Mesin pembakaran internal bolak-balik: definisi, klasifikasi, dan prinsip operasi

2024 Pengarang: Erin Ralphs | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-02-19 17:04

Selama lebih dari seratus tahun di dunia, unit daya utama di semua kendaraan roda adalah mesin pembakaran internal piston. Muncul di awal abad ke-20 dan menggantikan mesin uap, mesin pembakaran internal di abad ke-21 tetap menjadi jenis motor yang paling menguntungkan dari segi ekonomi dan efisiensi. Mari kita lihat lebih dekat cara kerja mesin pembakaran dalam jenis ini, cara kerjanya, cari tahu apa mesin piston lainnya.

Definisi, fitur ICE

Dalam proses perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, desain mesin pembakaran dalam terus ditingkatkan. Mesin berhasil membuktikan keefektifannya. Ini adalah bagaimana mesin pembakaran internal piston muncul dan, sebagai subspesies, karburator dan mesin injeksi. Unit mesin diesel, piston putar, dan turbin gas dapat dibedakan.

ES Bensin

Mesin piston tradisional dilengkapi dengan ruang bakar internal. Ini adalah silinder di dalam blok mesin. Ketika bahan bakar terbakar, energi dilepaskan, yang kemudian diubah menjadi gerakan mekanis poros engkol. Karena gerakan translasi piston, yang bekerja pada sistem batang penghubung dan poros engkol, roda gila diputar. Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang desain di mesin pembakaran internal piston GOST yang sesuai.

Mesin pembakaran internal karburator berbeda karena campuran kerja bahan bakar dan udara disiapkan dalam perangkat khusus - karburator. Campuran disuntikkan ke dalam silinder dengan vakum. Kemudian dinyalakan oleh busi.

Injection ICE memiliki desain yang lebih modern. Di sini, alih-alih perangkat mekanis tradisional, sistem tenaga memiliki nozel elektronik. Mereka bertanggung jawab untuk menyuntikkan bahan bakar dalam jumlah yang tepat langsung ke silinder mesin.

ES Diesel

Mesin pembakaran dalam piston diesel memiliki perbedaan struktural dan mendasar tertentu dari mesin pembakaran dalam berbahan bakar bensin.

Jika percikan dari lilin digunakan untuk penyalaan di unit bensin, maka prinsip yang berbeda bekerja di mesin diesel dan tidak ada lilin kecuali pijar. Bahan bakar diesel memasuki silinder melalui injektor, bercampur dengan udara, dan kemudian seluruh campuran dikompresi, akibatnya memanas hingga suhu pembakaran.

Rotor piston

Mesin piston putar pentingberbeda dari ICE tradisional. Gas bekerja pada bagian dan elemen khusus. Jadi, di bawah pengaruh gas, rotor bergerak bergerak di ruang khusus dalam bentuk angka delapan. Ruang melakukan fungsi piston, waktu dan poros engkol. Kamera berbentuk seperti angka delapan.

Unit gabungan

Dalam mesin pembakaran internal turbin gas, energi panas diubah menjadi energi mekanik karena rotasi rotor khusus dengan bilah khusus. Rotor ini menggerakkan poros turbin.

Piston khusus dan mesin pembakaran internal gabungan (dan ini adalah mesin turbin gas dan mesin putar) dapat dimasukkan dengan aman ke dalam buku merah. Saat ini, hanya Mazda Jepang yang membuat mesin piston putar. Crysler pernah memproduksi serangkaian percobaan mesin pembakaran internal turbin gas, tetapi ini terjadi pada tahun 60-an dan tidak ada pembuat mobil yang kembali ke masalah ini hingga hari ini.

Di Uni Soviet, mesin pembakaran internal turbin gas dipasang di tank dan kapal pendarat, namun, bahkan di sana kemudian diputuskan untuk meninggalkan unit desain ini.

perangkat ICE

Mesin adalah mekanisme tunggal. Terdiri dari blok silinder, bagian mekanisme engkol, mekanisme timing, sistem injeksi dan pembuangan.

Ruang pembakaran terletak di dalam blok silinder, di mana campuran bahan bakar-udara langsung dinyalakan, dan produk pembakaran menggerakkan piston. Dengan menggunakan engkolmekanisme, energi pembakaran bahan bakar ditransfer ke poros engkol. Mekanisme pengaturan waktu diperlukan untuk memastikan pembukaan dan penutupan katup masuk dan buang tepat waktu.

Prinsip operasi

Saat mesin dihidupkan, campuran bahan bakar dan udara diinjeksikan ke dalam silinder melalui katup masuk dan dinyalakan oleh bunga api pada busi yang dihasilkan oleh sistem pengapian. Selama pembakaran, gas terbentuk. Ketika ekspansi termal terjadi, tekanan berlebih menyebabkan piston bergerak, sehingga memutar poros engkol.

Pengoperasian mesin piston bersifat siklis. Dalam siklus mesin pembakaran internal piston, bisa ada dua hingga empat siklus. Siklus selama pengoperasian motor diulang beberapa ratus kali dalam satu menit. Jadi poros engkol bisa berputar terus menerus.

ES dua tak

Saat mesin hidup, piston digerakkan oleh putaran poros engkol. Ketika piston mencapai titik mati bawah dan mulai bergerak ke atas, silinder akan disuplai dengan campuran udara-bahan bakar.

Saat bergerak ke atas, piston akan mulai memampatkan campuran. Ketika piston mencapai posisi puncaknya, percikan api akan dihasilkan. Campuran bahan bakar-udara akan menyala. Berkembang, gas akan mendorong piston ke bawah.

Pada saat ini, katup buang akan terbuka, di mana produk pembakaran dapat keluar dari ruang. Kemudian lagi mencapai titik mati bawah, piston akan memulai perjalanannya ke TMA. Semua proses ini berlangsung dalam satu putaran poros engkol.

Kapanpiston akan memulai gerakan baru, katup masuk akan terbuka dan bagian baru dari campuran bahan bakar-udara akan menggantikan gas buang. Seluruh proses akan dimulai dari awal. Mesin pembakaran internal piston dua langkah membuat gerakan lebih sedikit daripada yang empat langkah. Mengurangi kehilangan gesekan tetapi menghasilkan lebih banyak panas.

Mekanisme distribusi gas diganti dengan piston. Saat piston bergerak, lubang masuk dan keluar di blok silinder membuka dan menutup. Dibandingkan dengan unit daya empat langkah, pertukaran gas dalam mesin dua langkah merupakan kelemahan utama. Efisiensi dan daya hilang saat gas buang dilepaskan.

Meskipun mesin pembakaran internal piston dua langkah ini memiliki kelemahan, mesin ini digunakan pada moped, skuter, sebagai motor tempel, pada gergaji mesin.

Mesin pembakaran dalam empat langkah

Empat langkah ICE tidak memiliki kelemahan dari mesin dua langkah. Motor semacam itu dipasang di sebagian besar mobil dan peralatan lainnya. Asupan dan pembuangan gas buang adalah proses yang terpisah, dan tidak digabungkan dengan kompresi, meskipun mesin pembakaran internal piston bekerja dari penyalaan campuran. Pengoperasian motor disinkronkan dengan mekanisme distribusi gas - katup membuka dan menutup secara serempak dengan kecepatan poros engkol. Pengambilan campuran bahan bakar dilakukan hanya setelah gas buang benar-benar keluar.

Kelebihan mesin pembakaran dalam

Sebaiknya dimulai dengan mesin paling populer - sebarisunit empat silinder. Di antara kelebihannya adalah kekompakan, bobot ringan, satu kepala silinder, perawatan yang tinggi.

Di antara semua jenis mesin pembakaran dalam, motor boxer juga dapat dibedakan. Mereka tidak terlalu populer karena desain yang lebih kompleks. Mereka terutama digunakan dalam mobil balap. Di antara kelebihannya - keseimbangan primer dan sekunder yang sangat baik, dan karenanya pekerjaan lunak. Ada lebih sedikit tekanan pada poros engkol. Akibatnya, ada sedikit kehilangan daya. Mesin memiliki pusat gravitasi rendah dan mobil menangani lebih baik.

Mesin enam silinder segaris sangat seimbang, dan unit itu sendiri bekerja dengan sangat lancar. Meskipun jumlah silindernya besar, biaya produksinya tidak terlalu tinggi. Anda juga dapat menyoroti pemeliharaan.

Kekurangan mesin pembakaran dalam

Kerugian utama dari mesin pembakaran internal reciprocating masih bukan toksisitas dan kebisingan, tetapi efisiensi yang buruk. Dalam mesin pembakaran internal, hanya 20% dari energi yang dihabiskan untuk kerja mekanis yang sebenarnya. Segala sesuatu yang lain dihabiskan untuk pemanasan dan proses lainnya. Mesin juga melepaskan zat berbahaya ke atmosfer, seperti nitrogen oksida, karbon monoksida, dan berbagai aldehida.