Θεωρεία κινητήρων Μέρος Α'

Θεωρεία Κινητήρων.


Η λειτουργεία των ΜΕΚ (Μηχανών
Εσωτερικής Καύσεως) βασίσετε στην εκματάλευση της χημικής ενέργειας των
καυσίμων. Και λέγονται εσωτερικής καύσεως γιατί η μετατροπή της χημικής
ενέργειας της κάυσης και η εκματάλευση του παραγώμενου έργου γίνεται
στο ίδιο χώρο. Σε αντίθεση με τις Μηχανές Εξωτερικής Καύσεως όπου το
εργαζόμενο μέσο πρέπει να μεταφερθεί σε άλλο σημείο για την παραγωγή
έργου. Π.χ ατμολέβητας - ατμοστρόβιλος. Έχουμε και λέμε λοιπόν. Τα
βασικά μέρη.

Κυλινδρος - Χιτώνιο:Φανταστείτε ένα ποτήρι
χωρίς πάτο. Είναι ο χώρος μέσα στον οποίο κινείτε το εμβολο. Είναι
κατασκευασμένος από ειδικά κράματα μετάλλων για να παρουσιάζει όσο το
δυνατόν πιο λεία επιφάνεια κατά την καταργασία του για μείωση των
τριβών και όσο το δυνατόν πιο ανθεκτική για αντοχή στις κρούσεις και
στη θερμότητα της έκρηξης.

Εμβολο:Φανταστείτε τώρα ότι το
ποτήρι που έχετε έχει την δυνατότητα να μετακινεί τον πάτο του από το
χαμηλότερο σημείο στο ψηλότερο. Είναι κατασκευασμένο από παρεμφερή
υλικά με το χιτώνιο ή υλικά με παρόμοιες δυνατότητες. Σε μεγάλες
μηχανές υπάρχει ξεχωριστό κύκλωμα ψύξης των εμβόλων. Το έμβολο στην
περιφέρειά του έχει ειδικά αυλάκια εντός των οποίων τοποθετούνται τα
ελατήρια. Τα έμβολα πάντα έχουν μικρότερη διατομή από αυτή των
κυλίνδρων-χιτωνίων εντός των οποίων κινούντε.

Ελατήρια:Τα
ελατήρια αυτά ουδεμία σχέση έχουν με τα ελατήρια του αμορτισέρ ή κάτι
αντίστοιχο. Είναι ένα δαχτυλίδι που σε ένα σημείο είναι κομμένο
διαγώνια και σκοπό έχει την στεγανοποίηση του θαλάμου καυσης από τον
στροφαλοθάλαμο. Λόγω κατασκευής αυτό το ελατήριο έχει την τάση να
"ανοίγει" την διαμετρό του. Όταν το τοποθετούμε στο αυλακι του η
εσωτερική του διάμετρος είναι ίση με την διάμετρο του αυλακιού ενώ η
εξωτερική με την διάμετρο του χιτωνίου. Με τον καιρό (χρήση) αρχίζει
και φθείρεται η εξωτερική πλευρά και το ελατήριο λεπτένει. Αυτό έχει
σαν αποτέλεσμα την μειωμένη στεγανώτητα και την φθορά του λιπαντικών
λόγω διαρροής αερίων καύσης προς τον στροφαλοθάλαμο. Τα ελατήρια
διαχωρίζονται σε συμπίεσης και ελαίου. Τα συμπίεσης κρατούν την
στεγανώτητα του θαλάμου καυσης ενώ αυτά του ελαίου τοποθετούνται στο
πιο χαμηλό αυλάκι και καθαρίζουν το χιτώνια από τη υπερβολική ποσότητα
λαδιού.

Διωστήρας (μπιέλα): Ο διωστήρας είναι ένα
συμπαγές κομμάτι μετάλου ιδιέτερα μεγάλη μηχανικής αντοχής που συνδέει
το έμβολο με τον στροφαλοφόρο άξονα. Είναι συνδεδεμένος στο έμβολο με
ένα πείρο ενώ στο στροφαλοφόρο μέσω ζεύγους κουζινέτων.

Στροφαλοφόρος:Ο
στροφαλοφόρος είναι ένα άξονας που στην απλούστερή του μορφή είναι
σχήματος _Π_ (μονοκύλινδρος κινητήρας). Όπως φαίνεται ένα τμήμα του
άξονα (οριζόντια γραμμή του Π) έχει μετακινηθεί έτσι όταν περιστρέφεται
να διαγράφει ένα πλήρη κύκλο. Στο σημείο αυτό συνδέεται το κάτω μέρος
του διωστήρα. Αν προσθέσουμε έναν ή περισότερους κυλίνδρους αντιστοίχως
προσθέτουμε και Π. Πολύ σημαντικό ρόλο εδώ παίζει η γωνία που
σχηματίζεται ανάμεσα στα Π που ονομάζεται γωνία σφηνώσεως. Έτσι η γωνία
σφηνώσεως για τρικύλινδρο κινητήρα είναι 120 μοίρες, για πεντακύλυνδρο
75, για 6κύλινδρο 60 και πάει λέγοντας. Εδώ θα αναρωτηθείτε μα καλά στο
βίντεο που είδαμε με τον τετρακύλινδρο είχαμε τα ακραία Π προς τα κάτω
ενώ τα μεσαία προς τα πάνω άρα 180 μοίρες. Λάθος. Το κάθε έμβολο έχει
εκτελεί διαφορετική λειτουργεία και έτσι ανά ζεύγος έχουν 180 μοίρες
διαφορά. Οπότε η γωνία σφηνώσεως είναι 90 μοίρες.

Σφόνδυλος ή βολάν:
Επειδή οι κινητήρες δεν παράγουν έργο παρά μόνο σε μία από τις τέσσερις
διακριτές κινήσεις του μέρος της κινητικής ενέργειας του εμβολου
"αποθηκεύτε" στον σφόνδυλο. Ο σφόνδυλος είναι μια συμπαγής στρεφόμενη
μάζα με το μεγάλο μέρος της μάζας αυτής στην περιφέρεια. Στην
περιφέρεια για να έχει μεγάλη στροφορμή η οποία αποδίδετε όταν το
έμβολο εκτελεί τις άλλες τρεις διακριτές ενέργειές του.

Βαλβίδες:
Είναι ο μηχανισμός που επιτρέπει την αναπνοή του κινητήρα. Συνδέει τον
θάλαμο καύσης με την ατμόσφαιρα και επιτρέπει την λειτουργεία του.
διαχωρίζονται σε εισαγωγής και εξαγωγής. Οι μεν εισαγωγής επιτρέπουν
την είσοδο του καύσιμου μίγματος, οι δε εξαγωγής των καταλοίπων καύσης.
Δευτερεύουσα λειτουργεία αμφοτέρων είναι να απομωνόσουν τον θάλαμο
καύσης από την ατμόσφαιρα. Είναι επίσης κατασκευασμένες από πολύ
ανθεκτικά μέταλλα για να έχουν αντοχή στις θερμοκρασίες και στην
πρόσκρουση απάνω στην έδρα της βαλβίδας.

Εκκεντροφόρος:
Πέρνωντας κίνηση από τον στροφαλοφόρο είτε με ελαστικούς ιμάντες, είτε
με αλυσύδες, είτε με γρανάζια ο εκκεντροφόρος είναι ο άξονας που
"οδηγεί" την κίνηση των βαλβίδων. Σε κατάλληλα σημεία έχει τοποθετημένα
τα έκκεντρα ή αμύγλαδα. Φανταστείται τώρα ότι το έκκεντρο (που έχει
σχήμα αμύγδαλου) είναι τοποθετημένο με τέτοιο τρόπο ώστε με την κίνηση
του εκκεντροφόρου να πιέζει ένα λαμάκι. Το λαμάκι αυτό κάποια στιγμή θα
αρχίσει να κινείτε λόγω της επαφής του με την έκκεντρη πλευρά. Το πόσο
θα διαρκέσει αυτό και πόσο πολύ θα κινηθεί εξαρτάτε από το σχήμα του
εκέντρου. Αν υποθέσουμε τώρα ότι το λαμάκι αυτό ανεβοκατεβαίνει μέσα σε
μία σωλήνα και σπρώχνει ένα άλλο λαμάκι κάθετα τοποετημένο. Αυτό το
δευτερο λαμάκι είναι στηριγμένο (αρθρωμένο) στο κέντρο του οπότε όταν
το λαμάκι Ι πιέζει προς τα πάνω το ένα άκρο του λαμάκι ΙΙ το άλλο άκρο
κινείτε προς τα κάτω. Μόλις φανταστήκατε ένα ζύγωθρο ή κοινώς κοκοράκι
(λαμάκι ΙΙ) με το ωστήριό του (λαμάκι Ι). Στο άκρο αυτό λοιπόν είναι
συνδεδεμένη η βαλβίδα έτσι ώστε αναλόγως με την κίνηση του
εκκεντροφόρου να κινείται και αυτή. Αυτή ήταν η αρχική σκέψη και
λειτουργία των εκκεντροφόρων. Ώσπου η φαντασία των μηχανικών και η
τεχνολογία των υλικών επέτρεψαν την τοποθέτηση των εκκεντροφόρων
απευθείας πάνω από τις βαλβίδες καταργόντας τον μηχανισμό
ωστηρίου-ζυγώθρου στις περισσότερες εφαρμογές. Έτσι έχουμε τον
Εκκεντροφόρο Επί Κεφαλής (ΕΕΚ) είτε μονό SOHC (με χρήση ζυγώθρων
μερικές φορές) είτε διπλό DOHC με απευθείας τοποθέτηση πάνω στις
βαλβίδες.

Μπλοκ: Είναι ο κορμός του κινητήρα πάνω ή μέσα
στον οποίο τοποθετούνται όλα τα υπόλοιπα εξαρτήματα. Επίσεις φέρει
ειδικές σωληνώσεις που συνδέονται με αυτές του καπακιού και δημιουργούν
το κύκλωμα ψήξης. Στι περισσότερες μηχανές φέρει πτερύγια, γνωστά και
ώς ψύκτρες, για την απαγωγή θερμοκρασίας. Χαρακτηριστικά στους
αερόψυκτους κινητήρες οι ψύκτρες είναι δυσανάλογα μεγάλες σε σχέση με
τον κινητήρα και είναι λεπτές.

Καπάκι ή κεφαλή: Είναι μία
ολομεταλλική κατασκευή η οποία κλείνει το πάνω μέρος του κινητήρα
διμιουργώντας το θάλαμο καυσης και φέρει τις βαλβίδες. Στεγανοποιεί με
την γνωστή φλάτζα κεφαλής και επειδή είναι χυτό μέρος φέρει και ειδικές
σωληνώσεις για την κυκλοφορία του υγρού ψύξης. Φέρει επίσεις ψύκτρες
ειδικά αν είναι αερόψυκτος ο κινητήρας.

Αφού λοιπόν είπαμε για τα βασικά για τα επιμέρους μέρη ας πούμε και κάτι για την λειτουργία αυών των μερών.

Αν
περιστέψουμε ελεύθερα τον στροφαλοφόρο ενός κινητήρα (μονοκύλιδρο για
το παράδειγμά μας) θα παρατηρήσουμε ότι το έμβολο παλιδρομεί εντός του
χιτωνίου, ο διωστήρας εκτελεί μία κίνηση όπως του εκρεμούς και ο
εκκεντροφόρος κινεί τις βαλβίδες με συγκεκριμένη σειρά. Τοποθετούμε
λοιπόν το έμβολο σε σημείο τέτοιο ώστε να βρίσκετε στο ανώτερο σημείο
της παλιδρόμησής του. Αυτό αποκαλείτε Άνω Νεκρό Σημείο (ΑΝΣ)*.
Συνεχίζουμε την περιστροφή και βλέπουμε ότι σιγά σιγά μία βαλβίδα
(εισαγωγής) αρχίζει να πιέζεται από το ζύγωθρο ή το έκκεντρο έτσι ώστε
να ανοίξει και να επιτρέψει την διέλευση του καύσιμου μίγματος. Αυτό
διαρκεί μέχρι περίπου ο στροφαλοφόρος να φτάσει τις 120 ~ 140 μοίρες
περιστροφής από το ΑΝΣ. Αυτό έχει να κάνει με την μορφή του εκκέντρου.
Αυτή είναι η πρώτη από τις διακριτές φάσεις ή χρόνους που μπορεί να
βρεθεί ένας κινητήρας και καλείτε Εισαγωγή. Η εισαγωγή επιτυγχάνεται με
την δημιουργία υπίεσης (αναρόφηση) λόγω της κίνησης του εμβόλου προς τα
κάτω.
Όταν ο στροφαλοφόρος διαγράψει 180 μοίρες έχει φτάσει στο
χαμηλότερο σημείο της παλινδρόμησης το οποίο καλείτε Κάτω Νεκρό Σημείο
(ΚΝΣ)*. Στο σημείο αυτό αρχίζει ο φάση της Συμπίεσης. Η συμπίεση
διαρκεί έως περίπου 20 έως 5 μοίρες πριν το ΑΝΣ και η ρύθμιση του
σημείου αυτού καλείτε προπορεία ή αβανς. Σε αυτό το γίνεται η έναυση
του σπινθιριστή ή μπουζί και δημιουργείτε το μέτωπο καύσης που διαρκεί
μέχρι 5 ~ 10 μοίρες μετά το ΑΝΣ. Από το σημείο αυτό έχουμε την φάση της
Εκτόνωσης όπου και υπάρχει η παραγωγή έργου και διαρκεί έως της
ελεύσεως του εμβόλου στο ΚΝΣ. Θα παρατηρήσετε εδώ ότι η καύση αποτελεί
ένα ξεχωριστό κομμάτι της λειτουργίας ενός κινητήρα αλλά συνήθως το
λαμβάνουμε ως ένα με την εκτόνωση. Από το σημείο αυτό (ΚΝΣ) αρχίζει να
ανοίγει η άλλη βαλβίδα (εξαγωγής) και το έμβολο αρχίζει να σπρώχνει τα
καυσαέρια προς το περιβάλλον καθώς ανέρχεται προς το ΑΝΣ. Μόλις το
έμβολο φτάσει στο ΑΝΣ είναι και πάλι έτοιμο να ξανακάνει την ίδια
λειτουργία. Εδώ πρέπει να σημειώσουμε ότι υπάρχει ένα μικρό χρονικό
διάστημα όπου οι δύο βαλβίδες είναι ταυτόχρονα ανοιχτές και αυτό
καλείτε αλληλοκάλυψη ή overlapping. Αν και ακούγεται παράταιρο είναι
επιθυμητό για την καλύτερη λειτουργία του κινητήρα.
Φυσικά η
λειτουργεία του τετράχρονου κινητήρα δεν μπορεί να αναλυθεί σε ένα
μικρό ποστ αλλά αυτή είναι μια πρώτη γεύση για αυτούς που δεν έχουν
εικόνα για το τι γίνεται κάπου εκεί κάτω.



*Στα ΑΝΣ και ΚΝΣ η στιγμιαία γραμμική ταχύτητα του εμβόλου είναι μηδέν και για αυτό το λόγο ονομάζονται "νεκρά σημεία".

Ωραίος,ρίξε και μια ανάλυση τώρα για τον περιστροφικό κινητήρα (Wankel )που αν και ΜΕΚ δεν έχει ούτε πιστόνια,ούτε βαλβίδες,ούτε διωστήρες!
Διαβάζοντας σε είμαι βέβαιος πως τα καταφέρνεις καλύτερα από εμένα!

Κάτι θά γίνει και γιά αυτό

Προηγοῦνται οἰ διχρονοι και Diesel

Ὀ wankel καί atkinson εἶναι τα σκληρά

Δώσε Γιώργο δώσε

Απο τις πιο ωραιες περιγραφες!Μπραβο!

εξεταστικη ποτε εχουμε???