Inline қозғалтқыш: түрлері, құрылғысы, артықшылықтары мен кемшіліктері

2024 Автор: Erin Ralphs | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-02-19 17:09

Іштен жану қозғалтқышы ең қарапайым қозғалтқыштардың бірі болып табылады. Бұл қондырғылар цилиндрлер бір қатарда орналасқандықтан осылай аталады. Поршеньдер қозғалтқыш жұмыс істеп тұрған кезде бір иінді білікті айналдырады. Желідегі қозғалтқыш автомобильдерге алғашқылардың бірі болып орнатылды. Олар автомобиль өнеркәсібінің басында жобаланған және жасалған.

Бәрі қалай басталды?

Қазіргі ішкі жану қозғалтқышының атасы бір цилиндрлі қозғалтқыш болды. 1860 жылы Этьен Ленуар жобалаған және салған. Ленуарға дейін де осы қозғалтқышқа патент алу әрекеттері болғанымен, бұл солай деп жалпы қабылданған. Бірақ дәл оның дамуы қазіргі уақытта көптеген бюджеттік сериялы жеңіл көліктердің капотының астында орнатылған конструкцияларға барынша ұқсас.

Мотордың бір ғана цилиндрі болды және оның қуаты 1,23 ат күшіне тең болды, ол кезде өте үлкен. Салыстыру үшін қазіргі «Ока» 1111 екі цилиндрлі және оның қуаты 30-дан 53 ат күшіне дейін.

Үлкен және күшті

Ленуардың идеясы тамаша болып шықты. Көптеген инженерлер мен өнертапқыштарқозғалтқышты мүмкіндігінше жақсарту үшін жылдар мен күш жұмсады (әрине, сол кездегі техникалық мүмкіндіктер деңгейінде). Қуатты арттыруға басты назар аударылды.

Алғашында бір цилиндрге назар аударылды - олар оның көлемін ұлғайтуға тырысты. Содан кейін бәріне өлшемді ұлғайту арқылы сіз көбірек қуат алуға болатын сияқты көрінді. Ал көлемді ұлғайту ол кезде ең оңай болды. Бірақ бір цилиндр жеткіліксіз болды. Маған қалған бөлшектерді - шатун, поршень, блокты айтарлықтай көбейтуге тура келді.

Бұл қозғалтқыштардың барлығы өте тұрақсыз болып шықты, массасы үлкен болды. Мұндай қозғалтқышты пайдалану кезінде қоспаның тұтану циклдері арасында уақыт бойынша үлкен айырмашылық болды. Мұндай қондырғыдағы әрбір бөлшек дірілдеп, дірілдеп, инженерлерді шешім қабылдауға мәжбүр етті. Және олар жүйені балансизатормен жабдықтады.

Тұйық жол

Зерттеудің тұйыққа тірелгені көп ұзамай барлығына белгілі болды. Lenoir қозғалтқышы қалыпты және дұрыс жұмыс істей алмады, өйткені қуат, салмақ пен өлшемнің қатынасы қорқынышты болды. Цилиндрдің көлемін қайтадан ұлғайту үшін көп қосымша энергия қажет болды. Көбісі қозғалтқышты жасау идеясын құлдырау деп санай бастады. Бір техникалық шешім болмаса, адамдар әлі ат пен арбаға мінер еді.

Конструкторлар иінді білікті бір поршеньмен ғана емес, бірден бірнешеумен айналдыруға болатынын түсіне бастады. Ең қарапайымы желілік қозғалтқышты жасау болды - олар тағы бірнеше цилиндр қосты.

Әлем бірінші төрт цилиндрлі қондырғыны 19 ғасырдың аяғында көре алды. Оның қуатын қазіргі қозғалтқышпен салыстыру мүмкін емес. Дегенмен, тиімділігі жағынан ол барлық басқа предшественниктерге қарағанда жоғары болды. Қуат жұмыс көлемінің ұлғаюына байланысты, яғни цилиндрлерді қосу арқылы өсті. Әртүрлі компаниялардың мамандары 12 цилиндрлі құбыжықтарға дейін көп цилиндрлі қозғалтқыштарды тез жасай алды.

Жұмыс принципі

ICE қалай жұмыс істейді? Әр қозғалтқыштың әртүрлі цилиндрлер саны болуын қоспағанда, алты немесе төрт цилиндрі бар кірістірілген қозғалтқыш бірдей жұмыс істейді. Бұл принцип кез келген іштен жанатын қозғалтқыштың дәстүрлі сипаттамаларына негізделген.

Блоктағы барлық цилиндрлер бір қатарда орналасқан. Отынның жану энергиясы есебінен поршеньдермен қозғалатын иінді білік цилиндр-поршеньдік топтың барлық бөліктері үшін жалғыз. Бұл цилиндр басына да қатысты. Бұл барлық цилиндрлер үшін жалғыз. Қолданыстағы барлық қозғалтқыштардың ішінде теңдестірілген және теңгерілмеген конструкцияларды ажыратуға болады. Төменде екі опцияны да қарастырамыз.

Баланс

Бұл иінді біліктің күрделі конструкциясына байланысты маңызды. Теңестіру қажеттілігі цилиндрлер санына байланысты. Белгілі бір ICE-де олар неғұрлым көп болса, соғұрлым теңгерім көп болуы керек.

Теңгерімсіз қозғалтқыш тек төрт цилиндрден аспайтын конструкция болуы мүмкін. Әйтпесе, жұмыс кезінде діріл пайда болады, оның күші иінді білікті бұзуға қабілетті болады. Тіпті арзан алты цилиндрлі қозғалтқыштартеңгерімші біліксіз қымбат кірістірілген төрттіктен жақсырақ болады. Осылайша, тепе-теңдікті жақсарту үшін кірістірілген төрт поршеньді қозғалтқыш кейде тыныштандырғыш біліктерді орнатуды қажет етуі мүмкін.

Мотор орны

Дәстүрлі төрт цилиндрлі қондырғылар әдетте көлік капотының астына бойлық немесе көлденең бағытта орнатылады. Бірақ алты цилиндрлі блокты тек бойлық орнатуға болады және басқа ештеңе жоқ (кейбір Volvo үлгілері мен Chevrolet Epica автомобильдерін қоспағанда).

Иінді білікке қатысты асимметриялық конструкциясы бар ішкі жану қозғалтқышының да ерекшеліктері бар. Көбінесе білік компенсациялық құймалармен жасалады - бұл құймалар поршеньдік жүйенің жұмысынан туындайтын инерция күшін әлсіретуі керек.

Inline-six бүгінде танымалдылыққа ие емес - барлығына жанармай шығыны мен үлкен жалпы өлшемдер кінәлі. Бірақ ұзын цилиндр блогына қарамастан, қозғалтқыш тамаша теңдестірілген.

Құрылғының артықшылықтары мен кемшіліктері

Бірнеше нюанстарды қоспағанда, ішкі жану қозғалтқыштары V-қозғалтқыштары мен басқа конструкциялардың қозғалтқыштары сияқты бірдей артықшылықтар мен кемшіліктерге ие. Төрт цилиндрлі қозғалтқыш ең кең таралған, ең қарапайым және сенімді. Массасы салыстырмалы түрде жеңіл, жөндеу құны салыстырмалы түрде төмен. Жалғыз кемшілік - дизайндағы теңгерім біліктерінің болмауы. Бұл қазіргі заманғы автомобильдер үшін, тіпті орта класс үшін де ең жақсы ішкі жану қозғалтқышы. Сондай-ақ аз қуатты қозғалтқыштар барцилиндрлер саны. Мысал ретінде екі цилиндрлі үнемді SeAZ Oka 1111.

Алты цилиндрлі қондырғылар тамаша теңгерімге ие және бұл жерде «төрттің» жетіспеушілігі өтеледі. Бірақ теңгерім үшін төлеуге болатын баға бар. Сондықтан, «төрттікпен» салыстырғанда айтарлықтай жақсы сипаттамаларға қарамастан, қозғалтқыштағы цилиндрлердің бір қатардағы орналасуы бар бұл іштен жанатын қозғалтқыштар сирек кездеседі. Иінді білік ұзын, өндіріс құны айтарлықтай жоғары және өлшемдері салыстырмалы түрде үлкен.

Техникалық шектеу

Қазір 19 ғасыр емес, бірақ қазіргі заманғы қуат блоктары әлі де техникалық жетілдірілмеген. Ал мұнда тіпті заманауи турбиналар мен жоғары октанды отын да көмектеспейді. Іштен жану қозғалтқышының ПӘК шамамен 20% құрайды, ал қалған энергияның барлығы үйкеліске, инерцияға және детонацияға жұмсалады. Бензин немесе дизель отынының бестен бір бөлігі ғана пайдалы жұмысқа кетеді.

Ең жоғары тиімділікке ие қозғалтқыштардың негізгі қасиеттері қазірдің өзінде әзірленген. Бұл ретте жану камералары мен поршеньдік топтың көлемі мен өлшемдері айтарлықтай аз. Ықшам өлшемнің арқасында бөлшектердің инерциясы аз болады - бұл жарылыс салдарынан зақымдану ықтималдығын азайтады.

Шағын поршеньдердің дизайн ерекшеліктері белгілі бір шектеулерді енгізеді. Сығылудың жоғары дәрежесімен шағын өлшемдерге байланысты поршеньдік қысымның шатунға берілуі азаяды. Егер поршеньдердің диаметрі үлкен болса, онда үлкен күрделілікке байланысты дәл теңдестірілген жұмысты алу мүмкін емес. Тіпті қазіргі заманғы BMW қозғалтқышында да баркемшіліктері бар, бірақ оны неміс инженерлері әзірлеген.

Қорытынды

Өкінішке орай, қозғалтқыш құрылысы өзінің технологиялық шегіне жетті. Ғалымдар күрделі техникалық жаңалықтарды жасап, іштен жану қозғалтқышынан жоғары тиімділікке қол жеткізуі екіталай. Сондықтан барлығы электр көліктер дәуірі келеді деп үміттенеді.