додому колеса Принцип роботи ДВС. З чого складається двигун автомобіля і як він працює з яких частин складається двигун

колеса

Принцип роботи ДВС. З чого складається двигун автомобіля і як він працює з яких частин складається двигун

(Двигун внутрішнього згоряння) є теплової машиною і працює за принципом спалювання суміші палива і повітря в камері згоряння. Головним завданням такого пристрою виступає перетворення енергії згоряння паливного заряду в механічну корисну роботу.

Незважаючи на загальний принцип дії, сьогодні існує велика кількість агрегатів, які істотно відрізняються один від одного завдяки цілому ряду індивідуальних конструктивних особливостей. У цій статті ми поговоримо про те, які бувають двигуни внутрішнього згоряння, а також в чому полягають їхні головні особливості і відмінності.

Читайте в цій статті

Типи двигунів внутрішнього згоряння

Почнемо з того, що ДВС може бути двотактним і чотиритактним. Що стосується автомобільних моторів, зазначені агрегати чотиритактні. Такти роботи двигуна є:

впуск паливно-повітряної суміші або повітря (що залежить від типу ДВС);
стиснення суміші пального та повітря;
згоряння паливного заряду і робочий хід;
випуск з камери згоряння відпрацьованих газів;

За таким принципом працюють як бензинові, так і дизельні поршневі мотори, які знайшли широке застосування в автомобілях і на іншій техніці. Також варто згадати і, в яких газове паливо спалюється аналогічно дизпалива або бензину.

Бензинові силові агрегати

Така система харчування, особливо розподілене уприскування, дозволяє збільшити потужність мотора, при цьому досягається економія пального і відбувається зниження токсичності відпрацьованих газів. Це стало можливим завдяки точної дозуванні палива, що подається під управлінням (електронна система управління двигуном).

Подальший розвиток систем подачі палива призвело до появи моторів з прямим (безпосереднім) уприскуванням. Головним їх відмінністю від попередників є те, що повітря і паливо подається в камеру згоряння окремо. Іншими словами, форсунка встановлюється над впускними клапанами, а монтується прямо в циліндр.

Подібне рішення дозволяє подавати паливо безпосередньо, причому сама подача розділена на кілька етапів (подвприсков). В результаті вдається домогтися максимально ефективного і повноцінного згоряння паливного заряду, двигун отримує можливість працювати на бідній суміші (наприклад, мотори сімейства GDI), падає витрата палива, знижується токсичність вихлопу і т.д.

дизельні мотори

Працює на дизпаливі, а також в значній мірі відрізняється від бензинового. Основна відмінність полягає у відсутності іскровий системи запалювання. Займання суміші палива і повітря в дизелі походить від стиснення.

Якщо просто, спочатку в циліндрах стискується повітря, який сильно нагрівається. В останній момент відбувається вприскування прямо в камеру згоряння, після чого нагріта і сильно стиснута суміш запалюється самостійно.

Якщо порівнювати дизельні і бензинові ДВС, дизель відрізняється більш високою економічністю, кращим ККД і максимумом, який доступний на низьких оборотах. З урахуванням того, що дизелі розвивають більше тяги при менших оборотах коленвала, на практиці такий мотор не потрібно «крутити» на старті, а також можна розраховувати на впевнений підхоплення з самих «низів».

Однак в списку мінусів таких агрегатів можна виділити, а також більшу вагу і менші швидкості в режимі максимальних обертів. Справа в тому, що дизель спочатку «тихохідний» і має меншу частоту обертання в порівнянні з бензиновими ДВС.

Дизелі також відрізняються більшою масою, так як особливості займання від стиснення передбачають більш серйозні навантаження на всі елементи такого агрегату. Іншими словами, деталі в дизельному моторі міцніші і важкі. Також дизельні мотори більш гучні, що обумовлено процесом запалення і згоряння дизельного палива.

роторний двигун

Двигун Ванкеля ( роторно-поршневий двигун) Являє собою принципово іншу силову установку. В такому ДВС звичні поршні, які здійснюють зворотно-поступальні рухи в циліндрі, просто відсутні. Головним елементом роторного мотора є ротор.

Зазначений ротор обертається по заданій траєкторії. Роторні ДВС бензинові, так як подібна конструкція не здатна забезпечити високий ступінь стиснення робочої суміші.

До плюсів відносять компактність, велику потужність при незначному робочому обсязі, а також здатність швидко розкручуватися до високих обертів. В результаті автомобілі з таким ДВС мають видатні розгінними характеристиками.

Якщо говорити про мінуси, то варто виділити помітно знижений ресурс порівняно з поршневими агрегатами, а також висока витрата палива. також роторний двигун відрізняється підвищеною токсичністю, тобто не зовсім вписується в сучасні екологічні стандарти.

гібридний двигун

На одних ДВС для отримання необхідної потужності використовується в комплексі з турбонаддувом, тоді як на інших з точно таким же робочим об'ємом і компонуванням такі рішення відсутні.

З цієї причини для об'єктивної оцінки продуктивності того чи іншого двигуна на різних оборотах, причому не на коленвалу, а на колесах, необхідно проводити спеціальні комплексні виміри на динамометричному стенді.

Читайте також

Усовершенстваніе конструкції поршневого двигуна, Відмова від КШМ: безшатунного двигун, а також двигун без коленвала. Особливості та перспективи.

Мотори лінійки TSI. Конструктивні особливості, переваги і недоліки. Модифікації з одним і двома нагнітачами. Рекомендації по експлуатації.

ДВС - це двигун, що працює за принципом спалювання різного палива безпосередньо всередині самого агрегату. На відміну від двигунів іншого типу, ДВС позбавлені: будь-яких елементів передавальних тепло для подальшого перетворення в механічну енергію, перетворення відбувається безпосередньо від згоряння палива; значно компактніше; мають малу вагу щодо агрегатів іншого типу з порівняльною потужністю; вимагають використання певного палива з жорсткими характеристиками температури горіння, ступеня випаровування, октановим числом і т.д.

В автомобілебудуванні застосовуються чотиритактні мотори:

1. впуск;

2. стиснення;

3. Робочий хід;

4. Випуск.
Але існують і двотактні версії двигунів внутрішнього згоряння, але в сучасному світі, Вони мають обмежене застосування.

У даній статті будуть розглянуті тільки мотори, що встановлюються на автомобілі.

Різновиди двигунів по що використовується паливу

бензинові мотори, Як зрозуміло з назви використовують як паливо для роботи - бензин з різним октановим числом, і мають систему примусового запалювання паливної суміші за допомогою електричної іскри.

Можуть розділятися на кшталт впуску на карбюраторні і інжекторні. Карбюраторні мотори вже пропадають з виробництва через складність в точній настройці, високого споживання бензину, неефективності змішування паливної суміші і невідповідності сучасним жорстким екологічним вимогам. У таких моторах, змішування горючої суміші починається в камерах карбюратора і закінчується шляхом у впускному колекторі.

Інжекторниє агрегати розвиваються великими темпами, і система уприскування палива поліпшується з кожним поколінням. Перші інжектора мали «моновприск» з єдиною форсункою. По суті, це була модернізація карбюраторних моторів. Згодом, на більшості агрегатів, почали використовуватися системи з окремими форсунками на кожен циліндр. Використання форсунок в системі впуску, дозволило точніше контролювати пропорції палива і повітря в різних режимах роботи агрегату, знизити витрату палива, збільшити якість паливної суміші, збільшити потужність і екологічність силових агрегатів.

Сучасні форсунки, що встановлюються на силові агрегати з системою безпосереднього вприскування палива в циліндри, здатні виробляти кілька окремих вприськов палива за один такт. Це дозволяє ще поліпшити якість паливної суміші і домагатися максимальної віддачі енергії від використовуваного кількості бензину. Тобто, ще більше збільшилася економія і продуктивність моторів.

Дизельні агрегати - використовують принцип займання суміші дизельного палива і повітря при нагріванні від сильного стиснення. При цьому, в дизельних агрегатах не використовуються системи примусового запалювання. Дані мотори мають ряд переваг перед бензиновими, в першу чергу - це економність палива (до 20%), при порівняльній потужності. Паливо менше витрачається через більшому ступені стиснення в циліндрах, що покращує характеристики горіння і віддачі енергії паливної суміші, а отже, і палива необхідно меншу кількість для досягнення таких же результатів. Крім цього, дизельні агрегати не використовують дросельні заслінки, Що покращує надходження повітря в силовий агрегат, що ще зменшує витрату палива. Дизеля розвивають більший крутний момент, і на більш низьких оборотах колінчастого вала.

Не обійшлося без недоліків. Через збільшеного навантаження на стінки циліндрів, конструкторам довелося використовувати більш надійні матеріали, і збільшувати розміри конструкції (збільшення ваги і подорожчання виробництва). Крім цього, робота дизельного силового агрегату - гучна через особливості запалення палива. А збільшена маса деталей не дозволяє мотору розвивати високі обороти з такою ж швидкістю, як і бензинові, і максимальне значення оборотів колінчастого вала - нижче, ніж у бензинових агрегатів.

Різновид ДВС по конструкції

Гібридний силовий агрегат

Даний тип автомобіля почала набирати популярність в останні роки. Завдяки своїй ефективності економії палива і збільшення загальної потужності автомобіля завдяки комбінуванню двох типів агрегатів. По суті, дана конструкція являє собою два окремих агрегату - невеликий ДВС (найчастіше дизельний) і електромотор (або кілька електромоторів) з акумуляторною батареєю великої місткості.

Переваги комбінування виражаються в здатності поєднувати енергію двох агрегатів при розгоні, або використання кожного типу двигуна окремо, в залежності від необхідності. Наприклад, при русі в міській пробці - може працювати тільки електродвигун, економлячи дизельне паливо. При русі по заміських дорогах, працює ДВС, як більш витривалий, потужний і з великим запасом ходу агрегат.

При цьому, спеціальна батарея для електромоторів, здатна підзарядитися від генератора, або використовуючи систему рекуперації при гальмуванні, що дозволяє економити не тільки паливо, але і електрику, необхідну для зарядки батареї.

Роторно-поршневий мотор

Роторно-поршневий мотор побудований за унікальною схемою руху поршня-ротора, який переміщається всередині циліндра не по зворотно-поступальної траєкторії, а навколо своєї осі. Це здійснюється завдяки особливій трикутної конструкції поршня і особливому розташуванню впускних і випускних отворів в циліндрі.

Завдяки такій конструкції, двигун швидко набирає обертів, що збільшує динамічні характеристики автомобіля. Але з розвитком класичної конструкції ДВС, двигуна Ванкеля почали втрачати свою актуальність через конструктивних обмежень. Принцип руху поршня не дозволяє домогтися великій мірі стиснення паливної суміші, що виключає використання дизельного палива. А малий ресурс, складність обслуговування і ремонту, а також - слабкі екологічні показники не дозволяють автовиробникам розвивати даний напрямок.

Різновиди силових агрегатів по компоновці

Через необхідність зменшення ваги і габаритів, а також, розміщення більшої кількості поршнів в одному агрегаті призвело до появи різновидів моторів по компоновці.

рядні мотори

Рядний двигун - це самий класичний варіант силового агрегату. В якому все поршні і циліндри розташовуються в один ряд. При цьому, сучасні мотори з рядною компоновкою вміщають в собі не більше шести циліндрів. Але саме шестициліндрові рядні двигуни, мають найкращі показники щодо врівноваження вібрації при роботі. Єдиний мінус - це значна довжина мотора, щодо інших компоновок.

V-подібні мотори

Дані мотори з'явилися в слідстві бажання конструкторів зменшити габарити двигунів, і необхідності розмістити більше шести поршнів в одному блоці. В даних моторах, циліндри знаходяться в різних площинах. Візуально, розташування циліндрів утворює букву «V», звідки і пішла назва. Кут між двома рядами називається кутом розвалу, і варіюється в широкому діапазоні, розділяючи даний тип моторів на підгрупи.

оппозітниє мотори

Оппозітниє двигуна, отримали максимальний кут розвалу в 180 градусів. Що дозволило конструкторам знизити висоту агрегату до мінімальних розмірів, і розподілити навантаження на колінчастий вал, збільшуючи його ресурс.

VR мотори

Це комбінація властивостей рядних і V-образних агрегатів. Кут розвалу в таких двигунах досягає 15 градусів, що дозволяє використовувати одну головку блоку циліндрів з єдиним механізмом газорозподілу.

W-подібні мотори

Одні з найбільш потужних і «екстремальних» конструкцій ДВС. Можуть мати три ряди циліндрів з великим кутом розвалу, або два суміщених VR блоку. На сьогоднішній день, поширення набули мотори на вісім і дванадцять циліндрів, але конструкція дозволяє використовувати і більшу кількість циліндрів.

Характеристики двигуна внутрішнього згоряння

Переглянувши безліч інформації про різні автомобілі, Будь-який цікавиться людина, побачить певні основні параметри мотора:

Потужність силового агрегату, що вимірюється в л.с. (Або кВт * год);

Максимальний крутний момент створюваний силовим агрегатом, що вимірюється в Н / м;

Більшість автолюбителів, поділяють силові агрегати, тільки по потужності. Але такий розподіл не зовсім вірне. Безумовно, агрегат в 200 «коней», переважніше двигуна в 100 «коней» на важкому кросовері. А для легкого міського хетчбека, вистачить і 100 сильного мотора. Але є деякі нюанси.

Максимальна потужність, зазначена в технічній документації, досягається при певних оборотах коленвала. Але використовуючи автомобіль в міських умовах, водій рідко розкручує мотор вище 2 500 оборотів в хвилину. Тому, більший час експлуатації машини, задіяна тільки частина потенційної потужності.

Але, часто, бувають випадки на дорозі. Коли необхідно різко збільшити швидкість для обгону, або для догляду від аварійної ситуації. Саме максимальний крутний момент впливає на здатність агрегату швидко набрати необхідні обороти і потужність. Якщо сказати простіше, крутний момент впливає на динаміку автомобіля.

Варто відзначити невелику різницю між бензиновими і дизельними моторами. Двигун працює на бензині - видає максимальний крутний момент при оборотах колінчастого вала від 3 500 до 6 000 на хвилину, а дизельні мотори можуть досягати максимальних параметрів при більш низьких оборотах. Тому, багатьом здається. Що дизельні агрегати могутніше і краще «тягнуть». Але, більшість найпотужніших агрегатів використовують бензинове паливо, так як вони здатні розвинути більшу кількість оборотів в хвилину.

А для докладного розуміння терміна крутний момент, слід подивитися на одиниці його вимірювання: Ньютони помножені на метри. Іншими словами, крутний момент визначає силу, з якою поршень тисне на колінчастий вал, а той в свою чергу передає потужність на коробку передач, і в кінцевому підсумку - на колеса.

Також, можна згадати про потужну техніку, у якій максимальний крутний момент може досягатися при оборотах в 1 500 в хвилину. В основному - це трактора, потужні самоскиди, і деякі дизельні всюдиходи. Природно, таким машинам немає необхідності розкручувати мотор до максимальних значень оборотів.

Грунтуючись на наведеній інформації, можна зробити висновок, що крутний момент залежить від обсягу силового агрегату, його габаритів, розмірів деталей і їх ваги. Чим важче всі ці елементи, тим більше переважає крутний момент на низьких оборотах. Дизельні агрегати мають більший крутний момент і менші обороти колінчастого валу (велика інертність важкого клонували і інших елементів не дозволяють розвивати більших обертів).

Потужність автомобільного двигуна

Варто визнати, що потужність і крутний момент - це взаємопов'язані параметри, що залежать один від одного. Потужність - це певна кількість роботи, вироблена мотором за час. У свою чергу, робота мотора - це крутний момент. Тому, потужність характеризується як кількість крутного моменту за одиницю часу.

Існує відома формула, що характеризує відношення потужності і крутного моменту:

Потужність \u003d крутний момент * обороти в хвилину / 9549

У підсумку, отримаємо значення потужності в кіловатах. Але природно, переглядаючи характеристики автомобілів, нам звичніше бачити показники в «к.с.». Для перекладу кіловат в л.с. необхідно помножити вийшло значення на 1,36.

висновок

Як стало зрозуміло з даної статті, автомобільні двигуни внутрішнього згоряння можуть мати безліч відмінностей один від одного. А вибираючи автомобіль для постійного використання - необхідно вивчити всі нюанси конструкції, характеристик, економності, екологічності, потужності і надійності силового агрегату. Також, буде корисно вивчити інформацію про ремонтопридатність мотора. Так як багато сучасних агрегати використовують складні системи газорозподілу, уприскування палива і вихлопу, що може ускладнити їх ремонт.

Складові деталі двигуна машини:

Циліндр і картер, захищений знизу піддоном;

Поршень з компресійними кільцями, розташований всередині циліндра;

Колінчастий вал, який рухається в корінних підшипниках картера.

Елементи колінчастого вала: корінні шийки, щоки і шатунні шийки. За допомогою циліндра, поршня, шатуна і колінчастого вала кривошипно-шатунний механізм приводить в рух поршні, в результаті чого відбувається обертання колінчастого вала.

Поверх циліндрів встановлений блок головки з клапанами. Їх відкриття і закриття технічно узгоджується з обертанням колінчастого вала, що призводить в послідовний рух поршень.

Поршень переміщається до верхньої кінцевій точці (ВМТ) і нижньої кінцевій точці (НМТ).

При працюючому двигуні автомобіля, поршень рухається без зупинок від ВМТ до НМТ завдяки маховика в формі диска і напресованими щільно на нього металевого вінця з зубами вигляді обода.

Чому двигун працює?

Робота двигуна заснована на тому, що при подачі палива в камеру згоряння в положенні ВМТ, від свічки запала подається іскра і відбувається міні-вибух палива. При цьому тиск вибухових газів виштовхує поршень до НМТ. В даному процесі по черзі виявляються задіяні всі поршні двигуна, що приводять у рух криво-шатунний механізм колінчастого вала, що і дозволяє автомобілю рухатися.

Для постійної і правильно роботи двигуна необхідно щоб у впускний клапан періодично надходили нові порції повітря і пального через форсунки. Відпрацьовані гази, після їх згорання, виштовхуються з камери згоряння через випускний клапан. За це відповідає механізм газорозподілу автомобіля і система уприскування палива.

Призначення систем і механізмів автомобільного двигуна

Кривошипно-шатунний механізм - наводить в зворотно-поступальний рух поршні, що тягне за собою обертання коленвала.

Система подачі палива - служить для дозованого впорскування пального в двигун автомобіля.

механізм газорозподілу - відповідає за своєчасне впускання і випуск відпрацьованих газів в двигуні.

Система запалювання - служить для подачі переривчастого сигналу електроструму по бронепровода високої напруги на свічки запалювання, в результаті чого утворюється іскра в камері згоряння двигуна і відбувається займання горючої суміші.

Система охолодження - захищає двигун від перегріву за допомогою механічного (зустрічного потоку повітря) або статичного включення примусового обдування двигуна крильчаткою, розташованої в безпосередній близькості до радіатора.

Система змазки - забезпечує подачу масла по маслоканалам до рухомих і труться механізмам, щоб зменшити їх знос. Маслосистема включає в себе піддон з маслом, насос, фільтри тонкого і грубого очищення, маслоканали і масляні клапана.

Також автомобіль обладнаний пусковим пристроєм, що складається з акумулятора, стартера, замка запалювання і іншими приладами контролю, управління і забезпечення життєдіяльності автомобіля.

Ви можете задати ваші запитання по темі представленої статті, залишивши свій коментар внизу сторінки.

Вам відповість заступник генерального директора автошколи «Мустанг» з навчальної роботи

Викладач вищої школи, кандидат технічних наук

Кузнецов Юрій Олександрович

Частина 1. ДВИГУН І ЙОГО МЕХАНІЗМИ

Двигун є джерелом механічної енергії.

На переважній більшості автомобілів застосовується двигун внутрішнього згоряння.

Двигун внутрішнього згоряння - це пристрій, в якому хімічна енергія палива перетворюється в корисну механічну роботу.

Автомобільні двигуни внутрішнього згоряння класифікуються:

За родом застосовуваного палива:

Легкі рідкі (газ, бензин),

Важкі рідкі (дизельне паливо).

бензинові двигуни

Бензинові карбюраторні.Суміш палива з повітрям готується вкарбюраторі або у впускному колекторі за допомогою розпилюють форсунок (механічних або електричних), далі суміш подається в циліндр, стискається, а потім підпалюється за допомогою іскри, проскакує між електродамисвічки .

бензинові інжекторні Сумішоутворення відбувається шляхом уприскування бензину у впускний колектор або безпосередньо в циліндр за допомогою розпилюютьфорсунок ( інжектор ів). Існують системи одноточечного і розподіленого уприскування різних механічних і електронних систем. В механічних системах вприскування дозації палива здійснюється плунжерно - важільним механізмом з можливістю електронної коригування складу суміші. В електронних же системах смесеобразование здійснюється під управлінням електронного блоку управління (ЕБУ) уприскуванням, керуючим електричними бензиновими вентилями.

газові двигуни

Двигун спалює в якості палива вуглеводні, що знаходяться в газоподібному стані. Найчастіше газові двигуни працюю на пропані, але є й інші, які працюють на попутних (нафтових), зрідженому, доменних, генераторних та інших видах газоподібного палива.

Принципова відмінність газових двигунів від бензинових і дизельних в більш високого ступеня стиснення. Застосування газу дозволяє уникнути непотрібного зношування деталей, так як процеси згоряння паливоповітряної суміші відбуваються більш правильно, завдяки вихідного (газоподібному) станом палива. Також газові двигуни більш економічні, так як газ коштує дешевше нафти і легше видобувається.

До безперечних переваг двигунів на газі варто віднести безпеку і бездимність вихлопу.

Самі по собі газові двигуни рідко випускаються серійно, найчастіше вони з'являються після переробки традиційних ДВС, шляхом обладнання їх спеціальним газовим обладнанням.

дизельні двигуни

Спеціальне дизельне паливо впорскується в певний момент (не доходячи до верхньої мертвої точки) в циліндр під високим тиском через форсунку. Горюча суміш утворюється безпосередньо в циліндрі в міру упорскування палива. Рух поршня всередину циліндра викликає нагрів і подальше займання паливо-повітряної суміші. Дизельні двигуни є низькооборотної і характеризуються високим крутним моментом на валу двигуна. Додатковою перевагою дизельного двигуна є те, що, на відміну від двигунів з примусовим запалюванням, він не потребує електриці для роботи (в автомобільних дизельних двигунах електрична система використовується тільки для запуску), і, як наслідок, менш боїться води.

За способом займання:

Від іскри (бензинові),

Від стиснення (дизельні).

За кількістю і розташуванням циліндрів:

рядні,

оппозітниє,

V - образні,

VR - образні,

W - образні.

рядний двигун

Цей двигун відомий з самого початку автомобільного двигунобудування. Циліндри розташовані в один ряд перпендикулярно колінчастого валу.

гідність: простота конструкції

недолік: при великій кількості циліндрів виходить дуже довгий агрегат, який неможливо розташувати поперечно до поздовжньої осі автомобіля.

опозитний двигун

Горизонтально-оппозітниє двигуни відрізняються меншою габаритної висотою, ніж двигуни з рядним або V-подібним розташуванням циліндрів, що дозволяє знизити центр тяжіння всього автомобіля. Легка вага, компактність конструкції і симетричність компоновки зменшує момент нишпорення автомобіля.

V-подібний двигун

Щоб зменшити довжину двигунів, в цьому двигуні циліндри розташовані під кутом від 60 до 120 градусів, при цьому поздовжні осі циліндрів проходять через подовжню вісь колінчастого вала.

гідність: відносно короткий двигун

недоліки: двигун щодо широкий, має два окремих головки блоку, підвищена вартість виготовлення, занадто великий робочий об'єм.

VR-двигуни

У пошуках компромісного рішення виконання двигунів для легкових автомобілях середнього класу прийшли до створення VR-двигунів. Шість циліндрів під кутом 150 градусів утворюють відносно вузький і в цілому короткий двигун. Крім того, такий двигун має тільки одну головку блоку.

W-двигуни

У двигунах W-сімейства в одному двигуні з'єднані два ряди циліндрів в VR-ісполнеіі.

Циліндри кожного ряду розміщені під кутом 150 один до іншого, а самі ряди циліндрів розташовані під кутом 720.

Стандартний автомобільний двигун складається з двох механізмів і п'яти систем.

механізми двигуна

Кривошипно-шатунний механізм,

Газорозподільчий механізм.

системи двигуна

Система охолодження,

Система змазки,

Система харчування,

Система запалювання,

Система випуску відпрацьованих газів.

Кривошипно-шатунний механізм

Кривошипно-шатунний механізм призначений для перетворення зворотно-поступального руху поршня в циліндрі в обертальний рух колінчастого вала двигуна.

Кривошипно-шатунний механізм складається:

Блоку циліндрів з картером,

Головки блоку циліндрів,

Піддону картера двигуна,

Поршнів з кільцями і пальцями,

Шатунов,

Колінчастого вала,

Маховика.

Блок циліндрів

Є суцільнолитий деталлю, яка об'єднує собою циліндри двигуна. На блоці циліндрів є опорні поверхні для установки колінчастого вала, до верхньої частини блоку, як правило, кріпиться головка блоку циліндрів, нижня частина є частиною картера. Таким чином, блок циліндрів є основою двигуна, на яку навішуються інші деталі.

Відливається як правило - з чавуну, рідше - алюмінію.

Блоки, виготовлені з цих матеріалів, аж ніяк не рівноцінні за своїми властивостями.

Так, чавунний блок найбільш жорсткий, а значить - за інших рівних витримує найбільш високий ступінь форсування і найменш чутливий до перегріву. Теплоємність чавуну приблизно вдвічі нижче, ніж алюмінію, а значить двигун з чавунним блоком швидше прогрівається до робочої температури. Однак, чавун досить важкий (в 2,7 рази важче алюмінію), схильний до корозії, а його теплопровідність приблизно в 4 рази нижче, ніж у алюмінію, тому у двигуна з чавунним картером система охолодження працює в більш напруженому режимі.

Алюмінієві блоки циліндрів легкі і краще охолоджуються, проте в цьому випадку виникає проблема з матеріалом, з якого виконані безпосередньо стінки циліндрів. Якщо поршні двигуна з таким блоком зробити з чавуну або сталі, то вони дуже швидко зносять алюмінієві стінки циліндрів. Якщо ж зробити поршні з м'якого алюмінію, то вони просто «схопляться» зі стінками, і двигун миттєво заклинить.

Циліндри в блоці циліндрів можуть бути як частиною виливки блоку циліндрів, так і бути окремими змінними втулками, які можуть бути «мокрими» або «сухими». Крім утворює частини двигуна, блок циліндрів несе додаткові функції, такі як основа системи мастила - по отворах в блоці циліндрів масло під тиском подається до місць змащення, а в двигунах рідинного охолодження основа системи охолодження - по аналогічним отворів рідина циркулює по блоку циліндрів.

Стінки внутрішньої порожнини циліндра служать також напрямними для поршня при його переміщеннях між крайніми поло-жениями. Тому довжина утворюють циліндра визначається величиною ходу поршня.

Циліндр працює в умовах змінних тисків в надпорш-Невою порожнини. Внутрішні стінки його стикаються з полум'ям і гарячими газами, розпеченими до температури 1500-2500 ° С. До того ж середня швидкість ковзання поршневого комплекту по стінках циліндра в автомобільних двигунах досягає 12- 15 м / сек при недостатньому мастилі. Тому матеріал, який вживається для виготовлення циліндрів, повинен володіти великою механічною міцністю, а сама конструкція стінок підвищеною жорсткістю. Стінки циліндрів повинні добре протистояти стиранню при обмеженою мастилі і володіти загальною високою стійкістю проти інших можливих видів зносу

Відповідно до цих вимог в якості основного матеріалу для циліндрів застосовують перлітний сірий чавун з не-великими добавками легуючих елементів (нікель, хром і ін.). Застосовують також високолегований чавун, сталь, магнієві і алюмінієвих-ші сплави.

Головка блоку циліндрів

Є другою за значимістю і за величиною складовою частиною двигуна. У голівці розташовані камери згоряння, клапани та свічки циліндрів, в ній же на підшипниках обертається розподільний вал з кулачками. Так само, як і в блоці циліндрів, в його голівці є водяні і масляні канали і порожнини. Головка кріпиться до блоку циліндрів і, при роботі двигуна, становить з блоком єдине ціле.

Піддон картера двигуна

Закриває знизу картер двигуна (відливається як єдине ціле з блоком циліндрів) і використовується як резервуар для масла і захищає деталі двигуна від забруднення. У нижній частині піддона є пробка для зливу моторного масла. Піддон кріпиться до картера болтами. Для запобігання витоку масла між ними встановлюється прокладка.

поршень

Поршень - деталь циліндричної форми, яка здійснює зворотно поступальний рух усередині циліндра і служить для перетворення зміни тиску газу, пари або рідини в механічну роботу, або навпаки - зворотно-поступального руху в зміну тиску.

Поршень підрозділяється на три частини, які виконують різні функції:

днище,

Ущільнююча частина,

Напрямна частина (спідниця).

Форма днища залежить від виконуваної поршнем функції. Наприклад, в двигунах внутрішнього згоряння форма залежить від розташування свічок, форсунок, клапанів, конструкції двигуна і інших чинників. При увігнутою формі днища утворюється найбільш раціональна камера згоряння, але в ній більш інтенсивно відбувається відкладення нагару. При опуклою формою днища збільшується міцність поршня, але погіршується форма камери згоряння.

Днище і ущільнююча частина утворюють головку поршня. У ущільнюючої частини поршня розташовуються компресійні і маслос'емниє кільця.

Відстань від днища поршня до канавки першого компресійного кільця називають вогневим поясом поршня. Залежно від матеріалу, з якого зроблений поршень, вогневої пояс має мінімально допустиму висоту, зменшення якої може привести до прогару поршня вздовж зовнішньої стінки, а також руйнування посадкового місця верхнього компресійного кільця.

Функції ущільнення, що виконуються поршневий групою, мають велике значення для нормальної роботи поршневих двигунів. Про технічному стані двигуна судять по ущільнюючої здатності поршневої групи. Наприклад, в автомобільних двигунах не допускається, щоб витрата масла через чаду його внаслідок надлишкового проникнення (підсосу) в камеру згоряння перевищував 3% від витрати палива.

Спідниця поршня (Тронка) є його направляючої частиною при русі в циліндрі і має два припливу (бобишки) для установки поршневого пальця. Для зниження температурних напружень поршня з двох сторін, де розташовані бобишки, з поверхні спідниці, видаляють метал на глибину 0,5-1,5 мм. Ці поглиблення, що покращують змазування поршня в циліндрі і перешкоджають утворенню задирів від температурних деформацій, називаються «холодильниками». У нижній частині спідниці також може розташовуватися маслос'емноє кільце.

Для виготовлення поршнів застосовуються сірі чавуни і алюмінієві сплави.

чавун

переваги: Поршні з чавуну міцні і зносостійкі.

Завдяки невеликій коефіцієнту лінійного розширення вони можуть працювати з відносно малими зазорами, забезпечуючи гарне ущільнення циліндра.

недоліки: Чавун має досить велику питому вагу. У зв'язку з цим область застосування чавунних поршнів обмежується порівняно тихохідними двигунами, в яких сили інерції зворотно рухомих мас не перевищують однієї шостої від сили тиску газів на днище поршня.

Чавун має низьку теплопровідність, тому нагрів днища у чавунних поршнів досягає 350-400 ° C. Такий нагрів небажаний особливо в карбюраторних двигунах, Так як він служить причиною виникнення гартівного запалення.

алюміній

Переважна більшість сучасних автомобільних двигунів мають алюмінієві поршні.

переваги:

Мала маса (як мінімум на 30% менше в порівнянні з чавунними);

Висока теплопровідність (в 3-4 рази вище теплопровідності чавуну), що забезпечує нагрів днища поршня не більше 250 ° C, що сприяє кращому наповненню циліндрів і дозволяє підвищити ступінь стиснення в бензинових двигунах;

Хороші антифрикційні властивості.

шатун

Шатун - деталь, що з'єднуєпоршень (за допомогоюпоршневого пальця) І шатунних шийкуколінчастого вала. Служить для передачі зворотно-поступальних рухів від поршня на колінчастий вал. Для меншого зносу шатунних шийок колінчастого вала між ними і шатунами поміщаютьспеціальні вкладиші, які мають антифрикційне покриття.

Колінчастий вал

Колінчастий вал - детальсложной форми, що має шийки для кріпленняшатунів , Від яких сприймає зусилля і перетворює їх вобертаючий момент .

Колінчасті вали виготовляють з вуглецевих, хромомарганцевих, хромонікельмолібденових, і інших сталей, а також із спеціальних високоміцних чавунів.

Основні елементи колінчастого вала

корінна шийка - опора вала, що лежить в корінномупідшипнику , Розміщеному вкартері двигуна.

шатунная шийка - опора, за допомогою якої вал зв'язується зшатунами (Для змащення шатунних підшипників є масляні канали).

щоки - пов'язують корінні і шатунні шийки.

Передня вихідна частина валу (носок) - частину валу, на якій кріпитьсязубчасте колесо абошків відбору потужності для приводугазорозподільного механізму (ГРМ) і різних допоміжних вузлів, систем і агрегатів.

Задня вихідна частина валу (хвостовик) - частина вала, що з'єднується змаховиком або масивної шестернею відбору основної частини потужності.

противаги - забезпечують розвантаження корінних підшипників від відцентрових сил інерції першого порядку неврівноважених мас кривошипа і нижній частині шатуна.

маховик

Масивний диск із зубчастим вінцем. Зубчастий вінець необхідний для запуску двигуна (шестерня стартера входить в зачеплення з шестірнею маховика і розкручує вал двигуна). Також маховик служить для зменшення нерівномірності обертання колінчастого вала.

Газорозподільчий механізм

Призначений для своєчасного впуску в циліндри горючої суміші і випуску відпрацьованих газів.

Основними деталями газорозподільного механізму є:

Розподільний вал,

Впускні і випускні клапана.

Розподільний вал

по розташуванню розподільного вала виділяють двигуни:

З розподілвалом, розташованим вблоці циліндрів (Cam-in-Block);

З розподілвалом, розташованим в голівці блоку циліндрів (Cam-in-Head).

У сучасних автомобільних двигунах, як правило, розташований у верхній частині головки блокуциліндрів і з'єднаний зішкивом або зубчастої зірочкоюклонували ременем або ланцюгом ГРМ відповідно і обертається з удвічі меншою частотою, ніж останній (на 4-тактних двигунах).

Складовою частиною распредвала є йогокулачки , Кількість яких відповідає кількості впускних і випускнихклапанів двигуна. Таким чином, кожному клапану відповідає індивідуальний кулачок, який і відкриває клапан, набігаючи на важіль штовхача клапана. Коли кулачок «збігає» з важеля, клапан закривається під дією потужної поворотної пружини.

Двигуни з рядною конфігурацією циліндрів і однією парою клапанів на циліндр зазвичай мають один розподільний вал (в разі чотирьох клапанів на кожен циліндр, два), а V-подібні і оппозітниє - або один в розвалі блоку, або два, по одному на кожен полублок ( в кожній головці блоку). Двигуни, які мають 3 клапани на циліндр (найчастіше два впускних і один випускний), зазвичай мають один распредвал на головку блоку, а мають 4 клапани на циліндр (два впускних і 2 випускних) мають 2 распредвала в кожній головці блоку.

сучасні двигуни іноді мають системи регулювання фаз газорозподілу, тобто механізми, які дозволяють провертати распредвал щодо приводної зірочки, тим самим змінюючи момент відкриття і закриття (фазу) клапанів, що дозволяє більш ефективно наповнювати робочої сумішшю циліндри на різних оборотах.

клапана

Клапан складається з плоскої головки і стержня, з'єднаних між собою плавним переходом. Для кращого наповнення циліндрів горючою сумішшю діаметр головки впускного клапани роблять значно більше, ніж діаметр випускного. Так як клапани працюють в умовах високих температур, їх виготовляють з високоякісних сталей. Впускні клапани роблять з хромової сталі, випускні з жаростійкої, так як останні стикаються з горючими газами, що відробили і нагріваються до 600 - 800 0 С. Висока температура нагріву клапанів викликає необхідність установки в голівці циліндрів спеціальних вставок з жаростійкого чавуну, які називаються сідлами.

Принцип роботи двигуна

Основні поняття

Верхня мертва точка - крайнє верхнє положення поршня в циліндрі.

Нижня мертва точка - крайнє нижнє положення поршня в циліндрі.

Хід поршня - відстань, яке поршень проходить від однієї мертвої точки до іншої.

Камера згоряння - пространствомежду головкою блоку циліндрів і поршнем при його перебуванні у верхній мертвій точці.

Робочий об'єм циліндра - простір, що звільняється поршнем при його переміщенні з верхньої мертвої точки в нижню мертву точку.

Робочий об'єм двигуна - сума робочих об'ємів всіх циліндрів двигуна. Виражається в літрах, тому часто називається літражем двигуна.

Повний обсяг циліндра - сума обсягу камери згоряння і робочого об'єму циліндра.

Ступінь стиснення - показує у скільки разів повний об'єм циліндра більше обсягу камери згоряння.

компресія -тиск в циліндрі наприкінці такту стиснення.

такт - процес (частина робочого циклу), який відбувається в циліндрі за один хід поршня.

Робочий цикл двигуна

1-ий такт - впуск. При русі поршня вниз в циліндрі утворюється розрідження, під дією якого через відкритий впускний клапан в циліндр поступає горюча суміш (суміш палива з повітрям).

2-ий такт - стиснення . Поршень під дією колінчастого вала і шатуна переміщається вгору. Обидва клапана закриті і горюча суміш стискається.

3-ий такт - робочий хід . В кінці такту стиснення горюча суміш запалюється (від стиснення в дизельному двигуні, Від іскри свічки в бензиновому двигуні). Під тиском розширюються газів поршень переміщується вниз і через шатун приводить в обертання колінчастий вал.

4-ий такт - випуск . Поршень переміщається вгору, і через що відкрився випускний клапан виходять назовні відпрацьовані гази.

Двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) - на сьогоднішній день найпоширеніший тип двигуна. перелік транспортних засобів, В які він встановлюється просто величезний. ДВС можна виявити на автомобілях, вертольотах, танках, тракторах, катерах і т. Д.

Двигун внутрішнього згоряння - це тепловий двигун, в якому відбувається перетворення частини хімічної енергії палива, що згорає в механічну енергію. Істотне поділ двигунів на категорії цей поділ по робочому циклу на 2-х і 4-х тактний; за способом приготування горючої суміші - із зовнішнім (зокрема карбюраторні) і внутрішнім (наприклад дизелі) сумішоутворенням; по виду перетворювача енергії ДВС діляться на поршневі, турбінні, реактивні і комбіновані.

Коефіцієнт корисної дії двигуна внутрішнього згоряння - 0,4-0,5. Перший ДВС сконструйований Е. Ленуаром в 1860. Ми розглянемо в даній статті найбільш часто вживаний в автомобілебудуванні чотиритактний двигун внутрішнього згоряння.

Вперше чотиритактний двигун був представлений Николаусом Отто в 1876 році і тому він також носить назву двигуна з циклом Отто. Більш грамотне назва такого циклу - чотиритактний цикл. В даний час це найбільш поширений вид двигуна для автомобілів.

Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ)

Дія поршневого двигуна внутрішнього згоряння засноване на використанні тиску теплового розширення нагрітих газів під час руху поршня. Нагрівання газів відбувається в результаті згорання в циліндрі паливо-повітряної суміші. Для повторення циклу відпрацьовану газову суміш потрібно випустити в кінці руху поршня і заповнити новою порцією палива і повітря. В крайньому положенні відбувається підпал палива від іскри свічки. Впуск і випуск палива і продуктів згоряння відбуваються через клапана, керовані механізмом газорозподілу і системою подачі палива.

Таким чином, цикл роботи двигуна ділиться на наступні етапи:

Такт впуску.
Такт стиску.
Такт розширення, або робочий хід.
Такт випуску.

Зусилля від рухається поршня циліндра через колінчастий вал перетворюється в обертальний рух вала двигуна. Частина енергії обертання витрачається на повернення поршнів в початковий стан, для здійснення нового циклу. Конструкція вала визначає різне положення поршнів в різних циліндрах в кожен конкретний момент часу. Таким чином чим більше в двигуні циліндрів, тим, в загальному випадку, рівномірніше обертання його вала.

По розташуванню циліндрів двигуни діляться на кілька типів:

а) Двигуни з вертікльним або похилим розташуванням циліндрів в один ряд

Б) V-подібні з взаємним розташуванням циліндрів під кутом у формі латинської букви V:

D) Двигуни з протилежними циліндрами. Він носить назву "опозитний", циліндри в ньому розташовані під кутом 180 градусів:

Механізм газорозподілу двигуна на такті випуску забезпечує очистку циліндрів від продуктів згоряння (відпрацьованих газів) і наповнення циліндрів новою порцією паливно-повітряної суміші на такті впуску.

Система запалювання виробляє високовольтний розряд і передає його свічці циліндра через високовольтний провід. Управління підпал здійснює трамблер, проводи від якого підходять до кожної свічці. Трамблер влаштований таким чином, щоб розряд виникав саме в тому циліндрі, де поршень в даний момент проходить точку найбільшого стиснення паливної суміші. Якщо суміш спалахне раніше, то тиск газу спрацює проти його ходу, якщо пізніше - потужність виділяється розширенням газів буде використана не повністю.

Для запуску двигуна, йому необхідно надати початковий рух. Для цього використовується система старту (див. Статтю "як працює стартер") від електричного двигуна - стартера.