будова двигуна внутрішнього згоряння відомо широкому загалу автолюбителів. Але, от не всі, знаючи які деталі встановлені в моторі, знають їх розташування і принцип роботи. Щоб повністю зрозуміти пристрій автомобільного движка необхідно подивитися розріз силового агрегату.
Робота двигуна в розрізі представлена \u200b\u200bв даному відеоматеріалі
Робота двигуна
Що розуміти розташування деталей автомобільного двигуна і перед тим, як показати двигун в розрізі необхідно розуміти принцип роботи мотора. Отже, розглянемо, що призводить в рух колеса автомобіля.
Паливо, яке знаходитися в бензобаку за допомогою паливного насоса подається на форсунки або карбюратор. Варто відзначити, що пальне проходить такий важливий етап, як фільтруючий паливний елемент, який зупиняє домішки і чужорідні елементи, що не повинні потрапити в камеру згоряння.
Після натискання педалі акселератора електронний блок управління дає команду подати пальне у впускний колектор. Для карбюраторних ДВС - педаль газу прив'язана до карбюратора і чим більше тиск йде на педаль, тим більше палива ллється в камеру згоряння.
Далі, з другої сторони подається повітря, проходячи повітряний фільтр і дросель. Чим більше відкривається заслінка, тим більша кількість повітря надійде безпосередньо у впускний колектор, де утворюється повітряно-паливна суміш.
У колекторі повітряно-паливна суміш рівномірно розподіляється між циліндрами і по черзі надходить через впускні клапана в камери згоряння. Коли поршень рухається в ВТМ, створюється тиск суміші і свічка запалювання утворює іскру, яка підпалює пальне. Від даної детонації і вибуху поршень починає рухатися вниз в НМТ.
Рух поршня передається на шатун, який прикріплений до колінчастого валу і призводить його в дію. Так, робить кожен поршень. Чим швидше рухаються поршні, тим більше обертів колінчастого вала.
Після того, як повітряно-паливна суміш згоріла, відкривається випускний клапан, який випускає відпрацьовані гази в випускний колектор, а потім крізь вихлопну систему назовні. На сучасних автомобілях, частина відпрацьованих газів допомагає роботі двигуна, оскільки призводить до роботи турбонаддув, який збільшує потужність ДВС.
Також, варто відзначити, що на сучасних двигунах не обійтися без системи охолодження, рідина якої циркулює через сорочку охолодження і підкапотний простір, Ніж забезпечує постійну робочу температуру.
Двигун в розрізі
Тепер можна розглянути, як виглядає ДВС в розрізі. Для більшої наочності та зрозумілості розглянемо двигун ВАЗ в розрізі, з яким знайомі більшість автомобілістів.
На схемі представлений двигун ВАЗ 2121 в поздовжньому розрізі:
1. Колінчастий вал; 2. Вкладка корінного підшипника колінчастого вала; 3. Зірочка колінчастого вала; 4. Передній сальник колінчастого вала; 5. Шків колінчастого вала; 6. Храповик; 7. Кришка приводу механізму газорозподілу; 8. Ремінь приводу насоса охолоджуючої рідини і генератора; 9. Шків генератора; 10. Зірочка приводу масляного насоса, паливного насоса і розподільника запалювання; 11. Валик приводу масляного насоса, паливного насоса і розподільника запалювання; 12. Вентилятор системи охолодження; 13. Блок циліндрів; 14. Головка циліндрів; 15. Ланцюг приводу механізму газорозподілу; 16. Зірочка розподільного вала; 17. Випускний клапан; 18. Впускний клапан; 19. Корпус підшипників розподільного вала; 20. Розподільчий вал; 21. Важіль приводу клапана; 22. Кришка головки циліндрів; 23. Датчик покажчика температури охолоджуючої рідини; 24. Свічка запалювання; 25. Поршень; 26. Поршневий палець; 27. Тримач заднього сальника колінчастого вала; 28. Вперте півкільце колінчастого вала; 29. Маховик; 30. Верхнє компресійне кільце; 31. Нижнє компресійне кільце; 32. маслос'емного кільце; 33. Передня кришка картера зчеплення; 34. Масляний картер; 35. Передня опора силового агрегату; 36. Шатун; 37. Кронштейн передньої опори; 38. Силовий агрегат; 39. Задня опора силового агрегату.
Крім рядного розташування циліндрів двигуна, як показано на схемі вище існують ДВС з V- і W-подібним розташуванням поршневого механізму. Розглянь W-подібний двигун в розрізі на прикладі силового агрегату Audi. циліндри ДВС розташовуються так, що якщо дивитися на мотор спереду, то утворюється англійська літера W.
Дані двигуни мають підвищену потужністю і використовуються на спорткарах. Дана система була запропонована японським виробником Субару, але через високі затрати пального не отримала широкого і масового застосування.
V- і W-подібні ДВС мають підвищену потужність і крутний момент, що робить їх спортивної спрямованості. Єдиним недоліком такої конструкції є те, що такі силові агрегати споживають значну кількість палива.
З розвитком автомобілебудування компанія General Motors запропонувала систему відключення половини циліндрів. Так, ці непрацюючі циліндри приводяться в дію, тільки коли необхідно збільшити потужність або швидко розігнати автомобіль.
Така система дозволила значно економити паливо в повсякденному використанні транспортного засобу. Ця функція прив'язана до електронного блоку управління двигуном, оскільки, вона регулює, коли необхідно задіяти всі циліндри, а коли вони не потрібні.
висновок
Принцип роботи двигуна досить простий. Так, якщо подивитися на розріз ДВС і зрозуміти розташування деталей можна легко розібратися з пристроєм движка, а також послідовності його процесу роботи.
Варіантів розташування деталей мотора досить багато і кожен автовиробник сам вирішує, як розташувати циліндри, скільки їх буде, а також яку систему уприскування встановити. Все це і дає конструктивні особливості і характеристики мотора.
Двигун внутрішнього згоряння, або ДВС - це найбільш поширений тип двигуна, який можна зустріти на автомобілях. Незважаючи на той факт, що двигун внутрішнього згоряння в сучасних автомобілях складається з безлічі частин, його принцип роботи гранично простий. Давайте докладніше розглянемо, що ж таке ДВС, і як він функціонує в автомобілі.
ДВС що це?
Двигун внутрішнього згоряння - це вид теплового двигуна, В якому перетворюється частина хімічної енергії, одержуваної при згорянні палива, в механічну, що приводить механізми в рух.
ДВС поділяються на категорії за робочим циклам: дво- і чотиритактні. Також їх розрізняють за способом приготування паливно-повітряної суміші: із зовнішнім (інжектори і карбюратори) і внутрішнім (дизельні агрегати) смесеобразованием. Залежно від того, як в двигунах перетворюється енергія, їх поділяють на поршневі, реактивні, турбінні та комбіновані.
Основні механізми двигуна внутрішнього згоряння
Двигун внутрішнього згоряння складається з величезної кількості елементів. Але є основні, які характеризують його продуктивність. Давайте розглянемо будову ДВС і основних його механізмів.
1. Циліндр - це найважливіша частина силового агрегату. Автомобільні двигуни, як правило, мають чотири і більше циліндрів, аж до шістнадцяти на серійних суперкарі. Розташування циліндрів в таких двигунах може перебувати в одному з трьох порядків: лінійно, V-образно і опозитно.
2. Свічка запалювання генерує іскру, яка запалює паливно-повітряну суміш. Завдяки цьому і відбувається процес згоряння. Щоб двигун працював «як годинник», іскра повинна подаватися точно в належний час.
3. Клапани впускання і випуску також функціонують тільки в певні моменти. Один відкривається, коли потрібно впустити чергову порцію палива, інший, коли потрібно випустити відпрацьовані гази. Обидва клапана міцно закриті, коли в двигуні відбуваються такти стиснення і згорання. Це забезпечує необхідну повну герметичність.
4. Поршень являє собою металеву деталь, яка має форму циліндра. Рух поршня здійснюється вгору-вниз всередині циліндра.
5. Кільця поршневі служать ущільнювачами ковзання зовнішньої кромки поршня і внутрішньої поверхні циліндра. Їх використання обумовлене двома цілями:
Вони не дають потрапляти горючої суміші в картер ДВС з камери згоряння в моменти стиснення і робочого такту.
Вони не дають потрапити маслу з картера в камеру згоряння, адже там воно може спалахнути. Багато автомобілів, які спалюють масло, обладнані старими двигунами, і їх поршневі кільця вже не забезпечують належного ущільнення.
6. Шатун служить сполучною елементом між поршнем і колінчастим валом.
7. Колінчастий вал перетворює поступальні рухи поршнів під обертальні.
8. Картер розташовується навколо колінчастого вала. У його нижній частині (піддоні) збирається певна кількість масла.
Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння
У попередніх розділах ми розглянули призначення і пристрій ДВС. Як ви вже зрозуміли, кожен такий двигун має поршні і циліндри, всередині яких теплова енергія перетворюється в механічну. Це, в свою чергу, змушує автомобіль рухатися. Даний процес повторюється з вражаючою частотою - по кілька разів на секунду. Завдяки цьому, колінчастий вал, який виходить з двигуна, безперервно обертається.
Розглянемо докладніше принцип роботи двигуна внутрішнього згорання. Суміш палива і повітря потрапляє в камеру згоряння через впускний клапан. Далі вона компресує і запалюється іскрою від свічки запалювання. Коли паливо згорає, в камері утворюється дуже висока температура, яка призводить до появи надлишкового тиску в циліндрі. Це змушує рухатися поршень до «мертвій точці». Він таким чином робить один робочий хід. Коли поршень рухається вниз, він за допомогою шатуна обертає колінчастий вал. Потім, рухаючись від нижньої мертвої точки до верхньої, виштовхує відпрацьований матеріал у вигляді газів через клапан випуску далі в вихлопну систему машини.
Такт - це процес, що відбувається в циліндрі за один хід поршня. Сукупність таких тактів, які повторюються в суворій послідовності і за певний період - це робочий цикл ДВС.
впуск
Впускний такт є першим. Він починається з верхньої мертвої точки поршня. Він рухається вниз, всмоктуючи в циліндр суміш з палива та повітря. Цей такт відбувається, коли клапан впускання відкритий. До речі, існують двигуни, у яких присутні кілька впускних клапанів. їх технічні характеристики істотно впливають на потужність ДВС. У деяких двигунах можна регулювати час перебування впускних клапанів відкритими. Це регулюється натисканням на педаль газу. Завдяки такій системі кількість всмоктуваного палива збільшується, а після його загорання істотно зростає і потужність силового агрегату. Автомобіль в такому випадку може істотно прискоритися.
стиснення
Другим робочим тактом двигуна внутрішнього згоряння є стиснення. Після досягнення поршнем нижньої мертвої точки, він піднімається вгору. За рахунок цього потрапила в циліндр суміш під час першого такту стискається. Паливно-повітряна суміш стискається до розмірів камери згоряння. Це те саме вільне місце між верхніми частинами циліндра і поршня, який знаходиться в своїй верхній мертвій точці. Клапани в момент цього такту щільно закриті. Чим герметичнее утворене простір, тим якісніше стиснення виходить. Дуже важливо, який стан у поршня, його кілець і циліндра. Якщо десь присутні зазори, то про хороше стисненні мови бути не може, а, отже, і потужність силового агрегату буде істотно нижче. За величиною стиснення визначається те, наскільки зношений силовий агрегат.
Робочий хід
Цей третій за рахунком такт починається з верхньої мертвої точки. І таку назву він отримав не випадково. Саме під час цього такту в двигуні відбуваються ті процеси, які рухають автомобіль. У цьому такті підключається система запалювання. Вона відповідає за підпал повітряно-паливної суміші, стиснутої в камері згоряння. принцип роботи ДВС в цьому такті вельми простий - свічка системи дає іскру. Після загоряння палива відбувається мікровибух. Після цього воно різко збільшується в об'ємі, змушуючи поршень різко рухатися вниз. Клапани в цьому такті знаходяться в закритому стані, як і в попередньому.
випуск
Заключний такт роботи двигуна внутрішнього згоряння - випуск. Після робочого такту поршнем досягається нижня мертва точка, а потім відкривається випускний клапан. Після цього поршень рухається вгору, і через цей клапан викидає відпрацьовані гази з циліндра. Це процес вентиляції. Від того, наскільки чітко працюють клапан, залежить ступінь стиснення в камері згоряння, повне видалення відпрацьованих матеріалів та потрібну кількість повітряно-паливної суміші.
Після цього такту все починається заново. А за рахунок чого обертається колінвал? Справа в тому, що не вся енергія йде на рух автомобіля. Частина енергії розкручує маховик, який під дією інерційних сил розкручує колінчастий вал ДВС, переміщаючи поршень в неробочі такти.
А чи знаєте ви?Дизельний двигун важче, ніж бензиновий, через більш високого механічної напруги. Тому конструктори використовують більш масивні елементи. Зате ресурс таких двигунів вище за бензинові аналоги. Крім того, дизельні автомобілі займаються значно рідше бензинових, так як дизель нелеткий.
Гідності й недоліки
Ми з вами дізналися, що вдає із себе двигун внутрішнього згоряння, а також яке його пристрій і принцип роботи. На закінчення розберемо його основні переваги та недоліки.
Переваги ДВС:
1. Можливість тривалого пересування на повному баку.
2. Невелика вага і обсяг бака.
3. Автономність.
4. Універсальність.
5. Помірна вартість.
6. Компактні розміри.
7. Швидкий старт.
8. Можливість використання декількох видів палива.
Недоліки ДВС:
1. Слабкий експлуатаційний ККД.
2. Сильна загрязняемость навколишнього середовища.
3. Обов'язкова наявність коробки перемикання передач.
4. Відсутність режиму рекуперації енергії.
5. Велику частину часу працює з недовантаження.
6. Дуже галасливий.
7. Висока швидкість обертання колінчастого вала.
8. Невеликий ресурс.
Цікавий факт! Найменший двигун спроектований в Кембриджі. Його габарити складають 5 * 15 * 3 мм, а його потужність 11,2 Вт. Частота обертання коленвала становить 50 000 об / хв.
В даний час двигун внутрішнього згоряння є основним видом автомобільного двигуна. Двигуном внутрішнього згоряння (скорочене найменування - ДВС) називається теплова машина, що перетворює хімічну енергію палива в механічну роботу.
Розрізняють такі основні типи двигунів внутрішнього згоряння: поршневий, роторно-поршневий і газотурбінний. З представлених типів двигунів найпоширенішим є поршневий ДВС, тому пристрій і принцип роботи розглянуті на його прикладі.
перевагами поршневого двигуна внутрішнього згоряння, що забезпечили його широке застосування, є: автономність, універсальність (поєднання з різними споживачами), невисока вартість, компактність, мала маса, можливість швидкого запуску, многотопливность.
Разом з тим, двигуни внутрішнього згоряння мають ряд суттєвих недоліків, До яких відносяться: високий рівень шуму, велика частота обертання колінчастого вала, токсичність відпрацьованих газів, невисокий ресурс, низький коефіцієнт корисної дії.
Залежно від виду застосовуваного палива розрізняють бензинові і дизельні двигуни. Альтернативними видами палива, використовуваними в двигунах внутрішнього згоряння, є природний газ, спиртові палива - метанол і етанол, водень.
Водневий двигун з точки зору екології є перспективним, тому що не створює шкідливих викидів. Поряд з ДВС водень використовується для створення електричної енергії в паливних елементах автомобілів.
Пристрій двигуна внутрішнього згоряння
Поршневий двигун внутрішнього згоряння включає корпус, два механізми (кривошипно-шатунний і газорозподільний) і ряд систем (вхідну, паливну, запалювання, змащення, охолодження, випускну та систему управління).
Корпус двигуна об'єднує блок циліндрів і головку блоку циліндрів. Кривошипно-шатунний механізм перетворює зворотно-поступальний рух поршня в обертальний рух колінчастого вала. Газорозподільний механізм забезпечує своєчасну подачу в циліндри повітря або паливно-повітряної суміші і випуск відпрацьованих газів.
Система управління двигуном забезпечує електронне управління роботою систем двигуна внутрішнього згоряння.
Робота двигуна внутрішнього згоряння
Принцип роботи ДВС заснований на ефекті теплового розширення газів, що виникає при згорянні паливно-повітряної суміші і забезпечує переміщення поршня в циліндрі.
Робота поршневого ДВС здійснюється циклічно. Кожен робочий цикл відбувається за два оберти колінчастого вала і включає чотири такту (чотиритактний двигун): впуск, стиснення, робочий хід і випуск.
Під час тактів впуск і робочий хід відбувається рух поршня вниз, а тактів стиснення і випуск - вгору. Робочі цикли в кожному з циліндрів двигуна не збігаються по фазі, чим досягається рівномірність роботи ДВС. У деяких конструкціях двигунів внутрішнього згоряння робочий цикл реалізується за два такту - стиснення і робочий хід (двотактний двигун).
На такті впускання впускная і паливна системи забезпечують освіту паливно-повітряної суміші. Залежно від конструкції суміш утворюється у впускному колекторі (центральний і розподілене уприскування бензинових двигунів) або безпосередньо в камері згоряння ( безпосереднє уприскування бензинових двигунів, уприскування дизельних двигунів). При відкритті впускних клапанів газорозподільного механізму повітря або паливно-повітряна суміш за рахунок розрядження, що виникає при русі поршня вниз, подається в камеру згоряння.
На такті стиснення впускні клапани закриваються, і паливно-повітряна суміш стискається в циліндрах двигуна.
Такт робочий хід супроводжується запаленням паливно-повітряної суміші (примусове або самозаймання). В результаті спалаху утворюється велика кількість газів, які тиснуть на поршень і змушують його рухатися вниз. Рух поршня через кривошипно-шатунний механізм перетворюється в обертальний рух колінчастого вала, яке потім використовується для руху автомобіля.
При такті випуск відкриваються випускні клапани газорозподільного механізму, і відпрацьовані гази видаляються з циліндрів в випускну систему, Де проводиться їх очищення, охолодження і зниження шуму. Далі гази надходять в атмосферу.
Розглянутий принцип роботи двигуна внутрішнього згорання дозволяє зрозуміти, чому ДВС має невеликий коефіцієнт корисної дії - близько 40%. У конкретний момент часу як правило тільки в одному циліндрі відбувається корисна робота, в інших - що забезпечують такти: впуск, стиснення, випуск.
На читання 10 хв. Переглядів 1k. Опубліковано 17 листопада 2018
Практично все сучасні автомобілі оснащені двигуном внутрішнього згоряння, Які мають абревіатуру ДВС. Незважаючи на постійний прогрес і сьогоднішнє прагнення автомобільних концернів відмовитися від моторів, що працюють на нафтопродуктах на користь більш екологічної електроенергії, левова частка машин їздить на бензині або дизельному паливі.
основними принципом ДВС є те, що паливна суміш запалюється безпосередньо всередині агрегату, а не поза ним (як, наприклад, в тепловозах або застарілих паровозах). Такий спосіб має відносно великий коефіцієнт корисної дії. До того ж, якщо говорити про альтернативні моторах на електричній тязі, то двигуни внутрішнього згоряння має низку незаперечних переваг.
- великий запас ходу на одному баку;
- швидка заправка;
- згідно з прогнозами, вже через кілька років енергосистеми розвинених країн не будуть в силах погасити потреба в електроенергії через великої кількості електрокарів, що може привести до колапсу.
Класифікація двигунів внутрішнього згоряння
Безпосередньо ДВС відрізняються за своїм устроєм. Всі мотори можна розділити на декілька найпопулярніших категорій в залежності від принципу роботи:
бензинові
Найбільш поширена категорія. Працює на головних продуктах нафтопереробки. Основним елементом в такому моторі є циліндро-поршнева група або ЦПГ, куди входить: колінвал, шатун, поршень, поршневі кільця і \u200b\u200bскладний газорозподільний механізм, який забезпечує своєчасне наповнення і продування циліндра.
бензинові двигуни внутрішнього згоряння поділяються на два типи в залежності від системи харчування:
- карбюраторні. Застаріла в умовах сучасної реальності модель. Тут формування паливно-повітряної суміші здійснюється в карбюраторі, а пропорцію повітря і бензину визначає набір жиклерів. Після цього карбюратор подає ТВС в камеру згоряння. Недоліками такого принципу харчування є підвищене споживання палива і примхливість всієї системи. До того ж вона сильно залежить від погоди, температури та інших умов.
- інжекторні або вприскові. Принципи роботи двигуна з інжектором кардинально протилежні. Тут суміш впорскується безпосередньо у впускний колектор через форсунки, а потім розбавляється потрібною кількістю повітря. за справну роботу відповідає електронний блок управління, який самостійно вираховує потрібні пропорції.
дизельні
Пристрій двигуна, що працює на дизелі, кардинально відрізняється від бензинового агрегату. Підпал суміші тут відбувається не завдяки свічок запалювання, що дає іскру в певний момент, а через високий ступінь стиснення в камері згоряння. Дана технологія має свої плюси (більший ККД, менші втрати потужності через великої висоти над рівнем моря, високий крутний момент) і мінуси (примхливість ТНВД до якості палива, великі викиди СО2 і сажі).
Роторно-поршневі двигуни Ванкеля
Даний агрегат має поршень у вигляді ротора і три камери згоряння, до кожної з яких підведена свічка запалювання. Теоретично ротор, що рухається по планетарної траєкторії, кожен такт здійснює робочий хід. Це дозволяє істотно підвищити ККД і збільшити потужність двигуна внутрішнього згоряння. На практиці це позначається набагато меншим ресурсом. На сьогоднішній день тільки автомобільна компанія Mazda робить такі агрегати.
газотурбінні
Принцип роботи ДВС такого типу полягає в тому, що теплова енергія переходить в механічну, а сам процес забезпечує обертання ротора, що приводить в руху вал турбіни. Подібні технології використовуються в авіаційному будівництві.
Будь-поршневий ДВС (найпоширеніші в сучасних реаліях) має обов'язковий набір деталей. До таких частин відноситься:
- Блок циліндрів, Всередині якого рухаються поршні і відбувається сам процес;
- ЦПГ: Циліндр, поршні, поршневі кільця;
- Кривошипно-шатунний механізм. До нього відноситься колінвал, шатун, «пальці» і стопорні кільця;
- ГРМ. Механізм з клапанами, розподільними валами або «пелюстками» (для 2-х тактних двигунів), Який забезпечує коректну подачу палива в потрібний момент;
- Системи впуску. Про них говорилося вище - до неї відносяться карбюратори, повітряні фільтри, інжектори, паливний насос, Форсунки;
- системи випуску. Видаляє відпрацьовані гази з камери згоряння, а також знижує рівень шуму вихлопу;
Принцип роботи ДВС
Залежно від свого пристрою, двигуни можна розділити на чотиритактні і двотактні. Такт - є рух поршня від свого нижнього положення (мертва точка НМТ) до верхнього положення (мертва точка ВМТ). За один цикл двигун встигає наповнити камери згоряння паливом, стиснути і підпалити його, а також очистити їх. Сучасні ДВС роблять це за два або чотири такту.
Принцип роботи двотактного ДВС
Особливістю такого мотора стало те, що весь робочий цикл відбувається за все за два руху поршня. При русі вгору створюється розріджений тиск, яке засмоктує паливну суміш в камеру згоряння. Поблизу ВМТ поршень перекриває впускний канал, а свічка запалювання підпалює паливо. Другим тактом слід робочий хід і продування. Випускний канал відкривається після проходження частини шляху вниз і забезпечує вихід відпрацьованих газів. Після цього процес поновлюється з новою.
Теоретично, перевагою такого мотора більш висока питома потужність. Це логічно, адже згоряння палива і робочий такт відбувається в два рази частіше. Відповідно, потужність такого двигуна може бути в два рази більше. Але ця конструкція має масу проблем. Через великі втрати під час продування, великої витрати палива, а також складнощів в розрахунках і «норовливої» роботі двигуна, ця технологія сьогодні використовується тільки на малокубатурних техніці.
Цікаво, що півстоліття тому активно велися розробки дизельного двотактного ДВС. Процес роботи практично не відрізнявся від бензинового аналога. Однак, незважаючи на переваги такого мотора, від нього відмовилися через низку недоліків.
Основним мінусом став величезний перевитрата масла. Через комбінованої системи змащення паливо попадало в камеру згоряння разом з маслом, яке потім просто вигорало або віддалялося через випускну систему. Великі теплові навантаження також вимагали більш громіздкою системи охолодження, що збільшувало габарити мотора. Третім мінусом став велика витрата повітря, який вів до передчасного зносу повітряних фільтрів.
чотиритактний ДВС
Мотор, де робочий цикл займає чотири ходи поршня, називається чотиритактним двигуном.
- Перший такт - впуск. Поршень рухається з верхньої мертвої точки. У цей момент ГРМ відкриває впускний клапан, через який паливно-повітряна суміш надходить в камеру згоряння. У випадку з карбюраторними агрегатами надходження може здійснюватися за рахунок розрідження, а інжекторні двигуна впорскують паливо під тиском.
- Другий такт - стиск. Далі поршень рухається з нижньої мертвої точки вгору. До цього моменту впускний клапан закритий, а суміш поступово стискається в порожнині камери згоряння. Робоча температура піднімається до позначки 400 градусів.
- Третій такт - робочий хід поршня. В ВМТ свічка запалювання (або більший ступінь стиснення, якщо мова йде про дизелі) підпалює паливо і штовхає поршень з колінчастим валом вниз. Це основний такт у всьому циклі роботи двигуна.
- Четвертий такт - випуск. Поршень знову рухається вгору, випускний клапан відкривається, а з камери згоряння видаляються відпрацьовані гази.
Додаткові системи ДВС
Незалежно від того, з чого складається двигун, у нього повинні бути допоміжні системи, які здатні забезпечити його справну роботу. Наприклад, клапани повинні відкриватися в потрібний час, в камери надходити потрібну кількість палива в певній пропорції, вчасно подаватися іскра і т.д. Нижче розглянуті основні частини, що сприяють коректній роботі.
Система запалювання
Ця система відповідає за електричну частина в питанні займання палива. До основних елементів належить:
- Елемент живлення. Основним джерелом живлення є акумулятор. Він забезпечує обертання стартера на вимкненому двигуні. Після цього в роботу включається генератор, який живить двигун, а також заряджає саму акумуляторну батарею через реле зарядки.
- Котушка запалювання. Пристрій, який передає одномоментний заряд безпосередньо на свічку запалювання. У сучасних автомобілях кількість котушок рівносильно кількості циліндрів, які працюють в двигуні.
- Комутатор або розподільник запалювання. Спеціальної «розумне» електронний пристрій, Яке визначає момент подачі іскри.
- Свіча запалювання. важливий елемент в бензиновому ДВС, який забезпечує своєчасне займання паливно-повітряної суміші. Просунуті двигуни мають по дві свічки на циліндр.
Впускная система
Суміш повинна вчасно надходити в камери згоряння. За цей процес відповідає впускная система. До неї відноситься:
- повітрозабірник. Патрубок, спеціально виведений в місце, недоступне для води, пилу або бруду. Через нього здійснюється забір повітря, який потім потрапляє в двигун;
- Повітряний фільтр . Змінна деталь, яка забезпечує очищення повітря від бруду і виключає потрапляння сторонніх матеріалів в камеру згоряння. Як правило, сучасні автомобілі мають змінними фільтрами з щільного паперу або промасленого поролону. На більш архаїчних моторах зустрічаються масляні повітряні фільтри.
- дросель. Спеціальна заслінка, яка регулює кількість повітря, що потрапляє в впускний колектор. на сучасній техніці діє за допомогою електроніки. Спочатку водій натискає на педаль газу, а потім електронна система обробляє сигнал і слід команді.
- Впускний колектор. Патрубок, який розподіляє паливно-повітряну суміш з різних циліндрах. Допоміжними елементами в цій системі є впускні заслінки і підсилювачі.
Паливна систем
Принцип роботи будь-якого ДВС має на увазі своєчасне надходження палива і її безперебійну подачу. У комплекс також входить кілька основних елементів:
- Паливний бак. Резервуар, де зберігається паливо. Як правило, розташовується в максимально безпечному місці, Далеко від мотора і зроблений з негорючого матеріалу (ударостійкий пластик). У нижній його частині встановлений бензонасос, який здійснює забір палива.
- паливопровід. Система шлангів, що веде від паливного бака безпосередньо додвигуну внутрішнього згоряння.
- Прилад освіти суміші. Пристрій, де змішуються паливо і повітря. Про цей пункт вже згадувалося вище - за цю функцію може відповідати карбюратор або інжектор. Основною вимогою є синхронна і своєчасна подача.
- Головний пристрій в інжекторних двигунах, Яке визначає якість, кількість і пропорції освіти суміші.
Вихлопна система
В ході того, як працює двигун внутрішнього згоряння, утворюються вихлопні гази, які необхідно виводити з мотора. Для правильної роботи ця система повинна мати такі елементи:
- Випускний колектор. Пристрій з тугоплавкого металу з високою стійкістю до температур. Саме в нього спочатку надходять вихлопні гази здвигуна .
- Приймальна труба або штани. Деталь, що забезпечує транспортування вихлопних газів далі по тракту.
- резонатор. Пристрій, що знижує швидкість руху вихлопних газів і погашення їх температури.
- каталізатор. Предмет для очищення газів від СО2 або часток саж. Тут же розташовується лямда-зонд.
- глушник. «Банку», що має рядвнутрішніх елементів, призначених для багаторазового зміни напрямку вихлопних газів. Це призводить до зниження їх шумності.
Система змазки
Робота двигуна внутрішнього згоряння буде зовсім недовгою, якщо деталі не будуть забезпечуватися мастилом. У всій техніці використовується спеціальне високотемпературне масло, що володіє власними характеристиками в'язкості в залежності від режимів експлуатації мотора. До всього, олія запобігає перегрів, забезпечує видалення нагару і поява корозії.
Для підтримки справності системи призначені наступні елементи:
- піддон картера. Саме сюди заливається масло. Це основний резервуар для зберігання. Контролювати рівень можна за допомогою спеціального щупа.
- Масляний насос. Знаходиться поблизу нижньої точки піддону. Забезпечує циркуляцію рідини по всьому мотору через спеціальні канали та його повернення назад в картер.
- Масляний фільтр . Гарантує очищення рідини від пилу, металевої стружки і інших абразивних речовин, що потрапляють в масло.
- радіатор. забезпечує ефективне охолодження до покладених температур.
Система охолодження
Ще один елемент, який необхідний для потужних двигунів внутрішнього згоряння. Він забезпечує охолодження деталей і виключає можливість перегріву. Складається з наступних деталей:
- радіатор. Спеціальний елемент, який має «стільниковий» структуру. Є відмінним теплообмінником і ефективно віддає тепло, гарантуючи охолодження антифризу.
- вентилятор. Додатковий елемент, що дме на радіатор. Чи включається тоді, коли природний потік повітря, що набігає вже не може забезпечити ефективне відведення тепла.
- помпа. Насос, який допомагає рідини циркулювати по великому чи малому колі системи (в залежності від ситуації).
- термостат. Клапан, який відкриває заслінку, пускаючи рідину по потрібному колі. Працює спільно з датчиком температури движка і охолоджуючої рідини.
висновок
Перший двигун внутрішнього згоряння з'явився ще дуже давно - майже півтора століття тому. З тих пір було зроблено величезну кількість різних нововведень або цікавих технічних рішень, які часом міняли вид мотора до невпізнання. але загальний принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння залишався незмінним. І навіть зараз, в епоху боротьби за екологію і постійно посилює норми по викиду СО2, електромобілі все ще не в силах скласти серйозну конкуренцію машинам з ДВС. бензинові автомобілі і зараз живіший за всіх живих, а ми живемо в золоту епоху автомобілебудування.
Ну а для тих, хто готовий поринути в тему ще глибше, у нас є відмінне відео:
Найвідоміші і широко застосовуються у всьому світі механічні пристрої - це двигуни внутрішнього згоряння (далі ДВС). Асортимент їх великий, а відрізняються вони поруч особливостей, наприклад, кількістю циліндрів, число яких може варіюватися від 1 до 24, використовуваним паливом.
Робота поршневого двигуна внутрішнього згоряння
одноциліндровий ДВС можна вважати найпримітивнішим, незбалансованими і мають нерівномірний хід, незважаючи на те, що він є відправною точкою в створенні багатоциліндрових двигунів нового покоління. На сьогоднішній день вони застосовуються в авіамоделювання, у виробництві сільськогосподарських, побутових і садових інструментів. Для автомобілебудування масово застосовуються чотирициліндрові двигуни і більш представницькі органи.
Як функціонує і з чого складається?
Поршневий двигун внутрішнього згоряння має складну будову і складається з:
- Корпусу, що включає в себе блок циліндрів, головку блоку циліндрів;
- Газорозподільного механізму;
- Кривошипно-шатунного механізму (далі КШМ);
- Ряду допоміжних систем.
КШМ є сполучною ланкою між енергією, що виділяється при згорянні паливо-повітряної суміші (далі ТВС) в циліндрі і коленвалом, що забезпечує рух автомобіля. Газорозподільна система відповідає за газообмін в процесі функціонування агрегату: доступ атмосферного кисню і ТВС в двигун, і своєчасне виведення газів, що утворилися під час горіння.
Пристрій найпростішого поршневого двигуна
Допоміжні системи представлені:
- Впускний, що забезпечує надходження кисню в двигун;
- Паливної, представленої системою впорскування палива;
- Запалювання, що забезпечує іскру і займання ТВС для двигунів, що працюють на бензині (дизельні двигуни відрізняються самозаймання суміші від високої температури);
- Системою мастила, що забезпечує зменшення тертя і зносу дотичних металевих деталей за допомогою машинного масла;
- Системою охолодження, яка не допускає перегріву робочих деталей двигуна, забезпечуючи циркуляцію спеціальних рідин типу тосол;
- Випускною системою, що забезпечує виведення газів в відповідний механізм, що складається з випускних клапанів;
- Системою управління, що забезпечує спостереження за функціонування ДВС на рівні електроніки.
Основним робочим елементом в описуваному вузлі вважається поршень двигуна внутрішнього згоряння, Який і сам є збірної деталлю.
Пристрій поршня ДВС
Покрокова схема функціонування
Робота ДВС грунтується на енергії розширюються газів. Вони є результатом згоряння ТВС всередині механізму. Це фізичний процес примушує поршень до руху в циліндрі. Паливом в цьому випадку можуть служити:
- Рідини (бензин, ДП);
- гази;
- Монооксид вуглецю як результат спалювання твердого палива.
Робота двигуна - це безперервний замкнутий цикл, що складається з певної кількості тактів. Найбільш поширені ДВС двох видів, що розрізняються кількістю тактів:
- Двотактні, що виробляють стиснення і робочий хід;
- Чотиритактні - характеризуються чотирма однаковими за тривалістю етапами: впуск, стиснення, робочий хід, і завершальний - випуск, це свідчить про чотириразове зміні положення основного робочого елемента.
Початок такту визначається розташуванням поршня безпосередньо в циліндрі:
- Верхня мертва точка (далі ВМТ);
- Нижня мертва точка (далі НМТ).
Вивчаючи алгоритм роботи чотиритактного зразка можна досконально зрозуміти принцип роботи двигуна автомобіля.
Принцип роботи двигуна автомобіля
Впуск відбувається шляхом проходження з верхньої мертвої точки через всю порожнину циліндра робочого поршня з одночасним втягуванням ТВС. Грунтуючись на конструкційних особливостях, Змішування входять газів може відбуватися:
- У колекторі впускної системи, це актуально, якщо двигун бензиновий з розподіленим або центральним уприскуванням;
- У камері згоряння, якщо мова йде про дизельному двигуні, А також двигуні, що працює на бензині, але з безпосереднім уприскуванням.
перший такт проходить з відкритими клапанами впуску газорозподільного механізму. Кількість клапанів впуску та випуску, час їх перебування у відкритому положенні, їх розмір і стан зносу є факторами, що впливають на потужність двигуна. Поршень на початковому етапі стиснення розміщений в НМТ. Згодом він починає переміщатися вгору і стискати накопичилася ТВС до розмірів, визначених камерою згоряння. Камера згоряння - це вільний простір в циліндрі, яке залишається між його верхом і поршнем у верхній мертвій точці.
другий такт передбачає закриття всіх клапанів двигуна. Щільність їх прилягання безпосередньо впливає на якість стиснення ТВС і її подальше загоряння. Також на якість стиснення ТВС дуже впливає рівень зносу комплектуючих двигуна. Вона виражається в розмірах простору між поршнем і циліндром, в щільності прилягання клапанів. Рівень компресії двигуна є головним фактором, який впливає на його потужність. Він вимірюється спеціальним приладом компрессометром.
Робочий хід починається коли до процесу підключається система запалювання, Яка генерує іскру. Поршень при цьому знаходиться в максимальній верхньої позиції. Суміш вибухає, виділяються гази, що створюють підвищений тиск, і поршень приводиться в рух. Кривошипно-шатунного механізм в свою чергу активує обертання коленвала, що забезпечує рух автомобіль. Всі клапани систем в цей час знаходяться в закритому положенні.
випускний такт є завершальним в розглянутому циклі. Всі випускні клапани знаходяться у відкритому положенні, даючи можливість двигуну «видихнути» продукти горіння. Поршень повертається у вихідну точку і готовий до початку нового циклу. Цей рух сприяє виведенню в випускну систему, а потім в навколишнє середовище, Відпрацьованих газів.
Схема роботи двигуна внутрішнього згоряння, Як уже говорилося вище, заснована на циклічності. Розглянувши детально, як працює поршневий двигун , Можна резюмувати, що ККД такого механізму не більше 60%. Обумовлений такий відсоток тим, що в окремо взятий момент робочий такт виконується лише в одному циліндрі.
Не вся енергія, отримана в цей час, спрямована на рух автомобіля. Частина її витрачається на підтримання в русі маховика, який за інерцією забезпечує роботу автомобіля під час трьох інших тактів.
Деяка кількість теплової енергії мимоволі витрачається на нагрівання корпусу і відпрацьованих газів. Ось чому потужність двигуна автомобіля визначається кількістю циліндрів, і як наслідок, так званим об'ємом двигуна, розрахованим за певною формулою як сумарний обсяг усіх робочих циліндрів.
