik yang menggunakan katalis dan oksigen untuk membakar bahan bakar yang tidak terpakai dan beberapa bahan kimia lainnya di knalpot. Dengan demikian, mobil Anda memenuhi standar polusi udara Eropa tertentu.

Apa lagi yang ada di dalam mobil selain semua hal di atas? sistem listrik terdiri dari baterai dan generator. Generator terhubung ke mesin dengan sabuk dan menghasilkan listrik untuk mengisi baterai. Baterai menyediakan muatan energi listrik 12 volt, tersedia untuk segala sesuatu di dalam mobil yang membutuhkan listrik (sistem pengapian, radio,