Kaip veikia automobilio vidaus degimo variklis?

Kaip veikia automobilio vidaus degimo variklis?

Variklis, tai automobilio širdis. Be jo automobilis tiesiog negalėtų veikti. Tai žino kone kiekvienas. Tačiau iškyla klausimas, kodėl variklis vadinamas vidaus degimo varikliu? Atsakymas paprastas, anksčiau buvo naudojami degimo varikliai su išorinėmis kameromis. Šiais laikais išorinės kameros iki šiol naudojamos, tačiau automobilių industrijoje seniausiai to atsisakyta. Šiame straipsnyje pasistengsime kuo glausčiau ir išsamiau aptarti kas yra vidaus degimo varikliai, kaip jie veikia ir kaip skirstomi, kokie jų veikimo principai, kuo jie skiriasi. Taip pat supažindinsime su vidaus variklio atsiradimo istorija, jo išradėju ir kuo šis išradimas svarbus šių dienų mechanikoje.

Kas yra vidaus degimo variklis?

Variklis – įrenginys, kuris keičia kokios nors rūšies energiją į mechaninį darbą. Šio įrenginio darbinėje ertmėje degalams degant susidaro aukštos temperatūros ir didelio slėgio deginiai. 

Vidaus variklio atsiradimo istorija

Nemažai mokslininkų svajojo apie sausuma ir vandeniu galinčias keliauti transporto priemones. Ir tai pavyko įgyvendinti sukūrus paraku varomą priemonę. Išradimas buvo sudėtingas ir sunkiai valdomas, tad buvo greitai pamirštas. 

Idėja buvo sėkmingai įgyvendinta kai 1826 m. Jungtinėse Amerikos Valstijose S. Morey sukūrė pirmąjį vidaus degimo variklį panaudojęs spirito ir terpentino mišinį. 

Kiek vėliau, 1860 m. prancūzų kilmės išradėjas J. J. É. Lenoiras vieno cilindro horizontalųjį dvipusio veikimo vidaus degimo variklį. Jo išrastas variklis buvo tinkamas praktiniam naudojimui, tačiau vartojo daug dujų, o jėgos turėjo mažai. 

1867m. Vokiečių inžinierius ir variklių konstruktorius N. A. Otto pristatė sėkmingai veikiančią vidaus degimo konstrukciją, kuri vėliau buvo pritaikyta pramonėje. Jo išradimas buvo per didelis ir sunkus, kad būtų montuojamas į automobilius, tačiau jis padėjo pagrindus šių dienų variklių veikimo principui ir yra prototipas. 1876 m. N. A. Otto sukūrė keturių taktų vidaus degimo variklį. Jo išradime prieš uždegimą cilindre oro ir dujų mišinys buvo suspaudžiamas. Tai sumažino degalų sąnaudas ir padidino darbingumo koeficientą. Tai yra šių dienų labiausiai paplitęs variklio tipas.

1897 m. vokiečių inžinierius R. Dieselis išrado dar galingesnį variklį. Jo garbei jis buvo pavadintas dyzeliniu. 

H. Fordas amerikiečių pramonininkas pirmasis pritaikė variklį, kuris veiktų tiek benzino, tiek etanolio ir abiejų mišinio pagrindu. Jis pirmasis pažymėjo etanolio svarbą ateities degalams. 

Vidaus degimo variklių skirstymas

Lengvųjų automobilių vidaus degimo varikliai yra skirstomi pagal kelis kriterijus. Pagal kurą (benzininiai arba dyzeliniai), degiojo skysčio susidarymo tipą (išoriniai arba vidiniai), mišinio uždegimo tipą (kibirkštis arba slėgis), cilindrų skaičių ir padėtį (išilginiai, horizontalūs, vertikalūs, V tipo). Kadangi šių subtilybių yra labai daug ir jos yra pakankamai sudėtingos, šiame straipsnyje pakalbėsime konkrečiau apie vidaus degimo variklius skirstomus pagal naudojamą kurą.

Benzininiai vidaus degimo varikliai

Tokiuose varikliuose suspaustas kuro ir oro mišinys yra uždegamas darbiniuose cilindruose susidariusia kibirkštimi. Variklio galia yra reguliuojama didinant arba mažinant oro kiekį patenkantį per droselinę sklendę.

 Savybės: 

Benzininiai varikliai mažiau sveria ir veikia tyliau. Dėl mažesnės jų masės susidaro mažiau vibracijos. Jie taip pat geriau perneša minusinę temperatūrą, geriau užsikuria, o jų išmetamųjų dujų kiekies yra mažesnei nei dyzelinių variklių. Be to, jie yra pigesni ir lengviau remontuojami nei dyzeliniai. Tokių variklių cilindruose kuro ir oro mišinys uždegamas žvakės įžiebta kibirkštimi.

Dyzeliniai vidaus degimo varikliai

Tokiuose varikliuose kuras užsidega dėl slėgio ir aukštos temperatūros. Variklio darbui naudojamas dyzelinas ir dėl jo uždegimo principo bei paties variklio konstrukcijos kitoks kuras netinka.

 Savybės: 

Dyzeliniai varikliai naudoja mažiau kuro nei benzininiai ir, nors jų remontas yra brangesnis, jie yra patvaresni ir tarnauja ilgiau. Pagal kuro uždegimo principą, dyzelinių variklių cilindruose kuro mišinys yra uždegamas dėl susidariusio slėgio. Kadangi dyzeliniai varikliai yra gana masyvūs, jų apsukų skaičius yra mažesnis, dėl ko automobilis įsibėgėja lėčiau. 

Pagal darbinio ciklo eigą varikliai skirstomi į dvitakčius ir keturtakčius

Dvitakčiai

Dvitakčių variklių darbą sudaro du taktai, dėl to jie taip ir vadinami. Jie yra plačiai naudojami dėl jų nesudėtingos konstrukcijos ir galingumo. Dažniausiai jie naudojami ten, kur sunaudojamo kuro kiekis nėra labai svarbus, o mašinos matmenys yra maži, bet reikalauja daug galios. Tokiam tipui priskiriami motociklai. Dvitakčiuose varikliuose vienam tūrio vienetui tenka didesnė galia. 

Glaustai tariant, visi procesai, tai yra, cilindro pripildymas, slėgimas, degimas, plėtimasis ir deginių šalinimas vyksta per dvi stūmoklio eigas.

 Veikimo principas: 

Cilindre esantis stūmoklis kyla ir spaudžia degalus, kuriuos uždega žvakės kibirkštis. Degalai sprogsta ir stumia stūmoklį žemyn. Kai cilindre esančio stūmoklio padėtis yra viršuje, į variklio karterį per įsiurbimo angą paduodama nauja degalų porcija. O stūmokliui leidžiantis žemyn per išmetimo angą pašalinamas sudegęs produktas. Tuo pat metu susidaro spaudimas karteryje, todėl nauja degalų porcija per kitą įsiurbimo angą patenka į cilindre esančią degimo kamerą. Stūmokliui kylant į viršų suspaudžiama kita degalų porcija ir taip ciklas kartojasi.

Keturtakčiai

Tokių variklių darba sudaro keturi taktai – siurbimas, slėgimas, plėtimasis ir išmetimas. Jų sandara bei veikimo principas yra gerokai sudėtingesni nei dvitakčių. Jie yra montuojami į daugelį transporto priemonių, dažniausiai didesnių gabaritų. 

 Veikimo principas: 

Pirma vyksta įsiurbimas. Stūmokliui leidžiantis žemyn cilindre sumažėja slėgis. Dėl slėgių skirtumų per atsidariusį įsiurbimo vožtuvą įsiurbiamas kuras. Tuomet vyksta kuro suspaudimas degimo kameroje. Įsiurbimo ir išmetimo vožtuvai yra uždaryti, o kylantis stūmoklis slegia kurą. Maksimaliai suslėgtą kurą uždega žvakės kibirkštis, įvyksta sprogimas dėl kurio stūmoklis nustumiamas žemyn. Jam kylant atgal į viršų atsidaro išleidimo vožtuvas ir degimo produktas pašalinamas per išmetimo angą. Taip kartojasi ciklas.

Tokių variklių darba sudaro keturi taktai

Variklis yra labai įmantrus ir sudėtingai sukonstruotas įrenginys, kuriame vyksta sudėtingi procesai. Jie klasifikuojami pagal daugelį aspektų ir jų yra daugybė rūšių. Vieni montuojami į pramonės mašinas, kiti į lėktuvus ir laivus, dar kiti į transporto priemones. Visus variklius vienija panašus veikimo principas, kurį mums pristatė inžinierius ir variklių konstruktorius N. A. Otto. Šiame straipsnyje aptarėme pagrindinius automobilių entuziastams svarbius variklio tipus – pagal degalų tipą ir darbinio ciklo eigą. Paaiškinome, kuo vieni vidaus degimo varikliai skiriasi nuo kitų ir kodėl taip yra. Išskyrėme pagal naudojamų degalų tipą kadangi taip tampa suprantamiau, kodėl vieni automobiliai naudoja vieną kurą, o kiti kitą, ir kodėl jų jokiu būdu negalima maišyti. Šiame straipsnyje tarsi chirurgai žvilgtelėjome į automobilio “širdies” darbą. Gali atrodyti sudėtinga suvokti mechaninį automobilio vienos ar kitos dalies darbą, todėl visada rekomenduojame patiems pasižiūrėti vaizdo įrašus. Turint vaizdu ir raštu pateiktos informacijos daug lengviau įsisavinama medžiaga, kuri padės jums geriau suvokti kaip veikia jūsų transporto priemonė. Žinių turėjimas ne tik padės susikalbėti su mechanikos specialistais ir tiksliai suvokti jų transliuojamą informaciją, bet ir tikrai pravers patiems remontuojant savo automobilį.