Lengvųjų automobilių vidaus degimo varikliai skirstomi pagal:

1.  naudojamą kurą - į dyzelinius ir benzininius.

2.  degiojo skysčio susidarymo tipą - į išoriniuos ir vidinius.

3.  mišinio uždegimo tipą - arba kibirkštis, arba slėgis.

4.  cilindrų skaičių ir padėtį - išilginiai, horizontalūs, vertikalūs, V tipo.

Benzininiai varikliai - tai vidaus degimo varikliai, kurių darbiniuose cilindruose elektros kibirkštis uždega suspaustą kuro ir oro mišinį. Galia tokio tipo varikliuose reguliuojama didinant arba mažinant per droselinę sklendę patenkantį oro kiekį.

Varikliai su karbiuratoriais ir su įpurškimo sistema

Pagal kuro mišinio sudarymą varikliai skirstomi į karbiuratoriaus, su įpurškimu ir tiesioginio įpurškimo.

Darbinis mišinys karbiuratoriaus varikliuose ruošiamas karbiuratoriuose - specialiame įrenginyje, kur veikiant aerodinaminėms jėgoms sumaišomas kuras ir oras.

Varikliuose su įpurškimu aukšto slėgio paveiktas kuras įpurškiamas per specialius purkštukus. Kuro kiekį reguliuoja elektroninis valdymo blokas.

Nuo karbiuratorių prie įpurškimo buvo pereita kylant ekologiniams reikalavimams išmetamosios automobilio dujoms ir modernių išmetamųjų dujų neutralizatorių (katalizatorių) montavimo. Būtina tokios sistemos valdymo detalė - liambda zondas (deguonies daviklis). Jis užtikrina, kad valdymo sistema nuolat gautų informaciją apie deguonies kiekį išmetamosiose dujose, palaiko tinkamą deguonies, kuro degimo metu susiformavusių produktų santykį ir azoto oksido, kurį gali neutralizuoti katalizatorius, santykį.

Tiesioginio įpurškimo sistema

Moderniausia benzininių variklių kuro tiekimo sistema yra tiesioginis įpurškimas. Šiuo atveju kuras purškiamas tiesiai į variklio degimo kamerą. Ši sistema iki 15 proc. sumažina kuro sąnaudas ir užtikrina, kad į atmosferą pateks mažiau nuodingų išmetamųjų dujų.

Tiesioginio įpurškimo sistema išnagrinėta FSI (angl. - Fuel Stratified Injection) tipo variklyje, kur naudojamas sluoksninis kuro įpurškimas.

Techniniai FSI benzininio variklio su tiesioginiu degalų įpurškimu privalumai:

dėl elektromagnetinio vožtuvų valdymo, degalus į degimo kamerą galima įpurkšti tiksliai nustatytu laiku;

40 laipsnių pasukamas paskirstymo velenas užtikrina gerą trauką, esant mažoms ir vidutinėms variklio apsukoms;

išmetamųjų dujų recirkuliacija gerokai sumažina kenksmingų medžiagų emisiją į aplinką;

lyginant su paprastu benzininiu varikliu, sutaupoma iki 15 proc. degalų.

Tiesioginio įpurškimo sistemą sudaro:

• aukšto slėgio kuro siurblys,
• kuro slėgio valdiklis,
• kuro rampa,
• apsauginis vožtuvas,
• aukšto slėgio daviklis,
• įpurkštukai,
• variklio valdymo blokas,
• įsiurbimo davikliai.

Aukšto slėgio siurblys užtikrina reikiamą slėgį, kad kuras pasiektų purkštukus. Jis veikia priklausomai nuo variklio. Siurblio konstrukcijos pagrindą sudaro vienas ar keli stūmokliai. Siurblys pradeda veikti sukantis įleidimo paskirstymo velenui.

Kuro slėgio valdiklis stebi, kad siurblys paduotų reikiamą kiekį kuro į purkštukus. Montuojamas kuro siurblyje.

Kuro rampa paskirsto kurą purkštukais ir neleidžia jam pulsuoti darbiniame kontūre.

Apsauginis vožtuvas sumontuotas ant kuro rampos ir saugo įpurškimo sistemos elementus nuo per didelio slėgio, kai kuras dėl temperatūros plečiasi.

Aukšto slėgio daviklis naudojamas matuoti slėgį kuro rampoje. Gaudamas daviklio signalus, valdymo blokas gali keisti slėgį kuro rampoje.

Įpurkštukas purškia kurą, sudarydamas sąlygas susidaryti tinkamų proporcijų darbiniam kuro ir oro mišiniui.

Variklio valdymo blokas kartu su įsiurbimo davikliais sudaro variklio valdymo sistemą.

Veikdama tiesioginio įpurškimo sistema užtikrina:

1. Sluoksninį susidarymą darbinio mišinio, kuris naudojamas tada, kai variklis dirba mažais ir vidutiniais sūkiais. Droselinė sklendė beveik visiškai atidaryta, įleidimo vožtuvai uždaryti. Oras, susidarius oro sūkuriui, dideliu greičiu patenka į degimo kameras. Suslėgimo takto pabaigoje į uždegimo žvakės zoną įpurškiamas kuras. Likus akimirkai iki kuro užsiliepsnojimo, aplink uždegimo žvakę susidaro kuro ir oro mišinys: oro pertekliaus koeficientas nuo 1,5 iki 3. Mišinys užsidega, tačiau aplink jį lieka daug švaraus oro, kuris šiuo atveju yra šilumos izoliatorius.

2. Stechiometrinio homogeninio mišinio susidarymą, kuris naudojamas esant dideliems sūkiams ir dideliai variklio apkrovai. Įleidimo vožtuvai atidaryti, droselinė sklendė atsidaro priklausomai nuo akceleratoriaus paminos padėties. Kuras įpurškiamas įleidimo takte, taigi susidaro vienalytė masė. Oro pertekliaus koeficientas - 1. Mišinys dega visoje degimo kameroje.

3. Homogeninio mišinio susidarymą, kai variklis dirba tarpiniais režimais. Droselinė sklendė maksimaliai atidaryta, įleidimo vožtuvai uždaryti. Taip sukuriamas intensyvus oro judėjimas cilindruose. Įleidimo takte įpurškiama kuro. Oro pertekliaus koeficientas - 1,5.

DOHC (angl. - Dual OverHead Camshaft) tipo varikliai gaminami su dviem paskirstymo velenėliais virš cilindro. Kai velenėliai du, galima padidinti vožtuvų skaičių virš kiekvieno cilindro, taigi DOHC tipo varikliai turi po 4 vožtuvus kiekvienam cilindrui. Atitinkamai padidėja ir variklio galia.

TSI - tai nauja dvigubo oro įpūtimo technologija, taigi galima gerokai sumažinti degalų sąnaudas, tuo pat metu gerokai padidinant variklio galią.

VTEC sistema, dirbant varikliui, gali valdyti kintamą vožtuvų atidarymo laiką ir elektroninį pakėlimą. i-VTEC, arba išmaniojo VTEC tipo varikliuose kompiuteris stebi velenėlių pozicijas, įsiurbimo kolektoriaus slėgį, variklio sūkius, ir prireikus velenėlius gali stabdyti arba greitinti.

Keturtakčiai ir dvitakčiai varikliai

Pagal darbinio ciklo eigą varikliai būna dvitakčiai ir keturtakčiai.

Dvitakčių naudingo veikimo koeficientas mažesnis, bet didesnė galia vienam tūrio vienetui. Jie naudojami ten, kur būtini maži matmenys ir nerūpi kuro sąnaudos, tarkim - motocikluose.

Keturtakčiai varikliai montuojami į daugelį transportų priemonių. Dvitakčiai ir keturtakčiai varikliai gali būti ir benzininiai, ir dyzeliniai. Dažniausia dvitakčiai dyzeliniai varikliai naudojami dideliuose laivuose, rečiau - sunkvežimiuose. Jie neturi daugelio dvitakčių benzininių variklių trūkumų.

Benzininiai varikliai klasifikuojami pagal cilindrų skaičių - vieno, dviejų ir kelių cilindrų; pagal cilindrų išdėstymą - varikliai su vertikaliais arba į vieną šoną palenktais cilindrais, V tipo - cilindrai išdėstyti kampu, W tipo - 4 cilindrų eilės, esančios kampu į 1 alkūninį veleną; pagal aušinimo tipą - aušinami oru ir skysčiu; pagal tepimo tipą - mišraus (kuras sumaišomas su tepalu) ir atskirojo (tepalas būna karteryje); pagal kuro rūšį - benzininiai ir mišraus kuro; pagal suslėgimą; pagal cilindro užpildymą šviežiu degiuoju mišiniu: be įpūtimo (atmosferiniai), su turbininiu įpūtimu (turbina užtikrina didesnę variklio galią ir NVK); pagal sukimosi dažnumą: ramios eigos, padidinto sukimosi dažnumo, greitaeigiai; pagal paskirtį: traktorių, laivų, lėktuvų, automobilių ir t. t.

Dyzelinis variklis - tai stūmoklinis vidaus degimo variklis, kuriame kuras užsidega dėl slėgio ir aukštos temperatūros. Variklis naudoja dyzeliną, tad įsigijus naują automobilį su kitokio tipo kuru, reikia būti atidiems ir žiūrėti, koks kuras pilamas.

Pagrindinis benzininio ir dyzelinio variklio skirtumas - darbinio mišinio padavimas į cilindrą ir jo uždegimas. Dyzeliniuose varikliuose oras paduodamas atskirai nuo kuro, o vėliau suslegiamas. Dėl didelio slėgio (paprastai 20:1), oras įkaista iki +700°С. Kai stūmoklis pakyla, į viršutinį mirtiną tašką (slėgio takto pabaigoje), veikiant labai dideliam slėgiui, paduodamas ir išpurškiamas kuras. Jis susimaišo su oru ir, kadangi pastarojo temperatūra labai aukšta, mišinys užsidega. Degant mišiniui susidaro energija, kuri judina stūmoklį aukštyn žemyn. Oro temperatūrai mažėjant dėl susidariusio parafino mažėja dyzelinio kuro lakumas. Taip jis tampa tirštesnis ir užkemša kuro filtrus. Būtent dėl to dyzelinio kuro gamintojai žiemą į juos pila specialius priedus, kurie didina kuro lakumą ir garantuoja, jog varikliai užsives esant ir -22°C. Jeigu oro temperatūra -10°С, o bake - vasarinis kuras, reikia supilti specialų priedą. Šaltu oru suslėgto oro temperatūros cilindre gali neužtekti mišiniui uždegti. Šią problemą gali padėti išspręsti preliminaraus pašildymo žvakės.

Kaip veikia dyzelinis variklis?

Pirmas taktas (įleidimo, stūmoklis eina žemyn) - oras į cilindrą įsiurbiamas per įleidimo vožtuvus.

Antras taktas (suspausimo, stūmoklis eina aukštyn) - įleidimo ir išleidimo vožtuvai uždaryti, oro tūris sumažėja apie 17 kartų. Taigi vietos cilindre lieka 17 kartų mažiau, oras labai įkaista.

Trečias taktas (darbinis, stūmoklis juda žemyn) - kuras įpurškiamas į degimo kamerą. Kuras išskaidomas į mažas dalelytes, kurios susimaišo su suspaustu oru ir sudaro degų mišinį. Energija išlaisvinama degimo metu, kai stūmoklis pradeda judėti (darbinis taktas). Kuras purškiamas nuolat, tad mišinys nuolat dega ir užtikrina reikiamą stūmoklio slėgį.

Ketvirtas taktas (išleidimo, stūmoklis juda aukštyn) - per atsidariusį išleidimo vožtuvą pašalinamos išmetamosios dujos.

TDI ir HDI varikliai

Prieš 25 metus vokiečių automobilių gamintojas „Volkswagen" siurblio ir purkštuko sistemos pagrindu sukūrė naują TDI dyzelinį variklį. Pagrindiniai jos privalumai - mažos kuro sąnaudos ir galingumą užtikrinantis didesnis sukimo momentas.

TDI variklių privalumai: gerokai didesnis degalų įpurškimo slėgis nei kitų sistemų (TDI - 2050 barų, „Common Rail" - 1350 barų); dėl degalų purkštuko ir siurblio jungties galima tiksliai valdyti įpurškimą, pasiekiamas didesnis sukimo momentas, gerėja variklio elastingumas; dėl tikslaus pirminio įpurškimo gerokai sumažėja triukšmas degant kurui ir maksimaliai sumažėja išmetamųjų dujų azoto oksidų.

Tai didžiausio naudingumo koeficiento tarp visų dyzelinių degalų įpurškimo sistemų ir veiksmingiausi šios klasės varikliai pagal degalų sąnaudas.

HDI (angl. - High Pressure Direct Injection) - tai tiesioginis kuro įpurškimas esant aukštam slėgiui.

Common Rail

Moderniausia tiesioginio kuro įpurškimo sistema - dyzelinė „Common Rail". Nuo įprastų dyzelinių variklių, kur kuras paduodamas žemu slėgiu, ši sistema skiriasi tuo, kad turi kuro rampą, į kurią dyzelinas paduodamas dideliu slėgiu. Vėliau kuras paskirstomas elektriniams purkštukams su magnetiniais vožtuvais.

Veikimo principas:

Kuro siurblys iš bako per kuro šildytuvą ir filtrą tiekia kurą į aukšto slėgio siurblį. Jis veikia dirbant varikliui ir kurą aukštu slėgiu paduoda į kuro rampą. Kai kurių sistemų normaliam veikimui nebūtina visada palaikyti aukštą slėgį. Rampos vamzdeliai baigiasi purkštukais ir yra vienodo ilgio. Ant rampos sumontuotas slėgo valdiklis per aušintuvą į baką grąžina kuro perteklių. Stebėdamas slėgio daviklio duomenis, variklio valdymo blokas gali valdyti slėgį rampoje.

„Common rail" sistema užtikrintai stumia iš rinkos tradicines dyzelines kuro padavimo sistemas, nes kelia mažiau triukšmo, kuras sudega švariau ir mažiau teršiamas oras, o ir sistemos dalių gamyba kainuoja pigiau.

 

Parengta pagal užsienio spaudą

Autoreviu.lt informaciją atgaminti visuomenės informavimo priemonėse bei interneto tinklalapiuose be raštiško UAB "IKS" sutikimo draudžiama.