Принципы работы двс

устройство, принцип работы и классификация

Что такое ДВС?

ДВС (двигатель внутреннего сгорания) – один из самых популярных видов моторов. Это тепловой двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно внутри него самого – во внутренней камере. Дополнительные внешние носители не требуются.

ДВС работает  благодаря физическому эффекту теплового расширения газов. Горючая смесь в момент воспламенения смеси увеличивается в объёме, и освобождается энергия.

Вне зависимости от того, о каком из ДВС идёт речь – о ДВС с искровым зажиганием – двигателе Отто (это, прежде всего, инжекторный и карбюраторный бензиновые двигатели) или о ДВС с воспламенением от сжатия (дизельный мотор, дизель) сила давления газов воздействует на поршень ДВС. Без поршня сложно представить большинство современных ДВС. В том числе, он есть даже у комбинированного ДВС. Только в последнем, кроме поршня, мотору работать помогает ещё и лопаточное оборудование (компрессоры, турбины).

Бензиновые, дизельные поршневые ДВС – это двигатели, с которыми мы активно встречаемся на любом транспорте, в том числе легковом, а ДВС, работающие не только за счёт поршня, но и за счёт компрессора, турбины – это решения, без которых сложно представить современные суда, тепловозы, автотракторную технику, самосвалы высокой грузоподъёмности, т.е. транспорт, где нужны двигатели средней (> 5 кВт) или высокой мощности (> 100 кВт).

Без двигателя внутреннего сгорания невозможно представить движение практически любого транспорта (кроме электрического) – автомобилей, мотоциклов, самолётов.

• Несмотря на то, что технологии, в том числе, в транспортной сфере, развиваются семимильными шагами, ДВС на авто человечество будет устанавливать еще долго. Даже концерн Volkswagen, который, как известно, готовит масштабную программу электрификации модельного ряда своих двигателей, пока не спешит отказываться от ДВС. Открытой является информация, что автомобили с ДВС будут выпускаться не только в ближайшие 5, но и 30 лет. Да, время разработок новых ДВС у концерна уже подходит к финальной стадии, но производство никто сворачивать не будет. Нынешние актуальные разработки будут использоваться и впредь. Некоторые же концерны по производству авто и вовсе не спешат переходить на электромоторы. Это можно обосновать и экономически, и технически. Именно ДВС из всех моторов одни из наиболее надежных и при этом дешёвых, а постоянное совершенствование моделей ДВС позволяет говорить об уверенном прогрессе инженеров, улучшении эксплуатационных характеристик двигателей внутреннего сгорания и минимизации их негативного влияния на атмосферу.
• Современные дизельные двигатели внутреннего сгорания позволяют снизить расход топлива на 25-30 %. Лучше всего такое уменьшение расхода топлива смогли достигнуть производители дизельных ДВС. Но и производители бензиновых двигателей внутреннего сгорания активно удивляют. Ещё в 2012-м году назад американский концерн Transonic Combustion (разработчик так называемых сверхкритических систем впрыска топлива) впечатлил решением TSCiTM. Благодаря новому подходу к конструкции топливного насоса и инжекторам, бензиновый двигатель стал существенно экономичней.
• Большие ставки на ДВС делает и концерн Mazda. Он акцентирует внимание на изменении конструкции выпускной системы. Благодаря ей улучшена продувка газов, повышена степень их сжатия, а, вместе с тем, снижены и обороты  (причём сразу на 15%). А это и экономия расхода топлива, и уменьшение вредных выбросов – несмотря на то, что речь идёт о бензиновом двигателе, а не о дизеле.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

При разнообразии конструктивных решений устройство у всех ДВС схоже. Двигатель внутреннего сгорания образован следующими компонентами:

1. Блок цилиндров. Блоки цилиндров – цельнолитые детали. Более того, единое целое они составляют с картером (полой частью). Именно на картер ставят коленчатый вал). Производители запчастей постоянно работают над формой блока цилиндров, его объемом. Конструкция блока цилиндров ДВС должна чётко учитывать все нюансы от механических потерь до теплового баланса.
2. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) – узел, состоящий из шатуна, цилиндра, маховика, колена, коленвала, шатунного и коренного подшипников. Именно в этом узле прямолинейное движение поршня преобразуется непосредственно во вращательное. Для большинства традиционных ДВС КШМ – незаменимый механизм. Хотя ряд инженеров пытаются найти замену и ему. В качестве альтернативы КШМ может рассматриваться, например, система кинематической схемы отбора мощности (уникальная российская технология, разработка научных сотрудников из «Сколково», направленная на погашение инерции, снижение частоты вращения, увеличение крутящего момента и КПД).
3. Газораспределительный механизм (ГРМ). Присутствует у четырехтактных двигателей (что это такое, ещё будет пояснено в блоке, посвященном принципу работы ДВС). Именно от ГРМ зависит, насколько синхронно с оборотами коленчатого вала работает вся система, как организован впрыск топливной смеси непосредственно в камеру, под контролем ли выход из нее продуктов сгорания.
   

   Основным материалом для производства ГРМ выступает кордшнуровая или кордтканевая резина. Современное производство постоянно стремится улучшить состав сырья для оптимизации эксплуатационных качеств и повышения износостойкости механизма. Самые авторитетные производители ГРМ на рынке – Bosch, Lemforder, Contitech (все – Германия), Gates (Бельгия) и Dayco (США).

   Замену ГРМ проводят через каждые 60000 - 90 000 км пробега. Всё зависит от конкретной модели авто (и регламента на неё) и особенностей эксплуатации машины.

   Привод газораспределения нуждается в систематическом контроле и обслуживании. Если пренебрегать такими процедурами, ДВС может быстро выйти из строя.

4. Система питания. В этом узле осуществляется подготовка топливно-воздушной смеси: хранение топлива, его очистка, подача в двигатель.
5. Система смазки. Главные компоненты системы – трубки, маслоприемник, редукционный клапан, масляный поддон и фильтр. Для контроля системы современные решения также оснащаются датчиками указателя давления масла и датчиком сигнальной лампы аварийного давления. Главная функция системы – охлаждение узла, уменьшение силы трения между подвижными деталями. Кроме того, система смазки  выполняет очищающую функцию, освобождает двигатель от нагара, продуктов, образованных в ходе износа мотора.
6. Система охлаждения. Важна для оптимизации рабочей температуры. Включает рубашку охлаждения, теплообменник (радиатор охлаждения), водяной насос, термостат и теплоноситель.
7. Выхлопная система. Служит для отвода от мотора продуктов сгорания.
   Включает:
   - выпускной коллектор (приёмник отработанных газов),
   - газоотвод (приёмная труба, в народе- «штаны»),
   - резонатор для разделения выхлопных газов и уменьшения их скорости,
   - катализатор (очиститель) выхлопных газов,
   - глушитель (корректирует направление потока газов, гасит шум).
8. Система зажигания. Входит в состав только бензодвигателей. Неотъемлемые компоненты системы – свечи и катушки зажигания. Самый популярный вариант конструкции – «катушка на свече». У двигателей внутреннего сгорания старого поколения также были высоковольтные провода и трамблер (распределитель). Но современные производители моторов, прежде всего, благодаря появлению конструкции «катушка на свече», могут себе позволить не включать в систему эти компоненты.
9. Система впрыска. Позволяет организовать дозированную подачу топлива.

В LMS ELECTUDE системе и времени впрыска уделяется особое внимание. Любой автомеханик должен понимать, что именно от исправности системы впрыска, времени впрыска зависит способность оперативно изменять скорость движения авто. А это одна из важнейших характеристик любого мотора.

Тонкий нюанс! При изучении устройства нельзя проигнорировать и такой элемент, как датчик положения дроссельной заслонки. Датчик не является частью ДВС, но устанавливается на многих авто непосредственно рядом с ДВС. 

Датчик эффективно решает такую задачу, как передача электронному блоку управления данных о положении пропускного клапана в определенный интервал времени. Это позволяет держать под контролем поступающее в систему топливо. Датчик измеряет вращение и, следовательно, степень открытия дроссельной заслонки.

А изучить устройство мотора основательно помогает дистанционный курс для самообучения "Базовое устройство двигателя внутреннего сгорания автомобиля", на платформе ELECTUDE. Принципиально важно, что каждый может пошагово продвинуться от теории, связанной с ДВС и его составными частями, до оттачивания сервисных операций по регулировке. Этому помогает встроенный LMS виртуальный симулятор.

Принцип работы двигателя

Принцип работы классических двигателей внутреннего сгорания основан на преобразовании энергии вспышки топлива - тепловой энергии, освобождённой от сгорания топлива, в механическую.

При этом сам процесс преобразования энергии может отличаться.

Самый распространённый вариант такой:

1. Поршень в цилиндре движется вниз.
2. Открывается впускной клапан.
3. В цилиндр поступает воздух или топливно-воздушная смесь. (под воздействием поршня или системы поршня и турбонаддува).
4. Поршень поднимается.
5. Выпускной клапан закрывается.
6. Поршень сжимает воздух.
7. Поршень доходит до верхней мертвой точки.
8. Срабатывает свеча зажигания.
9. Открывается выпускной клапан.
10. Поршень начинает двигаться вверх.
11. Выхлопные газы выдавливаются в выпускной коллектор.

Важно! Если используется дизельное топливо, то искра не принимает участие в запуске двигателя, дизельное топливо зажигается при сжатии само.

При этом для понимания принципа работы важно не просто учитывать физическую последовательность, а держать под контролем всю систему управления. Наглядно понять её помогает схема учебного модуля ELECTUDE. 

Обратите внимание, в дистанционных курсах обучения на платформе ELECTUDE при изучении системы управления дизельным двигателем она сознательно разбирается обособленно от системы регулирования впрыска топлива. Очень грамотный подход. Многим учащимся действительно сложно сразу разобраться и с системой управления, и с системой впрыска. И для того, чтобы хорошо усвоить материал, грамотно двигаться именно пошагово.

Но вернёмся к работе самого двигателя. Рассмотренный принцип работы актуален для большинства ДВС, и он надёжен для любого транспорта, включая грузовые автомобили.

Фактически у устройств, работающих по такому принципу, работа строится на 4 тактах (поэтому большинство моторов называют четырёхтактными):

1. Такт выпуска.
2. Такт сжатия воздуха.
3. Непосредственно рабочий такт – тот самый момент, когда энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую (для запуска коленвала).
4. Такт открытия выпускного клапана – необходим для того, чтобы отработанные газы вышли из цилиндра и освободили место новой порции смеси топлива и воздуха

4 такта образуют рабочий цикл.

При этом три такта – вспомогательные и один – непосредственно дающий импульс движению. Визуально работа четырёхтактной модели представлена на схеме.

Но работа может основываться и на другом принципе – двухтактном. Что происходит в этом случае?

• Поршень двигается снизу-вверх.
• В камеру сгорания поступает топливо.
• Поршень сжимает топливно-воздушную смесь.
• Возникает компрессия. (давление).
• Возникает искра.
• Топливо загорается.
• Поршень продвигается вниз.
• Открывается доступ к выпускному коллектору.
• Из цилиндра выходят продукты сгорания.

То есть первый такт в этом процессе – одновременный впуск и сжатие, второй - опускание поршня под давлением топлива и выход продуктов сгорания из коллектора.

Двухтактный принцип работы – распространённое явление для мототехники, бензопил. Это легко объяснить тем, что при высокой удельной мощности такие устройства можно сделать очень лёгкими и компактными.

Важно! Кроме количества тактов есть отличия в механизме газообмена.

В моделей, которые поддерживают 4 такта, газораспределительный механизм открывает и закрывает в нужный момент цикла клапаны впуска и выпуска.

У решений, которые поддерживают два такта, заполнение и очистка цилиндра осуществляются синхронно с тактами сжатия и расширения (то есть непосредственно в момент нахождения поршня вблизи нижней мертвой точки).

Классификация двигателей

Двигатели разделяют по нескольким параметрам: рабочему циклу, типу конструкции, типу подачи воздуха.

Классификация двигателей в зависимости от рабочего цикла

В зависимости от цикла, описывающего термодинамический (рабочий процесс), выделяют два типа моторов: 

1. Ориентированные на цикл Отто. Сжатая смесь у них воспламеняется от постороннего источника энергии. Такой цикл присущ всем бензиновым двигателям.
2. Ориентированные на цикл Дизеля. Топливо в данном случае воспламеняется не от искры, а непосредственно от разогретого рабочего тела. Такой цикл лежит в основе работы дизельных двигателей.

Чтобы работать с современными дизельными моторами, важно уметь хорошо разбираться в системе управлениям дизелями EDC (именно от неё зависит стабильное функционирование предпускового подогрева, системы рециркуляции отработанных газов, турбонаддува), особенностях системы впрыска Common Rail (CRD), механических форсунках, лямбда-зонда, обладать навыками взаимодействия с ними.

А для работы с агрегатами, работающими по циклу Отто, не обойтись без комплексного изучения свечей зажигания, системы многоточечного впрыска. Важно отличное знание принципов работы датчиков, каталитических нейтрализаторов.

И изучение дизелей, и бензодвигателей должно быть целенаправленным и последовательным. Рациональный вариант – изучать дизельные ДВС в виде модулей.

Классификация двигателей в зависимости от конструкции

• Поршневой. Классический двигатель с поршнями, цилиндрами и коленвалом. При работе принципа ДВС рассматривалась как раз такая конструкция. Ведь именно поршневые ДВС стоят на большинстве современных автомобилей.
• Роторные (двигатели Ванкеля). Вместо поршня установлен трехгранный ротор (или несколько роторов), а камера сгорания имеет овальную форму. У них достаточно высокая мощность при малых габаритах, отлично гасятся вибрации. Но производителям невыгодно выпускать такие моторы. Производство двигателей Ванкеля дорогостоящее, сложно подстроиться под регламенты выбросов СО2, обеспечить агрегату большой срок службы. Поэтому современные мастера СТО при ремонте и обслуживании с такими автомобилями встречаются крайне редко. Но знать о таких двигателях также очень важно. Может возникнуть ситуация, что на сервис привезут автомобили Mazda RX-8. RX-8 (2003 по 2012 годов выпуска) либо ВАЗ-4132, ВАЗ-411М. И у них стоят именно роторные двигатели внутреннего сгорания.

Классификация двигателей по принципу подачи воздуха

Подача воздуха также разделяет ДВС на два класса:

1. Атмосферные. При движении поршня мотор затягивает порцию воздуха. Для вращения турбины и вдувания сжатого воздуха у турбокомпрессорных двигателей внутреннего сгорания используются непосредственно выхлопные газы.
2. Турбокомпрессорные. Организована дополнительная подкачка воздуха в камеру сгорания.

Для вращения турбины и вдувания сжатого воздуха у турбокомпрессорных двигателей внутреннего сгорания используются непосредственно выхлопные газы.

Атмосферные системы активно встречаются как среди дизельных, так и бензиновых моделей. Турбокомпрессорные ДВС – в большинстве своём, дизельные двигатели. Это связано с тем, что монтаж турбонаддува предполагает достаточно сложную конструкцию самого ДВС. И на такой шаг готовы пойти чаще всего производители авто премиум-класса, спорткаров. У них установка турбокомпрессора себя оправдывает. Да, такие решения более дорогие, но выигрыш есть в весе, компактности, показателе крутящего момента, уровни токсичности. Более того! Выигрыш есть и в расходе топлива. Его требуется существенно меньше.

Очень часто решения с турбокомпрессором выбирают автовладельцы, которые предпочитают агрессивный стиль езды, высокую скорость.

Преимущества ДВС

1. Удобство. Достаточно иметь АЗС по дороге или канистру бензина в багажнике – и проблема заправки двигателя легко решаема. Если же на машине установлен электромотор, зарядка доступна пока ещё не во всех местах.
2. Высокая скорость заправки двигателя топливом.
3. Длительный ресурс работы. Современные двигатели внутреннего сгорания легко работают в заявленный производителем период (в среднем 100-150 тыс. км. пробега), а некоторые и 300-350 тыс. км пробега. Впрочем, мировой рекордсмен – пробег и вовсе ~4 800 000 км. И здесь нет лишних нулей. Такой рекорд установлен на двигателе Volvo" P1800. Единственное, за время работы двигатель два раза проходил капремонт.
4. Компактность. Двигатели внутреннего сгорания существенно компактнее, нежели двигатели внешнего сгорания.

Недостатки ДВС

При использовании двигателя внутреннего сгорания нельзя организовать работу оборудования по замкнутому циклу, а, значит, организовать работу в условиях, когда давление существенно превышает атмосферное.

Большинство ДВС работает за счёт использования невозобновляемых ресурсов (бензина, газа). И исключение – машины, работающие на биогазе, этиловом спирте (на практике встречается редко, так как при использовании такого топлива невозможно добиться высоких мощностей и скоростей).

Существует тесная зависимость работы ДВС от качества топлива. Оно должно обладать определённым определенным цетановым и октановым числами (характеристиками воспламеняемости дизельного топлива, определяющими период задержки горения рабочей смеси и детонационной стойкости топлива), плотностью, испаряемостью.

Автомеханики называют ДВС сердцем авто, инженеры модернизируют ГРМ, а производители бензина не беспокояться о том, что все перейдут на электротранспорт.

Как работает двигатель внутреннего сгорания — Mafin Media

Ко всем статьям 13 августа 2021

Читатели Mafin Media уже знакомы с типами двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и запросто отличат VR-образную «шестерку» от рядной «четверки» и вспомнят о недостатках и преимуществах роторно-поршневого двигателя. В новом материале расскажем простыми словами, как устроено «автомобильное сердце».

Механические самоходные транспортные средства активно разрабатывались еще в XVIII веке. Но именно в 1880-х годах немецкие конструкторы Готтлиб Даймлер и Карл Бенц установили первые бензиновые двигатели на мотоцикл и трехколесную коляску. Самоходный экипаж Бенца приводился в движение одноцилиндровым мотором мощностью 1,5 л. с. (традиционно мощность принято измерять в лошадиных силах и киловаттах). За почти полтора столетия «самоходной» истории принцип работы ДВС кардинально не изменился: колеса приводятся в движение механической энергией, получаемой благодаря сгоранию топливно-воздушной смеси внутри двигателя.

«Коктейль» для двигателя

Топливно-воздушная смесь — это «коктейль» из собственно топлива и воздуха. Для бензинового двигателя рабочее соотношение в среднем составляет 1 к 15, то есть 1 единица топлива и 15 единиц воздуха. Если добавить больше горючего (обогатить смесь), пострадает экономичность, если меньше (обеднить) — мощность. Со слишком обедненной или обогащенной смесью мотор вообще может отказываться заводиться.

Готовиться смесь может по-разному. В устаревших карбюраторных двигателях горючее «готовится» в отдельном механизме авто — карбюраторе. После смешивания воздуха с топливом смесь подается в двигатель и там сгорает. У карбюраторных моторов много минусов, а их ремонтопригодность сегодня уже не так востребованна. Поэтому самые популярные системы подачи топлива — инжекторные (от англ. inject — впрыскивать). В зависимости от конструкции мотора топливо подается либо во впускной коллектор — трубопровод, через который авто получает воздух из окружающей среды, — либо напрямую в цилиндры. Подобные решения сложнее, но позволяют экономить топливо и снижать количество вредных выбросов в атмосферу. Основная деталь инжекторного впрыска — форсунка. Именно она впрыскивает топливо:.

Компоненты двигателя: где и как сгорает смесь

Самое важное происходит в корпусе двигателя, который объединяет блок цилиндров (слева на фото) и головку блока цилиндров (справа на фото).

Блок цилиндров содержит полые внутри цилиндрические трубки, в которых размещаются поршни.

Головка блока цилиндров (ГБЦ) монтируется на блок цилиндров и образует герметичные (т. е. непроницаемые для посторонних жидкостей и газов) камеры сгорания.

Внутри камеры сгорания устанавливаются поршни — детали цилиндрической формы, совершающие возвратно-поступательные движения под действием сгорания смеси.

Поршни — часть кривошипно-шатунного механизма (КВШ), комплекса деталей, который преобразует движения поршня во вращение коленчатого вала. Последний и двигает колеса автомобиля. Так выглядит КВШ вместе с поршнями двигателя:

В головке блока цилиндров находятся упомянутые выше форсунки — вместе со свечами зажигания (в бензиновом моторе) и клапанами. Свечи зажигания производят электрическую искру, предназначенную для воспламенения топливно-воздушной смеси.

! — Если автомобиль оснащен непосредственным впрыском топлива (в камеру сгорания), форсунки находятся в ГБЦ, а если впрыск распределительный — форсунки установлены во впускном коллекторе вблизи впускных клапанов.

Клапаны относятся к механизму газораспределения и внешне напоминают большие гвозди:

Такая форма дана им неслучайно: нижней, выпуклой частью они закрывают и открывают впускные и выпускные отверстия в камере сгорания, поочередно впуская подготовленную топливно-воздушную смесь или воздух и выпуская отработанные газы. Соответственно, в зависимости от своей роли клапаны бывают впускными и выпускными.

Обычно на один цилиндр приходится от двух до четырех клапанов. За то, чтобы «доступ» в камеру сгорания открывался вовремя, и отвечает механизм газораспределения (ГРМ), в который выходят клапаны. В зависимости от мотора ГРМ приводится в действие ремнем или цепью.

Рассмотрим цилиндр в разрезе:

Четыре такта

Любой двигатель функционирует согласно циклу, состоящему из нескольких тактов, то есть ходов (движений) поршня. Большинство автомобильных моторов — четырехтактные.

Рассмотрим такты бензинового двигателя:

1. Впуск: открывается впускной клапан, в камеру сгорания попадает топливно-воздушная смесь, а поршень идет вниз.
2. Сжатие: оба клапана закрыты, поршень идет вверх, сжимая и нагревая смесь.
3. Рабочий ход: оба клапана закрыты, под действием электрической искры от свечи зажигания сжатая и разогретая топливно-воздушная смесь воспламеняется, образовавшиеся при этом газы толкают поршень вниз.
4. Выпуск: выпускной клапан открыт, поршень идет вверх, выталкивая отработанные газы в сторону выхлопной трубы.

После этого цикл повторяется. У дизельного двигателя вместо свечи установлена форсунка, и смесь воспламеняется не при помощи искры, а от сжатия — впрыска дизельного топлива через форсунку под большим давлением. Впускной клапан при этом подает в камеру сгорания только воздух. Кстати, в некоторых современных бензиновых моторах форсунка тоже впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр.

А как запускается первый такт?

Каждый автомобиль обладает набором бортовой электроники — проводов, аккумулятора, стартера и т. д. Аккумулятор за время поездок накапливает достаточно энергии, чтобы при помощи специального механизма — стартера — раскрутить коленвал и завести мотор.

И что дальше?

Мощность от двигателя к колесам передается с помощью коробки передач, редуктора и приводных валов. Если мотор соединить с колесами напрямую, автомобиль после запуска начнет движение на одной-единственной передаче, с небольшой скоростью, а после торможения сразу заглохнет. Об этих передачах и о типах коробок (автоматах, вариаторах, механиках и т. д.) Mafin Media расскажет в следующем материале.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания: дизель, бензин

Несмотря на постоянно появляющуюся информацию об изобретении новых, современных, более экономичных и экологичных, видов силовых агрегатов, двигатель внутреннего сгорания еще долго не сдаст свои позиции основной «рабочей лошадки» мирового автопрома.  Вот уже более сотни лет именно двигатель внутреннего сгорания работает, приводя в движение миллионы как легковых, так и грузовых автомобилей по всему миру

Уникальное изобретение

Если задать в поисковик вопрос о том, кто является изобретателем ДВС, можно получить добрый десяток имен. Действительно, на заре автомобилестроение над созданием практичного мотора бились десятки пытливых умов. И не столь важно, кто оформил патент первым, а кто опоздал на пару месяцев. Главное – результат вышел на славу.

Компактный, простой в конструкции но в то же время обладающий хорошим КПД, ДВС оставил далеко позади остальных «конкурентов»  в праве именоваться двигателем прогресса нового столетия.

Что такое двигатель внутреннего сгорания

Предназначение любого теплового силового агрегата – превратить энергию топлива в полезную механическую работу. В ДВС сгорают жидкие или газообразные углеводороды: бензин, дизельное топливо или природный газ. 

Как это происходит? В специальных «отверстиях» в корпусе (цилиндрах) расположены поршни – металлические «стаканы». Днище детали ориентировано вверх, а снизу, через кривошипно-шатунный механизм, она соединена с коленвалом.

Герметичность достигается поршневыми кольцами, не допускающими проникновение газов между стенками цилиндра и поршнем.

Все двигатели внутреннего сгорания имеют одинаковые этапы работы:

• впуска;
• сжатия;
• горение;
• расширения;
• выпуска.

Для того, чтобы разобраться в процессе, стоит рассмотреть  как работает бензиновый двигатель – самый распространенный в автомобилях.

Как работает бензиновый двигатель

Перемещение поршня в цилиндре ограничивается двумя крайними положениями – верхней и нижней мертвыми точками (ВМТ и НМТ).

Первый такт начинается с того, что при движении поршня вниз открывается впускной клапан, в который подается приготовленная карбюратором (вариант – в инжекторе) воздушно-бензиновая смесь.

Во время обратного хода  топливо сжимается, а когда снова начинается движение вниз, смесь зажигается высоковольтной искрой. Взрыв отталкивает поршень вниз, в результате чего проворачивается коленвал.  

Во время последнего такта отработавшиеся газы удаляются через открывшийся выпускной клапан.

Такой двигатель называют четырехтактных – по числу перемещений. Автомобильный двигатель работает непрерывно, поэтому содержит как минимум четыре цилиндра. Вспомогательные ходы в одних обеспечиваются рабочими тактами в других.  

Как открываются клапаны

Для обеспечения процесса важно точное открывание и закрывание впускных и выпускных клапанов. За эту работу отвечает газораспределительный механизм.

Через шкив ГРМ «синхронизирован» с  коленвалом, что позволяет открывать каналы в нужные такты (при определенном положении поршней).

При вращении кулачок распредвала давит на коромысло, которое открывает клапан. Когда кулачок проворачивается, отверстие закрывается с помощью пружины.

Особенности дизеля

Аналогичные такты имеет и дизельный двигатель, единственное различие которого в том, как работает воспламенение. Здесь топливо и воздух подаются отдельно. Именно последний при сжатии выделяет тепло, воспламеняющее горючее. 

Все для ремонта и обслуживаия бензиновых и дизельных двигателей ищитена страницах fortunaavto.com.ua!

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания: принцип работы

В основе принципа работы любого двигателя внутреннего сгорания лежит воспламенение небольшого количества топлива, обязательно высокоэнергетического, в небольшом замкнутом пространстве. При этом выделяется большое количество энергии, в виде теплового расширения нагретых газов. Так как давление под поршнем равно нормальному атмосферному, а компрессия в цилиндре намного превышает его, то под действием разницы давлений поршень совершает движение.

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания: принцип работы

Для того чтобы двигатель внутреннего сгорания постоянно производил полезную механическую энергию, камеру сгорания цилиндра необходимо циклично заполнять новыми дозами воздушно-топливной смеси. В результате, поршень приводит в действие коленчатый вал, который и придает движение колесам автомобиля.

Двигатели почти всех современных автомобилей являются четырёхтактными по своему циклу работы, и энергия, полученная от сжигания бензина, почти полностью преобразовывается в полезную. Цикл Отто, так называется подобный принцип, по имени Николауса Отто, изобретателя двигателя внутреннего сгорания (1867 год).

Схема работы бензинового двигателя внутреннего сгорания:

- такт впуска;

- такт сжатия;

- рабочий такт;

- такт выпуска.

Главным элементом двигателя внутреннего сгорания является поршень, который связан шатуном с коленчатым валом. Так называемый, кривошипно-шатунный механизм, преобразующий прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня в радиальное движение коленвала.

Ниже более подробно расписан рабочий цикл бензинового двигателя:

1. Такт впуска

Поршень опускается из верхней крайней точки в нижнюю крайнюю точку, при этом кулачки распределительного вала открывают впускной клапан, и через него воздушно-топливная смесь поступает из карбюратора в камеру сгорания цилиндра. Когда поршень доходит до нижней мертвой точки, впускной клапан закрывается.

2. Такт сжатия

Поршень возвращается из нижней мертвой точки в верхнюю, сжимая топливную смесь. При этом существенно увеличивается температура смеси. Когда поршень доходит до верхней крайней точки, свеча зажигания воспламеняет сжатую рабочую смесь.

3. Рабочий такт

Воспламененная горючая смесь сгорает при высокой температуре, образовавшиеся газы моментально расширяются и толкают поршень вниз. Впускной и выпускной клапаны, во время этого такта, закрыты.

4. Такт выпуска

Коленвал продолжает вращаться по инерции, поршень идет в верхнюю мертвую точку. В то же время открывается клапан выпуска, и поршень вытесняет отработанные газы в выхлопную трубу. Когда он достигает верхней крайней точки, выпуск закрывается.

Следующий такт необязательно должен начинаться после окончания предыдущего. Такая ситуация, когда одновременно открыты оба клапана (впуска и выпуска), называется перекрытием клапанов. Это необходимо для эффективного наполнения цилиндра воздушно-топливным соединением, а также для более результативной очистки цилиндров от выхлопных газов. После этого рабочий цикл повторяется.

 

Отличительной особенностью двигателя внутреннего сгорания является то, что поршень двигается прямолинейно, а движение, осуществляющееся при сгорании топливной смеси, - вращательное. Линейный ход поршней преобразовывается в поворотное движение, необходимое для работы колес автомобиля, при помощи коленчатого вала.

Ниже рассмотрены основные элементы двигателя, которые принимают участие в преобразовании тепловой энергии в механическую.

1. Свеча зажигания

Искровая свеча вырабатывает электрическую искру, которая воспламеняет воздушно-топливную смесь. Для равномерной и бесперебойной работы поршня искра должна появляться в заданный момент времени.

2. Клапаны

Выпускные и впускные клапаны закрываются и открываются в заданный момент, впуская воздух в цилиндр и выпуская отработанные газы. Во время процесса горения топливной смеси оба клапана закрыты. Клапан выпуска открывается до достижения поршня крайней нижней точки и остается открытым до прохождения поршня к верхней крайней точке. К этому моменту впускной уже будет открыт.

3. Поршень

Образующиеся во время сгорания топливной смеси горячие газы выдавливают поршень, передавая энергию через шатун и палец коленвалу. Для сохранения компрессии в цилиндрах на поршень устанавливаются уплотняющие кольца, изготовленные из высокопрочного чугуна. Для повышения износостойкости поршневые кольца покрываются тонким слоем пористого хрома. К основным характеристикам колец относятся следующие показатели: высота, наружный диаметр, радиальная толщина, форма разреза в стыке и упругость. Внешний диаметр поршневого кольца должен соответствовать внутреннему диаметру цилиндра. В настоящее время применяются узкие кольца (высотой - 1,5-2 мм) и широкие (высотой - 2,5-3 мм). Первые более надежны при частом движении поршня. Радиальная толщина увеличивается с возрастанием диаметра цилиндра. Износ поршневых колец происходит, в среднем, через каждые 3 тысячи километров пробега.

4. Шатун

Шатун соединяет коленчатый вал с поршнем. Вращение шатуна является двухсторонним, это нужно для того, чтобы его угол мог изменяться в зависимости от местоположения поршня, обеспечивая движение коленвала. Обычно шатуны бывают стальными, иногда - алюминиевыми.

5. Коленчатый вал

Поворот коленчатого вала осуществляется вследствие вертикального хода поршня. Коленвал приводит в движение колеса автомобиля.

 

Современные двигатели внутреннего сгорания делятся на два типа: карбюраторные и инжекторные.

В карбюраторном двигателе процесс приготовления воздушно-топливной смеси происходит в специальном устройстве - карбюраторе. В нем, используя аэродинамическую силу, горючее смешивается с воздушным потоком, засасываемым двигателем.

В инжекторном типе двигателя топливо впрыскивается под давлением в поток воздуха при помощи специальных форсунок. Дозировка горючего происходит при помощи электронного блока управления, который открывает форсунку электрическими импульсами. В двигателях устаревшей конструкции, этот процесс происходит с использованием специфической механической системы. Последний тип почти полностью вытеснил устаревшие карбюраторные силовые агрегаты. Это произошло из-за современных экологических стандартов, которые устанавливают высокие нормы чистоты выхлопных газов. Что повлекло за собой внедрение новых эффективных нейтрализаторов выхлопа (каталитических конвертеров или катализаторов). Такие системы нейтрализации требуют постоянного состава отработанных газов, который могут обеспечить только инжекторные системы впрыска топлива, контролируемые электронным блоком управления. Нормальная работа катализатора обеспечивается исключительно при соблюдении стабильного состава выхлопных газов. Необходимостью этого является то, что он требует содержания определенных пропорций кислорода в отработанных газах. Для соблюдения подобных условий в таких системах катализации обязательно устанавливается кислородный датчик (лямбда-зонд), который анализирует процент содержания кислорода в выхлопных газах и контролирует точность пропорций оксида азота, несгоревших остатков топлива и углеводородов.

 

Основными вспомогательными системами являются:

Система зажигания. Отвечает за поджигание топливной смеси в нужный момент. Она бывает контактной, бесконтактной и микропроцессорной. Система контактного типа состоит из распределителя-прерывателя, катушки, выключателя зажигания и свечей. Бесконтактная система аналогична предыдущей, только вместо прерывателя стоит индукционный датчик. Управление системой зажигания микропроцессорного типа осуществляется специальным компьютерным блоком, в ее состав входит датчик положения коленвала, коммутатор, блок управления зажиганием, катушки, датчик температуры двигателя и свечи. В двигателях с инжекторной системой к ней добавляется еще датчик положения дроссельной заслонки и термоанемометрический датчик массового расхода воздуха.

Система запуска двигателя. Состоит из специального электромотора (стартера), подключенного к аккумулятору, или механического стартера, использующего физические усилия человека. Применение этой системы объясняется тем, что для запуска рабочего цикла двигателя необходимо, чтобы коленчатый вал произвел хотя бы один оборот.

Система выпуска выхлопных газов. Обеспечивает своевременное удаление продуктов горения топливной смеси из цилиндров. Включает в себя выпускной коллектор, катализатор и глушитель.

Система приготовления воздушно-топливной смеси. Предназначена для приготовления и впрыска смеси горючего с воздухом, в камеру сгорания цилиндров двигателя. Может быть карбюраторной или инжекторной.

Система охлаждения. Современная система состоит из вентилятора, радиатора, термостата, расширительного бачка, жидкостного насоса, датчика температуры, рубашки и головки охлаждения блока цилиндров. Предназначена для создания и поддержания приемлемого температурного режима работы ДВС. Обеспечивает отвод тепла от цилиндров клапанной системы и поршневой группы. Может быть воздушной, жидкостной или гибридной.

Система смазки. Состоит из масляного фильтра, маслонасоса с маслоприемником, каналов в блоке и головках цилиндров для впрыска масла под высоким давлением, поддона картера. Предназначена для подачи автомобильного масла с целью уменьшения трения и охлаждения, к взаимодействующим деталям двигателя. Также циркуляция масла смывает нагар и продукты механического износа.

Источник: Авто Релиз.ру.

Принцип работы и рабочие циклы двигателя автомобиля (ДВС)

На автомобилях устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра. В основу положено свойство газов расширяться при нагревании. Рассмотрим принцип работы двигателя и его рабочие циклы.

Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным. Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.

Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ).

Принцип работы ДВС - схематично

1. Впуск

По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.

2. Сжатие

После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.

3. Расширение или рабочий ход

В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал.

При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 - 0.75 МПа, а температура до 950 - 1200^оС.

4. Выпуск

При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

В отличие от бензинового двигателя, при такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600^оС. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Впуск

При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздушного фильтра в цилиндр через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 - 0.095 МПа, а температура 40 - 60°С.

Сжатие

Поршень движется от НМТ к ВМТ; впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.

Расширение или рабочий ход

Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 - 9 МПа, а температура 1800 - 2000°С. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ - происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 - 0.5 МПа, а температура до 700 - 900^оС.

Выпуск

Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 - 0.12 МПа, а температура до 500-700^оС. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Принцип работы многоцилиндровых двигателей

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).
Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Значит после рабочего хода в первом цилиндре следующий происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

Диаграмма работы двигателя по схеме 1-2-4-3

Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

Принцип работы ДВС современного типа простыми словами

Современные двигатели работают по достаточно простой схеме, которая была изобретена целый век назад. Единственное, что подверглось сильному изменению после производства первого двигателя внутреннего сгорания, это система питания. С карбюраторов и прочих не слишком эффективных средств подачи топлива промышленность перешла на инжектор для бензиновых двигателей. Дизельные агрегаты обладают отдельным типом впрыска через систему с повышенным давлением. Все последние разработки в технологиях работы ДВС являются мелочными дополнениями к уже известной конструкции, которые призваны обеспечить либо автоматическую регулировку определенных параметров работы, либо определенную экономию топлива.

Тем не менее, суть двигателя остается прежней. По части работы двигателя внутреннего сгорания сегодня мы обсудим отдельно службу бензинового и дизельного силового агрегата, а также обсудим некоторые особенности использования бензинового двигателя в гибридных устройствах. Также затронем тему турбины в различных агрегатах, ее типов и смысла использования. Ознакомившись со всеми тонкостями работы современных силовых агрегатов внутреннего сгорания, вы поймете, что нынешние ДВС фактически ничем не отличаются от классических устройств.

Содержание

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания - тонкости работы

Двигатель на бензиновом топливе представляет собою классический вариант силового агрегата, который может работать только на очищенном и качественном бензине, производимом из нефти. Современные двигатели работают только на бензине с октановым числом 95 или даже 98. Залив в хороший агрегат бензин плохого качества, вы можете приобрести массу проблем.

Топливо подается в агрегат с помощью бензонасоса, а количество подачи регулируется специальной системой впрыска. Инжекторы обладают тонкими форсунками, которые распыляют топливо в системе, позволяя его полностью сжечь в камерах сгорания. После подачи топлива по трубке на систему инжектора происходят следующие процессы:

• инжектор распыляет бензин, превращая его в облако пара, а также смешивает получившиеся частицы с воздухом;
• смесь бензина и кислорода попадает дальше в камеру сгорания, где в верхней части поджигается свечей зажигания;
• подожженный бензин быстро воспламеняется, формируя определенной мощности взрыв с конкретным давлением и усилием;
• камера сгорания исключительно герметична, потому сила этого взрыва направляется на рабочую плоскость поршня;
• от мощности удара поршень опускается вниз и приводит в движение коленчатый вал, на котором закреплены другие поршни;
• с помощью неоднократного повторения такого процесса происходит постоянное вращение двигателя.

Если топливо не распыляется должным образом, поскольку форсунки забиты или поломаны, один из цилиндров не будет давать нужной мощности, поскольку топливо не сможет поджигаться и нормально выполнять свои функции. В таком случае двигатель теряет мощность и значительно увеличивает расход. Также в таком агрегате крайне важна фильтрация воздуха.

Турбина в бензиновых двигателях представляет собой механизм усиленной подачи воздуха, за счет чего на определенных режимах работы увеличивается мощность агрегата без увеличения потребления топлива. Интенсивная подача воздуха с разными значениями позволяет компаниям достигать невероятных технических характеристик вполне стандартных бензиновых агрегатов.

Дизельный силовой агрегат - второй тип ДВС

Еще один важный тип двигателя, который стал прекрасной альтернативой бензиновому агрегату в обыденной и коммерческой эксплуатации, - это дизельный силовой агрегат. Его стандартными преимуществами считается менее активный расход топлива и очень ощутимая тяга. Такие выгоды дают возможность полностью переформатировать стиль поездки, изменить привычки управления автомобилем.

Дизельный силовой агрегат подает топливо также через форсунки со значительным распылением. Это требует высокой чистоты дизельного топлива и значительной безопасности работы системы подачи топлива, поскольку жидкость подается на форсунки в достаточно большом давлении. Принцип работы агрегата несколько отличается от бензинового:

• топливо подается на распыление в гораздо большем давлении, оно прогревается еще до входа в камеры сгорания;
• под воздействием значительного давления поршней в камерах сгорания топливо самовоспламеняется;
• создаваемая при этом энергия производит толчок поршня в нижнее положение, выводя при этом другие поршни вверх;
• для работы двигателя требуется меньше топлива, а вот подача воздуха имеет большое значение;
• по данной причине в дизельных двигателях практически всегда присутствует турбина, распространены только турбодизели;
• агрегат создает очень завидную мощность поршней, потому даже на низких оборотах он обладает большой тягой.

Определенная специфика работы дизельного двигателя вызывает и некоторые особенности его эксплуатации. В частности, водителю придется научиться раньше переключать передачи, довольствоваться низкими оборотами и контролировать тягу машины. Современные турбодизели потребляют на 15-20 процентов меньше топлива на ту самую мощность, чем бензиновые агрегаты.

Объемистые и тяговитые дизельные двигатели в промышленности могут работать не только на продуктах нефтеобработки. Многие агрегаты приспособлены даже на сжигание сырой нефти, а также принимают в качестве топлива природные биомасла, которые воспламеняются при сильном давлении. Это может стать одним из будущих перспективных моментов автомобилестроения.

Бензиновый гибридный двигатель - электричество в моде

Не так давно на рынок начали поступать гибридные автомобили. Это машины, у которых силовой агрегат состоит из двух частей. Первая часть не отличается от стандартных бензиновых агрегатов, но зачастую не столь объемистая и мощная. А вторая часть представлена электродвигателями в разных количествах и расположениях.

Батареи для электродвигателя оснащены отдельным генератором, который заряжается от работы бензинового агрегата. Также энергия берется из рекуперации энергии торможения и прочих процессов, которые обычно теряются в стандартном исполнении. Гибрид работает по следующей схеме:

• в стандартных ситуациях городской поездки используются только электромоторы, вы ведете электромобиль;
• когда энергия батарей на исходе, в дело включается бензиновый двигатель, нагнетающий запас в аккумуляторах;
• также при резком нажатии на педаль газа включаются сразу все двигатели, давая огромную энергию;
• при полной разрядке батарей ДВС продолжает работать и весьма экономично везет вас в нужном направлении;
• у некоторых гибридных автомобилей есть выход для зарядки батарей от обычной электрической сети.

Такие технологии являются дыханием будущего, поскольку экономия на гибридных автомобилях ощутима. Большой внедорожник с такой установкой может затрачивать всего 5-6 литров топлива, независимо от выбранного режима поездки. Хороший двигатель внутреннего сгорания обеспечивает быструю зарядку батарей.

Сегодня активно развивается применение гибридных установок на основе дизельного двигателя. В таком случае расход опускается до невероятных 2-3 литров на 100 километров. Впрочем, технологии гибридного использования знают и расход в 1 литр на 100 километров, который является эталонным для современных производителей автомобилей. Предлагаем изучить принцип работы гибридного двигателя на следующем видео:

Подводим итоги

Сегодня покупатель автомобилей имеет большой выбор технологий, которые для него будут оптимальными во всех отношениях. Подобрать лучшее решение будет непросто, поскольку производители расписывают преимущества своих предложений в самых неожиданных аспектах. Иногда правильно преподнесенная технология кажется нам самым важным элементом автомобиля, но на самом деле не занимает и части технического потенциала транспорта.

Потому многие покупатели просто становятся жертвами рекламного влияния, покупая те или иные технологии и оплачивая их в полной мере. Сегодня лучше отказаться от рекламы при выборе типа машины. Положитесь на собственные впечатления и ощущения, на решения, которые вам нравятся больше всего. В каждом типе двигателя и силовой установки есть свои преимущества и недостатки. Расскажите о главных преимуществах двигателя в вашем автомобиле.

Двигатель внутреннего сгорания рисунок с подписями. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания. По рабочему циклу

Двигатель внутреннего сгорания: устройство и принципы работы

04.04.2017

Двигателем внутреннего сгорания называется разновидность тепловой машины, которая преобразует энергию, содержащуюся в топливе, в механическую работу. В большинстве случае используется газообразное или жидкое топливо, полученное путем переработки углеводородов. Извлечение энергии происходит в результате его сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания имеют ряд недостатков. К ним относятся следующие:

• сравнительно большие массогабаритные показатели затрудняют их перемещение и сужают сферу использования;
• высокий уровень шума и токсичные выбросы приводят к тому, что устройства, работающие от двигателей внутреннего сгорания, могут лишь со значительными ограничениями использоваться в закрытых, плохо вентилируемых помещениях;
• сравнительно небольшой эксплуатационный ресурс вынуждает довольно часто ремонтировать двигатели внутреннего сгорания, что связано с дополнительными затратами;
• выделение в процессе работы значительного количества тепловой энергии обуславливает необходимость создания эффективной системы охлаждения;
• из-за многокомпонентной конструкции двигатели внутреннего сгорания сложны в производстве и недостаточно надежны;
• данный вид тепловой машины отличается высоким потреблением горючего.

Несмотря на все перечисленные недостатки двигатели внутреннего сгорания пользуются огромной популярностью, в первую очередь – благодаря своей автономности (она достигается за счет того, что топливо содержит в себе значительно большее количество энергии по сравнению с любой аккумуляторной батареей). Одной из основных областей их применения является личный и общественный транспорт.

Типы двигателей внутреннего сгорания

Когда речь идет о двигателях внутреннего сгорания, следует иметь в виду, что на сегодняшний день существует несколько их разновидностей, которые отличаются друг от друга конструктивными особенностями.

1. Поршневые двигатели внутреннего сгорания характеризуются тем, что сгорание топлива происходит в цилиндре. Именно он отвечает за преобразование той химической энергии, которая содержится в горючем, в полезную механическую работу. Чтобы добиться этого, поршневые двигатели внутреннего сгорания оснащаются кривошипно-ползунным механизмом, с помощью которого и происходит преобразование.

Поршневые двигатели внутреннего сгорания принято делить на несколько разновидностей (основанием для классификации служит используемое ими топливо).

В бензиновых карбюраторных двигателях образование топливовоздушной смеси происходит в карбюраторе (первый этап). Далее в дело вступают распыляющие форсунки (электрические или механические), местом расположения которых служит впускной коллектор. Готовая смесь бензина и воздуха поступает в цилиндр.

Там происходит ее сжатие и поджиг с помощью искры, которая возникает при прохождении электричества между электродами специальной свечи. В случае с карбюраторными двигателями топливовоздушной смеси присуща гомогенность (однородность).

Бензиновые инжекторные двигатели используют в своей работе иной принцип смесеобразования. Он основан на непосредственном впрыске горючего, которое напрямую поступает в цилиндр (для этого используются распыляющие форсунки, называемые также инжектором). Таким образом, образование топливовоздушной смеси, как и ее сгорание, осуществляется непосредственно в самом цилиндре.

Дизельные двигатели отличаются тем, что используют для своей работы особую разновидность топлива, называемую «дизельное» или просто «дизель». Для его подачи в цилиндр используется высокое давление. По мере того, как в камеру сгорания подаются все новые порции горючего, прямо в ней происходит процесс образования топливовоздушной смеси и ее моментальной сгорание. Поджиг топливовоздушной смеси происходит не с помощью искры, а под действием нагретого воздуха, который подвергается в цилиндре сильному сжатию.

Топливом для газовых двигателей служат различные углеводороды, которые при нормальных условиях пребывают в газообразном состоянии. Из этого следует, что для их хранения и использования требуется соблюдать особые условия:

• Сжиженные газы поставляются в баллонах различного объема, внутри которых с помощью насыщенных паров создается достаточное давление, но не превышающее 16 атмосфер. Благодаря этому горючее находится в жидком состоянии. Для его перехода в пригодную для сжигания жидкую фазу используется специальное устройство, называемое испарителем. Понижение давления до уровня, который примерно соответствует нормальному атмосферному давлению, осуществляется в соответствии со ступенчатым принципом. В его основе лежит использование так называемого газового редуктора. После этого топливовоздушная смесь поступает во впускной коллектор (перед этим она должна пройти через специальный смеситель). В конце этого достаточно сложного цикла горючее подается в цилиндр для последующего поджига, осуществляемого с помощью искры, которая возникает при прохождении электричества между электродами специальной свечи.
• Хранение сжатого природного газа осуществляется при гораздо более высоком давлении, которое находится в диапазоне от 150 до 200 атмосфер. Единственное конструктивное отличие данной системы от той, что описана выше, заключается в отсутствии испарителя. В целом принцип остается тем же.

Генераторный газ получают путем переработки твердого топлива (угля, горючих сланцев, торфа и т.п.). По своим основным техническим характеристикам он практически ничем не отличается от других видов газообразного топлива.

Газодизельные двигатели

Данная разновидность двигателей внутреннего сгорания отличается тем, что приготовление основной порции топливовоздушной смеси осуществляется аналогично газовым двигателям. Однако для ее поджига используется не искра, получаемая при помощи электрической свечи, а запальная порция топлива (ее впрыск в цилиндр осуществляется тем же способом, как и в случае с дизельными двигателями).

Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания

К данному классу относится комбинированная разновидность данных устройств. Ее гибридный характер находит свое отражение в том, что конструкция двигателя включает в себя сразу два важных конструктивных элемента: роторно-поршневую машину и одновременно - лопаточную машину (она может быть представлена компрессором, турбиной и т.д.). Обе упомянутых машины на равных принимают участие в рабочем процессе. В качестве характерного примера таких комбинированных устройств можно привести поршневой двигатель, оснащенный системой турбонаддува.

Особую категорию составляют двигатели внутреннего сгорания, для обозначения которых используется английская аббревиатура RCV. От других разновидностей они отличаются тем, что газораспределение в данном случае основывается на вращении цилиндра. При совершении вращательного движения топливо по очереди проходит выпускной и впускной патрубок. Поршень отвечает за движение в возвратно-поступательном направлении.

Поршневые двигатели внутреннего сгорания: циклы работы

Для классификации поршневых двигателей внутреннего сгорания также используется принцип их работы. По данному показателю двигатели внутреннего сгорания делятся на две большие группы: двух- и четырехтактные.

Четырехтактные двигатели внутреннего сгорания используют в своей работе так называемый цикл Отто, который включает в себя следующие фазы: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Следует добавить, что рабочий ход состоит не из одного, как остальные фазы, а сразу из двух процессов: сгорание и расширение.

Наиболее широко применяемая схема, по которой осуществляется рабочий цикл в двигателях внутреннего сгорания, состоит из следующих этапов:

1. Пока происходит впуск топливовоздушной смеси, поршень перемещается между верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ). В результате этого внутри цилиндра освобождается значительное пространство, в которое и поступает топливовоздушная смесь, заполняя его.

Всасывание топливовоздушной смеси осуществляется за счет разности давления, существующего внутри цилиндра и во впускном коллекторе. Толчком к поступлению топливовоздушной смеси в камеру сгорания служит открытие впускного клапана. Этот момент принято обозначать термином «угол открытия впускного клапана» (φа).

При этом следует иметь в виду, что в цилиндре на этот момент уже содержаться продукты, оставшиеся после сгорания предыдущей порции горючего (для их обозначения используется понятие остаточных газов). В результате их смешения с топливовоздушной смесью, называемой на профессиональном языке свежим зарядом, образуется рабочая смесь. Чем успешнее протекает процесс ее приготовления, тем более полно сгорает топливо, выделяя при этом максимум энергии.

В результате растет кпд двигателя. В связи с этим еще на этапе конструирования двигателя особое внимание уделяется правильному смесеобразованию. Ведущую роль играют различные параметры свежего заряда, включая его абсолютную величину, а также удельную долю в общем объеме рабочей смеси.

2. При переходе к фазе сжатия оба клапана закрываются, а поршень совершает движение в обратном направлении (от НМТ к ВМТ). В результате надпоршневая полость заметно уменьшается в объеме. Это приводит к тому, что содержащаяся в ней рабочая смесь (рабочее тело) сжимается. За счет этого удается добиться того, что процесс сгорания топливовоздушной смеси протекает более интенсивно. От сжатия также зависит такой важнейший показатель, как полнота использования тепловой энергии, которая выделяется при сжигании горючего, а следовательно – и эффективность работы самого двигателя внутреннего сгорания.

Для увеличения этого важнейшего показателя конструкторы стараются проектировать устройства, обладающие максимально возможной степенью сжатия рабочей смеси. Если мы имеем дело с ее принудительным зажиганием, то степень сжатия не превышает 12. Если же двигатель внутреннего сгорания работает на принципе самовоспламенения, то упомянутый выше параметр обычно находится в диапазоне от 14 до 22.

3. Воспламенение рабочей смеси дает старт реакции окисления, которая происходит благодаря кислороду воздуха, входящему в ее состав. Этот процесс сопровождается резким ростом давления по всему объему надпоршневой полости. Поджиг рабочей смеси осуществляется при помощи электрической искры, которая имеет высокое напряжение (до 15 кВ).

Ее источник располагается в непосредственной близости от ВМТ. В этой роли выступает электрическая свеча зажигания, которую вворачивают в головку цилиндра. Однако в том случае, если поджиг топливовоздушной смеси осуществляется посредством горячего воздуха, предварительно подвергнутого сжатию, наличие данного конструктивного элемента является излишним.

Вместо него двигатель внутреннего сгорания оснащается особой форсункой. Она отвечает за поступление топливовоздушной смеси, которая в определенный момент подается под высоким давлением (оно может превышать 30 Мн/м²).

4. При сгорании топлива образуются газы, которые имеют очень высокую температуру, а потому неуклонно стремятся к расширению. В результате поршень вновь перемещается от ВМТ к НМТ. Это движение называется рабочим ходом поршня. Именно на этом этапе происходит передача давления на коленчатый вал (если быть точнее, то на его шатунную шейку), который в результате проворачивается. Этот процесс происходит при участии шатуна.

5. Суть завершающей фазы, которая называется впуском, сводится к тому, что поршень совершает обратное движение (от НМТ к ВМТ). К этому моменту открывается второй клапан, благодаря чему отработавшие газы покидают внутреннее пространство цилиндра. Как уже говорилось выше, части продуктов сгорания это не касается. Они остаются в той части цилиндра, откуда поршень их не может вытеснить. За счет того, что описанный цикл последовательно повторяется, достигается непрерывный характер работы двигателя.

Если мы имеем дело с одноцилиндровым двигателем, то все фазы (от подготовки рабочей смеси до вытеснения из цилиндра продуктов сгорания) осуществляется за счет поршня. При этом используется энергия маховика, накапливаемая им в течение рабочего хода. Во всех остальных случаях (имеются в виду двигатели внутреннего сгорания с двумя и более цилиндрами) соседние цилиндры дополняют друг друга, помогая выполнять вспомогательные ходы. В связи с этим из их конструкции без малейшего ущерба может быть исключен маховик.

Чтобы было удобнее изучать различные двигатели внутреннего сгорания, в их рабочем цикле вычленяют различные процессы. Однако существует и противоположный подход, когда сходные процессы объединяют в группы. Основой для подобной классификации служит положение поршня, которое он занимает в отношении обеих мертвых точек. Таким образом, перемещения поршня образуют тот отправной пункт, отталкиваясь от которого, удобно рассматривать работу двигателя в целом.

Важнейшим понятием является «такт». Им обозначают ту часть рабочего цикла, которая укладывается во временной промежуток, когда поршень перемещается от одной смежной мертвой точки к другой. Такт (а вслед за ним и весь соответствующий ему ход поршня) называется процессом. Он играет роль основного при перемещении поршня, которое происходит между двумя его положениями.

Если переходить к тем конкретным процессам, о которых мы говорили выше (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск), то каждый из них четко приурочен к определенному такту. В связи с этим в двигателях внутреннего сгорания принято различать одноименные такты, а вместе с ними – и ходы поршня.

Выше мы уже говорили о том, что наряду с четырехтактными существуют и двухтактные двигатели. Однако независимо от количества тактов рабочий цикл любого поршневого двигателя состоит из пяти упомянутых выше процессов, а в его основе лежит одна и та же схема. Конструктивные особенности в данном случае не играют принципиальной роли.

Дополнительные агрегаты для двигателей внутреннего сгорания

Важный недостаток двигателя внутреннего сгорания заключается в достаточно узком диапазоне оборотов, в котором он способен развивать значительную мощность. Чтобы компенсировать этот недостаток, двигатель внутреннего сгорания нуждается в дополнительных агрегатах. Самые важные из них – стартер и трансмиссия.

Наличие последнего устройства не является обязательным условием лишь в редких случаях (когда, к примеру, речь идет о самолетах). В последнее время все привлекательнее становится перспектива создать гибридный автомобиль, чей двигатель мог бы постоянно сохранять оптимальный режим работы.

К дополнительным агрегатам, обслуживающим двигатель внутреннего сгорания, относится топливная система, которая осуществляет подачу горючего, а также выхлопная система, необходимая для того, чтобы отводить отработавшие газы.

Автомобильные двигатели чрезвычайно разнообразны. Технология, которая применяется при разработке и запуске в производство силовых агрегатов, имеет богатую историю. Требования современности вынуждают производителей ежегодно внедрять в свои проекты доработки и модернизировать имеющиеся технологии.

Двигатель внутреннего сгорания имеет устройство и принцип работы, способный обеспечивать высокую мощность и длительный период эксплуатации - от пользователя требуется только минимально необходимое обслуживание и своевременный мелкий ремонт.

При первом взгляде сложно представить, как работает двигатель: слишком много взаимосвязанных механизмов собранно в одном небольшом пространстве. Но при детальном изучении и анализе связей в этой системе работа двигателя автомобиля оказывается предельно простой и понятной.

В состав двигателя автомобиля входит ряд узлов, имеющих важное значение и обеспечивающих выполнение рабочих функций всей системы .

Блок цилиндров иногда называют корпусом или рамой всей системы. Описание двигателя не обходится без изучения данного элемента конструкции. Именно в этой части мотора обустроена система связанных каналов, предназначеных для смазки и создания необходимой температуры двигателя внутреннего сгорания.

Верхняя часть корпуса поршня имеет каналы для колец. Сами поршневые кольца подразделяются на верхние и нижние. Исходя из выполняемых функций, данные кольца называют компрессионными. Крутящий момент двигателя определяется прочностью и работой рассмотренных элементов.

Нижние кольца поршня играют важную роль для обеспечения ресурса двигателя. Нижние кольца выполняют 2 роли: сохраняют герметичность камеры сгорания и являются уплотнителями, которые предотвращают проникновение масла внутрь камеры сгорания.

Двигатель автомобиля представляет собой систему, в которой осуществляется передача энергии между механизмами с минимальными потерями ее величины на различных этапах. Поэтому кривошипно-шатунный механизм становится одним из важнейших элементов системы. Он обеспечивает передачу возвратно-поступательной энергии от поршня на коленвал.

В целом, принцип работы двигателя достаточно прост и претерпел мало фундаментальных изменений за период существования. В этом просто нет необходимости - некоторые усовершенствования и оптимизации позволяют достигать лучших результатов в работе. Концепция же всей системы неизменна.

Крутящий момент двигателя создается за счет выделяемой при сгорании топлива энергии, которая передается от камеры сгорания к колесам по соединительным элементам. В форсунках топливо передается в камеру сгорания, где происходит его обогащение воздухом. Свеча зажигания создает искру, которая мгновенно воспламеняет образовавшуюся смесь. Так происходит небольшой взрыв, который обеспечивает работы двигателя.

В результате такого действия происходит образования большого объема газов, стимулируя к совершению поступательных движений. Так формируется крутящий момент двигателя. Энергия от поршня передается на коленвал, который передает движение на трансмиссию, а после этого, специальная система шестеренок переносит движение на колеса.

Порядок работы работающего двигателя незатейлив и при исправных связующих элементах гарантирует минимальные потери энергии. Схема работы и строение каждого механизма основаны на преобразовании созданного импульса в практически используемый объем энергии. Ресурс двигателя определяется износостойкостью каждого звена.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Двигатель легкового автомобиля выполняется в виде одного из типов систем внутреннего сгорания. Принцип действия двигателя может отличаться по некоторым показателям, что служит основой для разделения моторов на различные типы и модификации.

В качестве определяющих параметров, служащих для разделения силовых агрегатов на категории, служат:

• рабочий объем,
• количество цилиндров,
• мощность системы,
• скорость вращения узлов,
• применяемое для работы топливо и др.

Разобраться в том, как работает двигатель, просто. Но по мере изучения всплывают новые показатели, которые вызывают вопросы. Так, часто можно встретить разделение двигателей по числу тактов. Что это такое и как влияет на работу машины?

Устройство двигателя автомобиля основано на четырехтактовой системе. Эти 4 такта равны по времени - за весь цикл поршень дважды поднимается вверх в цилиндре и дважды опускается вниз. Такт берет начало в тот момент, когда поршень находится в верхней или нижней части. Механики называют эти точки ВМТ и НМТ - верхняя и нижняя мертвые точки соответственно.

Такт № 1 - впуск. По мере движения вниз, поршень втягивает в цилиндр наполненную топливом смесь. Работа системы происходит при открытом клапане впуска. Мощность двигателя автомобиля определяется количеством, размерами и временем, которое клапан открыт.

В отдельных моделях работа педали газа увеличивает период нахождения клапана в открытом состоянии, что позволяет увеличить объем топлива, попадающего в систему. Такое устройство двигателей внутреннего сгорания обеспечивает сильное ускорение работы системы.

Такт № 2 - сжатие. На этом этапе поршень начинает свое движение вверх, что приводит к сжатию полученной в цилиндр смеси. Она сживается ровно до объемов камеры сгорания топлива. Эта камера представляет собой пространство между верхней частью поршня и верхом цилиндра в момент нахождения поршня в ВМТ. Клапаны впуска в этот момент работы прочно закрыты.

От плотности закрытия зависит качество сжатия смеси. Если сам поршень, или цилиндр, или кольца поршней потерты и не в надлежащем состоянии, то качество работы и ресурс двигателя значительно снизятся.

Такт № 3 - рабочий ход. Этот этап начинается с ВМТ. Система зажигания гарантирует воспламенение топливной смеси и обеспечивает выделение энергии. Происходит взрыв смеси, при котором высвобождается энергия. И за счет увеличения объема происходит выталкивание поршня вниз. Клапаны при этом закрыты. Технические характеристики двигателя во многом зависят от протекания третьего такта работы мотора.

Такт № 4 - выпуск. Окончание цикла работы. Движение поршня вверх обеспечивает выталкивание газов. Таким образом, осуществляется вентиляция цилиндра. Этот такт важен для обеспечения ресурса двигателя.

Двигатель имеет принцип работы, основанный на распределении энергии от взрывов газов, требует внимания к созданию всех узлов.

Работа двигателя внутреннего сгорания циклична. Вся энергия, которая создается в процессе выполнения работы на всех 4 тактах работы поршней, направляется на организацию работы автомобиля.

Варианты конструкций внутреннего двигателя

Характеристика двигателя зависит от особенностей его конструкции. Внутреннее сгорание - основной тип физического процесса, протекающего в системе мотора на современных автомобилях. За период развития машиностроения успешно реализовано несколько типов ДВС.

Устройство бензинового двигателя разделяет систему на 2 типа - инжекторные двигатели и карбюраторные модели. Также в производстве есть несколько типов карбюраторов и систем впрыска. Основа работы - сжигание бензина.

Характеристика бензинового двигателя выглядит предпочтительнее. Хотя для каждого пользователя есть свои личные приоритеты и преимущества от работы каждого двигателя. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания является одним из самых распространенных в современном автомобилестроении. Порядок работы мотора прост и не отличается от классической интерпретации.

Дизельные двигатели основаны на применении подготовленного дизельного топлива. Оно попадает в цилиндры через форсунки. Главное преимущество дизельного двигателя заключается в отсутствии необходимости электричества для сжигания топлива. Оно требуется только для запуска двигателя.

Газовый двигатель применяет для работы сжиженные и сжатые газы, а также некоторые другие типы газов.

Узнать какой ресурс у двигателя на вашем авто лучше всего у производителя. Примерную цифру разработчики озвучивают в сопроводительных документах на транспортное средство. Здесь содержится вся актуальная и точная информация о моторе. В паспорте вы узнаете технические параметры мотора, сколько весит двигатель и всю информацию о движущем агрегате.

Срок службы двигателя зависит от качества обслуживания, интенсивности использования. Заложенный разработчиком срок эксплуатации подразумевает внимательное и бережное отношение с машиной.

Что значит двигатель? Это ключевой элемент в автомобиле, который призван обеспечить его движение. Надежность и точность работы всех узлов системы гарантирует качество движения и безопасность эксплуатации машины.

Характеристики двигателей различаются в широких пределах, несмотря на то. Что принцип внутреннего сгорания топлива остается неизменным. Так разработчикам удается удовлетворять потребности покупателей и реализовывать проекты по улучшению работы автомобилей в целом.

Средний ресурс двигателя внутреннего сгорания составляет несколько сотен тысяч километров. При таких нагрузках от всех составных частей системы требуется прочность и точная совместная работа. Поэтому известная и детально изученная концепция внутреннего сгорания постоянно подвергается доработкам и внедрениям новых подходов.

Ресурс двигателей различается в широком диапазоне. Порядок работы, при этом, общий (с небольшими отклонениями от стандарта). Несколько может различаться вес двигателя и отдельные характеристики.

Современный двигатель внутреннего сгорания имеет классическое устройство и досконально изученный принцип работы. Поэтому механикам не составляет труда решить любую проблему в кратчайшие сроки.

Ремонтные работы усложняются в том случае, если поломка не была устранена сразу. В таких ситуациях порядок работы механизмов может, нарушен окончательно и потребуется серьезная работа по восстановлению. Ресурс двигателя после грамотного ремонта не пострадает.

Каждому, водителю интересно и необходимо знать, как устроен автомобиль, что такое ДВС в машине, из чего состоит двигатель автомобиля и каков у ДВС ресурс.

Отличие двигателей внутреннего сгорания от двигателей внешнего сгорания

ДВС называется так именно потому, что топливо сжигается внутри рабочего органа (цилиндра), промежуточный теплоноситель, например пар, здесь не нужен, как это организовано в паровозах. Если рассматривать паровой двигатель и двигатель, но уже внутреннего сгорания автомобиля, устройство их сходно, это очевидно (на рисунке справа паровой двигатель, слева – ДВС).

Принцип работы одинаков: на поршень, действует какая-то сила. От этого поршень вынужден двигаться вперед или назад (возвратно-поступательно). Эти движения при помощи специального механизма (кривошипного) преобразуются во вращение (колеса у паровоза и коленчатого вала «коленвала» у автомобиля). В двигателях внешнего сгорания нагревается вода, превращаясь в пар, и уже этот пар совершает полезную работу толкая поршень, а в ДВС мы нагреваем воздух внутри (непосредственно в цилиндре)и он (воздух) двигает поршень. От этого коэффициент полезного действия, у ДВС, конечно, выше.

История создания ДВС

История гласит, что первый работающий двигатель внутреннего сгорания коммерческого использования, то есть выпускаемый для продажи, был разработан французским изобретателем Ленуаром. Его двигатель работал на светильном газе в смеси с воздухом. Причем именно он догадался поджигать эту смесь путем электрической искры. Только в 1864 году документально зафиксирована продажа более 310 таких двигателей. На этом он разбогател. Жан Этьен Ленуар потерял интерес к изобретательству и вскоре(в 1877 году) его моторы были вытеснены более совершенными, на тот момент, двигателями Отто, изобретателя из Германии. Донат Банки (венгерский инженер) в 1893 году произвел настоящую революцию в двигателестроении. Он изобрел карбюратор. С этого момента история не знает бензиновых двигателей без этого устройства. И так продолжалось около 100 лет. На смену ему пришла система непосредственного впрыска, но это уже новейшая история.
Все первые двигатели внутреннего сгорания были только одноцилиндровыми. Увеличение мощности велось путем увеличения диаметра рабочего цилиндра. Только к концу 19-го века появились ДВС с двумя цилиндрами, а в начале 20-го века – четырехцилиндровые. Теперь, повышение мощности производилось уже путем увеличения числа цилиндров. На сегодняшний день можно встретить автомобильный двигатель в 2-мя, 4-мя, 6-ю цилиндрами. Реже 8 и 12. Некоторые спортивные автомобили имеют 24 цилиндра. Расположение цилиндров может быть как рядным, так и V-образным.
Вопреки расхожему мнению ни Готлиб Даймлер, ни Карл Бенц, ни Генри Форд устройство двигателя автомобиля не изменяли кардинально (разве что мелкие доработки), но оказали огромное влияние в автомобилестроение как таковое. Что такое ДВС в авто мы сейчас и рассмотрим.

Общее устройство двигателя внутреннего сгорания

Итак, ДВС состоит из корпуса, в котором все остальные детали монтируются. Чаще всего это блок цилиндров.

На данном рисунке показан один цилиндр без блока. Устройство ДВС направлено на максимально комфортные условия для цилиндров, ведь именно в них производится работа. Цилиндр, это металлическая (чаще всего стальная) труба, в которой двигается поршень. Он обозначен на рисунке цифрой 7. Над цилиндром устанавливается головка цилиндра 1, в которую вмонтированы клапана (5 – впускной и 4 - выпускной), а также свеча зажигания 3 и коромысла 2.
Над клапанами 4 и 5 есть пружины, которые удерживают их в закрытом состоянии. Коромысла при помощи толкателей 14 и распределительного вала 13 открывают клапана в определенный момент (тогда, когда это необходимо). Распределительный вал с кулачками вращается от коленвала 11 через приводные шестерни 12.
Движения поршня 7 преобразуются во вращение коленвала 11 при помощи шатуна 8 и кривошипа. Этим кривошипом служит «колено» на валу (смотри рисунок), именно поэтому вал и называется коленчатым. В связи с тем, что воздействие на поршень происходит не постоянно, а только когда в цилиндре горит топливо. У ДВС есть маховик 9, довольно массивный. Маховик как бы запасает энергию вращения и отдает ее при необходимости.
В любом двигателе много трущихся деталей, для их смазывания используют автомобильное масло. Масло это хранится в картере 10 и специальным насосом подается к трущимся деталям.
Синим цветом, показаны детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ). Голубым – смесь топлива и воздуха. Серым – свеча зажигания. Красным – выхлопные газы.

Принцип работы ДВС

Разобрав двигатель внутреннего сгорания, его устройство, необходимо уяснить, как взаимодействуют его детали, как он работает. Знать строение еще не все, а вот как взаимодействуют механизмы, в чем преимущество дизельных автомобилей и в чем их недостатки для начинающих (для чайников) очень важно.
Ничего сложного в этом нет. Пошаговым рассмотрением процессов мы постараемся рассказать, как взаимодействуют между собой основные части двигателя при работе. Из какого материала выполнены механические составляющие ДВС.
Все автомобильные двигатели работают на одном принципе: сжигание бензина или дизельного топлива. Для чего? Для получения необходимой нам энергии, конечно. Двигатели автомобилей, иногда говорят – моторы, могут быть двухтактными и четырехтактными. Тактом считается движение поршня либо вверх, либо вниз. Говорят еще от верхней мертвой точки (ВМТ), до нижней (НМТ). Мертвой эта точка называется потому, что поршень как бы замирает на мгновение и начинает движение в обратную сторону.
Итак, в двухтактном двигателе весь процесс (или цикл) происходит за 2 хода поршня, в четырехтактном – за 4. И совершенно не важно, бензиновый это двигатель, дизельный или работающий на газу.
Как ни странно, рассказывать принцип работы лучше на 4-х тактном бензиновом карбюраторном двигателе.

Первый такт - всасывание.

Поршень идет вниз и затягивает за собой смесь из воздуха и топлива. Эта смесь готовится в отдельном устройстве – в карбюраторе. При этом впускной, его еще называют «всасывающий» клапан, конечно, открыт. На рисунке он показан синим.

Следующий, второй такт – сжатие смеси.

Поршень поднимается вверх от НМТ до ВМТ. При этом растет давление и, естественно, температура над поршнем. Но этой температуры недостаточно, для того, чтобы смесь самовоспламенилась. Для этого служит свеча. Она выдает искру в нужный момент. Обычно это 6...8 угловых градусов не доходя до ВМТ. Для начала понимания процесса можно предположить, что искра зажигает смесь точно в верхней точке.

Третий такт – расширение продуктов сгорания.

При сгорании столь энергоемкого топлива, продуктов сгорания в цилиндре очень мало, а вот усилие появляется только потому, что воздух нагрелся при повышении температуры, а значит, расширился, в нашем случае увеличил давление. Именно это давление и совершает нужную работу. Нужно знать, что нагревая воздух на 273 0С, получаем увеличение давления практически в 2 раза. Температура зависит от того сколько топлива сжечь. Максимальная температура внутри рабочего цилиндра может достигать 2500 0С при работе ДВС на полной мощности.

Четвертый такт последний.

После него опять будет первый. Поршень направляется от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт. Цилиндр очищается, выбрасывая все что сгорело, и что не сгорело, в атмосферу.
Что касается дизельного двигателя, то все основные детали с карбюраторным практически одинаковы. Ведь и тот и другой, это двигатель внутреннего сгорания. Исключение составляет смесеобразование. В карбюраторном смесь готовится отдельно, в том самом карбюраторе. А вот в дизельном – смесь готовиться непосредственно в цилиндре, перед сжиганием. Топливо (солярка) подается специальным насосом в определенный момент времени. Зажигание смеси происходит от самовоспламенения. Температура внутри цилиндра в дизеле гораздо выше, чем в карбюраторном ДВС. По этой причине детали там детали мощнее и система охлаждения лучше. Необходимо отметить, что, несмотря на высокую температуру внутри цилиндра, рабочая температура двигателя никогда не повышается выше 90...95 0С. Иногда, детали дизельных двигателей делают из более твердого металла, что позволяет снизить массу, но увеличивает цену ДВС. Однако, коэффициент полезного действия (КПД) в дизельном двигателе выше. То есть он более экономичен и дороговизна деталей себя окупает.
У дизельного ДВС ресурс выше, если соблюдать правила эксплуатации. Особенно часто механизмы дизелей выходят из строя из-за плохого топлива.
Схема работы дизельного двигателя представлена на рисунке слева. В третьем такте подача топлива показана в момент ВМТ, хотя это и не совсем так.
Системы ДВС обеспечивающие их работоспособность практически одинаковы: система смазки, топливная система, система охлаждения и система газообмена. Есть еще несколько, но они не относятся к главным.
Глядя на устройство любого двигателя внутреннего сгорания можно подумать, что все детали выполнены из стали. Это далеко не так. Корпуса бывают и чугунные и выполненные из алюминиевого сплава, а вот поршни из чугуна не делают, они либо стальные, либо из высокопрочного алюминиевого сплава. Зная общее устройство данного двигателя внутреннего сгорания и условия работы его деталей, очевидно, что и клапана и головку цилиндра нужно делать прочными, поскольку они должны выдерживать давление внутри цилиндра более 100 атмосфер. А вот поддон, где собирается масло не несет на себе особой механической нагрузки и выполняется из тонкой листовой стали или алюминия.
Характеристики ДВС
Когда говорят об автомобиле, то обычно, в первую очередь отмечают двигатель внутреннего сгорания, не его устройство, а его мощность. Она (мощность) измеряется как обычно (по-старинке) в лошадиных силах или (по-современному) киловаттах. Безусловно, чем больше мощность, тем быстрее автомобиль набирает скорость. И в принципе экономичность тем выше, тем двигатель машины более мощный. Однако, это только тогда, когда двигатель постоянно работает на номинальных (экономически оправданных) оборотах. Но на малых скоростях (при неиспользовании полной мощности) КПД сильно падает и если на номинальных режимах дизельный двигатель имеет 40...42% КПД, то на малых только 7%. Бензиновый двигатель не может похвастаться даже этим. Использование полной мощности позволяет экономить топливо. По этой причине расход топлива на 100 километров в малолитражных автомобилях ниже. Этот показатель может составлять и 5 и даже 4 л/100 км. Расход у мощных внедорожников может составлять и 10 и даже 15 л/100 км.
Еще одним показателем для автомобилей является разгон от 0 км/час до 100 км/час. Конечно, чем мощнее двигатель, тем быстрее разгон автомобиля, но про экономичность при этом говорить вообще не приходится.
Итак, двигатель внутреннего сгорания устройство которого Вы теперь знаете, совсем не кажется сложным. И на вопрос «ДВС – что это такое?» Вы можете ответить «Это то, что я знаю».

Двигатель автомобиля может выглядеть как большая запутанная мешанина металлических частей, трубок и проводов для непосвященных. В то же время двигатель - это "сердце" почти любого автомобиля - 95% всех машин работают на двигателе внутреннего сгорания.

В этой статье мы обсудим работу двигателя внутреннего сгорания: его общий принцип, изучим конкретные элементы и фазы работы двигателя, узнаем, как именно потенциальная топлива преобразуется во вращательную силу, и постараемся ответить на следующие вопросы: как работает двигатель внутреннего сгорания, какие бывают двигатели и их типы и что означают те или иные параметры и характеристики двигателя? И, как всегда, всё это просто и доступно, как дважды два.

Главная цель бензинового двигателя автомобиля заключается в преобразовании бензина в движение, чтобы Ваш автомобиль мог двигаться. В настоящее время самый простой способ создать движение от бензина - это попросту сжечь его внутри двигателя. Таким образом, автомобильный "движок" является двигателем внутреннего сгорания - т.е. сгорание бензина происходит внутри него.

Существуют различные виды двигателей внутреннего сгорания. Дизельные двигатели являются одной из форм, а газотурбинные - совсем другой. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Ну, как Вы заметите, раз существует двигатель внутреннего сгорания, то должен существовать и двигатель внешнего сгорания. Паровой двигатель в старомодных поездах и пароходах как раз таки и является лучшим примером двигателя внешнего сгорания. Топливо (уголь, дерево, масло, любое другое) в паровой машине горит вне двигателя для создания пара, и пар создаёт движение внутри двигателя. Разумеется, двигатель внутреннего сгорания является намного более эффективным (как минимум потребляет гораздо меньше топлива на километр пути автомобиля), чем внешнего сгорания, кроме того, двигатель внутреннего сгорания намного меньше по размерам, чем эквивалентный по мощности двигатель внешнего сгорания. Это объясняет, почему мы не видим ни одного автомобиля, похожего на паровоз.

А теперь давайте посмотрим более подробно, как же работает двигатель внутреннего сгорания.

Давайте рассмотрим принцип, лежащий в любом возвратно-поступательном движении двигателя внутреннего сгорания: если Вы поместите небольшое количество высокоэнергичного топлива (например, бензина) в небольшое закрытое пространство и зажжёте его (это топливо), то выделится невероятное количество энергии в виде расширяющегося газа. Вы можете использовать эту энергию, к примеру, для приведения в движение картофелины. В этом случае энергия преобразуется в движение этой картофелины. Например, если Вы в трубу, у которой один конец плотно закрыт, а другой - открыт, нальёте немного бензина, а затем засунете картофелину и подожжёте бензин, то его взрыв спровоцирует приведение в движение этой картофелины за счёт выдавливания её взрывающимся бензином, таким образом, картофелина подлетит высоко в небо, если Вы направите трубу вверх. Это мы кратко описали принцип действия старинной пушки. Но Вы также можете использовать такую энергию бензина в более интересных целях. Например, если Вы можете создать цикл взрывов бензина в сотни раз в минуту, и если Вы сможете использовать эту энергию в полезных целях, то знайте, что у Вас уже есть ядро ​​для двигателя автомобиля!

Почти все автомобили в настоящее время используют то, что называется четырёхтактным циклом сгорания для преобразования бензина в движение. Четырёхтактный цикл также известен как цикл Отто - в честь Николая Отто, который изобрел его в 1867 году. Итак, вот они, эти 4 такта работы двигателя:

1. Такт впуска топлива
2. Такт сжатия топлива
3. Такт сгорания топлива
4. Такт выпуска отработавших газов

Вроде бы уже всё понятно из этого, не так ли? Вы можете посмотреть ниже на рисунке, что элемент, который называется поршень, заменяет картошку в описанной нами ранее "картофельной пушке". Поршень соединен с коленчатым валом с помощью шатуна. Только не пугайтесь новых терминов - их, на самом деле не так много в принципе работы двигателя!

На рисунке буквами обозначены следующие элементы двигателя:

A - Распределительный вал
B - Крышка клапанов
C - Выпускной клапан
D - Выхлопное отверстие
E - Головка цилиндра
F - Полость для охлаждающей жидкости
G - Блок двигателя
H - Маслосборник
I - Поддон двигателя
J - Свеча зажигания
K - Впускной клапан
L - Впускное отверстие
M - Поршень
N - Шатун
O - Подшипник шатуна
P - Коленчатый вал

Вот что происходит, когда двигатель проходит свой ​​полный четырёхтактный цикл:

1. Начальное положение поршня - в самом верху, в этот момент открывается впускной клапан, и поршень движется вниз, таким образом, засасывая в цилиндр приготовленную смесь бензина и воздуха. Это такт впуска. Всего лишь крошечная капля бензина должна смешаться с воздухом, чтобы всё это работало.
2. Когда поршень достигает своей нижней точки, то впускной клапан закрывается, а поршень начинает перемещаться обратно вверх (бензин оказывается в "западне"), сжимая эту смесь из топлива и воздуха. Сжатие впоследствии сделает взрыв мощнее.
3. Когда поршень достигает верхней точки своего хода, свеча зажигания испускает искру, порождённую напряжением более десятка тысяч Вольт, чтобы зажечь бензин. Происходит детонация, и бензин в цилиндре взрывается, с невероятной силой толкая поршень вниз.
4. После того, как поршень снова достигает дна своего хода, настаёт очередь открываться выпускному клапану. Затем поршень движется вверх (это происходит уже по инерции) и отработавшая смесь бензина и воздуха выходит через выхлопное отверстие из цилиндра, чтобы отправиться в своё путешествие до выхлопной трубы и далее в верхние слои атмосферы.

Теперь, когда клапан снова в самом верху, двигатель готов к следующему циклу, так что он всасывает следующую порцию смеси воздуха и бензина, чтобы ещё сильнее раскрутить коленчатый вал, который, собственно и передаёт своё кручение далее через трансмиссию к колёсам. Теперь посмотрите ниже, как работает двигатель во всех своих четырёх тактах.

Более наглядно работу двигателя внутреннего сгорания Вы можете увидеть на двух анимациях ниже:

Как работает двигатель - анимация

Обратите внимание, что движение, которое создаётся работой двигателя внутреннего сгорания, является вращением, в то время как движение, создаваемое "картофельной пушкой", является линейным (прямым). В двигателе линейное движение поршней преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Вращательное движение нам нужно, потому что мы планируем повернуть наши колёса автомобиля.

Теперь давайте посмотрим на все части, которые работают вместе в дружной команде, чтобы это произошло, начиная с цилиндров!

Ядром двигателя является цилиндр с поршнем, который двигается вверх и вниз внутри цилиндра. Двигатель, описанный выше, имеет один цилиндр. Казалось бы, что ещё нужно для автомобиля?! А вот и нет, автомобилю для комфортной езды на нём нужны по меньшей мере ещё 3 таких цилиндра с поршнями и всеми необходимыми этой парочке атрибутами (клапанами, шатунами и так далее), а вот один цилиндр подойдёт разве что для большинства газонокосилок. Посмотрите - ниже на анимации Вы увидите работу 4-хцилиндрового двигателя:

Типы двигателей

Автомобили чаще всего имеют четыре, шесть, восемь и даже десять, двенадцать и шестнадцать цилиндров (последние три варианта устанавливают, в основном на спортивные автомобили и болиды). В многоцилиндровом двигателе все цилиндры, как правило, расположены одним из трёх способов:

• Рядный
• V-образный
• Оппозитный

Вот они - все три типа расположения цилиндров в двигателе:

Рядное расположение 4-х цилиндров

Оппозитное расположение 4-х цилиндров

V-образное расположение 6 цилиндров

Различные конфигурации имеют разные преимущества и недостатки с точки зрения вибрации, стоимости производства и характеристик формы. Эти преимущества и недостатки делают их более подходящими для использования некоторых конкретных транспортных средств. Так, 4-хцилиндровые двигатели редко имеет смысл делать V-образными, таким образом, они обычно рядные; а 8-цилиндровые двигатели делают чаще с V-образным расположением цилиндров.

Теперь давайте наглядно посмотрим, как работает система впрыска топлива, масло и другие узлы в двигателе:

Давайте рассмотрим некоторые ключевые детали двигателя более подробно:

А теперь внимание! На основе всего прочитанного посмотрим на полный цикл работы двигателя со всеми его элементами:

Полный цикл работы двигателя

Почему двигатель не работает?

Допустим, Вы выходите утром к машине и начинаете её заводить, но она не заводится . Что может быть не так? Теперь, когда Вы знаете, как работает двигатель, можно понять основные вещи, которые могут помешать двигателю завестись. Три фундаментальные вещи могут случиться:

• Плохая топливная смесь
• Отсутствие сжатия
• Отсутствие искры

Да, есть ещё тысячи незначительных вещей, которые могут создать проблемы, но указанная "большая тройка" является чаще всего следствием или причиной одной из них. На основе простого представления о работе двигателя мы можем составить краткий список того, как эти проблемы влияют на двигатель.

Плохая топливная смесь может быть следствием одной из причин:

• У Вас попросту закончился в баке бензин, и двигатель пытается завестись от воздуха.
• Воздухозаборник может быть забит, поэтому в двигатель поступает топливо, но ему не хватает воздуха, чтобы сдетонировать.
• Топливная система может поставлять слишком много или слишком мало топлива в смесь, а это означает, что горение не происходит должным образом.
• В топливе могут быть примеси (а для российского качества бензина это особенно актуально), которые мешают топливу полноценно гореть.

Отсутствие сжатия - если заряд воздуха и топлива не могут быть сжаты должным образом, процесс сгорания не будет работать как следует. Отсутствие сжатия может происходить по следующим причинам:

• Поршневые кольца изношены (позволяя воздуху и топливу течь мимо поршня при сжатии)
• Впускные или выпускные клапаны не герметизируются должным образом, снова открывая течь во время сжатия
• Появилось отверстие в цилиндре.

Отсутствие искры может быть по ряду причин:

• Если свечи зажигания или провод, идущий к ним, изношены, искра будет слабой.
• Если провод повредился или попросту отсутствует или если система, которая посылает искру по проводу, не работает должным образом.
• Если искра происходит либо слишком рано или слишком поздно в цикле, топливо не будет зажжено в нужное время, и это может вызвать всевозможные проблемы.

И вот ещё ряд причин, по которым двигатель может не работать, и здесь мы затронем некоторые детали за пределами двигателя:

• Если аккумулятор мёртв, Вы не сможете прокрутить двигатель, чтобы запустить его.
• Если подшипники, которые позволяют коленчатому валу свободно вращаться, изношены, коленчатый вал не сможет провернуться, поэтому двигатель не сможет работать.
• Если клапаны не открываются и не закрываются в нужное время или не работают вообще, воздух не сможет войти, а выхлопы - выйти, поэтому двигатель опять-таки не сможет работать.
• Если кто-то из хулиганских побуждений засунул картошку в выхлопную трубу, выпускные газы не смогут выйти из цилиндра, и двигатель снова не будет работать.
• Если в двигателе недостаточно масла, то поршень не сможет двигаться вверх и вниз свободно в цилиндре, что затруднит или сделает невозможным нормальную работу двигателя.

В правильно работающем двигателе все эти факторы находятся в пределах допуска. Как Вы можете видеть, двигатель имеет ряд систем, которые помогают ему сделать свою работу преобразования топлива в движение безупречной. Мы же рассмотрим различные подсистемы, используемые в двигателях, в следующих разделах.

Большинство подсистем двигателя может быть реализована с использованием различных технологий, и лучшие технологии могут значительно повысить производительность двигателя. Вот почему развитие автомобилестроения продолжается высочайшими темпами, ведь конкуренция среди автоконцернов достаточно велика, чтобы вкладывать большие деньги в каждую дополнительно выжатую лошадиную силу из двигателя при том же объёме. Давайте посмотрим на различные подсистемы, используемые в современных двигателях, начиная с работы клапанов в двигателе.

Как работают клапаны?

Система клапанов состоит из, собственно, клапанов и механизма, который открывает и закрывает их. Система открытия и закрытия их называется распределительным валом . Распределительный вал имеет специальные детали на своей оси, которые движут клапаны вверх и вниз, как показано на рисунке ниже.

Большинство современных двигателей имеют то, что называют накладными кулачками . Это означает, что вал расположен над клапанами, как Вы видите на рисунке. Старые двигатели используют распределительный вал, расположенный в картере возле коленчатого вала. Распределительный вал, крутясь, двигает кулачок выступом вниз таким образом, чтобы он продавливал клапан вниз, создавая зазор для прохода топлива или выпуска отработавших газов. Ремень ГРМ или цепной привод приводится в движение коленчатым валом и передаёт кручение от него к распределительному валу так, что клапаны находятся в синхронизации с поршнями. Распределительный вал всегда крутится в один-два раза медленнее коленчатого вала. Многие высокопроизводительные двигатели имеют четыре клапана на цилиндр (два для приёма топлива внутрь и два для вытяжки отработавшей смеси).

Как работает система зажигания?

Система зажигания производит заряд высокого напряжения и передаёт его к свечам зажигания с помощью проводов зажигания. Заряд сначала проходит к катушке зажигания (эдакому дистрибьютору, который распределяет подачу искры по цилиндрам в определённое время), которую Вы можете легко найти под капотом большинства автомобилей. Катушка зажигания имеет один провод, идущий в центре и четыре, шесть, восемь проводов или больше в зависимости от количества цилиндров, которые выходят из него. Эти провода зажигания отправляют заряд к каждой свече зажигания. Двигатель получает такую искру по времени таким образом, что только один цилиндр получает искру от распределителя в один момент времени. Такой подход обеспечивает максимальную гладкость работы двигателя.

Как работает охлаждение?

Система охлаждения в большинстве автомобилей состоит из радиатора и водяного насоса. Вода циркулирует через проходы (каналы) вокруг цилиндров, а затем проходит через радиатор, чтобы тот её максимально охладил. Однако, существуют такие модели автомобилей (в первую очередь Volkswagen Beetle (Жук)), а также большинство мотоциклов и газонокосилок, которые имеют двигатель с воздушным охлаждением. Вы вероятно, видел такие двигатели с воздушным охлаждением, сбоку которых расположены эдакие плавники - ребристая поверхность, украшающие снаружи каждый цилиндр, чтобы помочь рассеять тепло.

Воздушное охлаждение делает двигатель легче, но горячее, и как правило, уменьшается срок службы двигателя и общая производительность. Так что теперь Вы знаете, как и почему Ваш двигатель остаётся не перегретым.

Как работает пусковая система?

Повышение производительности Вашего двигателя является большим делом, но важнее то, что именно происходит, когда Вы поворачиваете ключ, чтобы запустить его ! Пусковая система состоит из стартера с электродвигателем. Когда Вы поворачиваете ключ зажигания, стартер крутит двигатель на несколько оборотов, чтобы процесс горения начал свою работу, и остановить его смог только поворот ключа в обратную сторону, когда перестаёт подаваться искра в цилиндры, и двигатель, таким образом, глохнет.

Стартер же имеет мощный электродвигатель, который вращает холодный двигатель внутреннего сгорания. Стартер - это всегда довольно мощный и, следовательно, "кушающий" ресурсы аккумулятора двигатель, ведь должен преодолеть:

• Всё внутреннее трение, вызванное поршневыми кольцами и усугубляющееся холодным непрогретым маслом.
• Давление сжатия любого цилиндра (цилиндров), которое происходит в процессе такта сжатия.
• Сопротивление, оказываемое открытием и закрытием клапанов распределительным валом.
• Все иные процессы, непосредственно связанные с двигателем, в том числе сопротивление водяного насоса, масляного насоса, генератора и т.д.

Мы видим, что стартеру необходимо очень много энергии. Автомобиль чаще всего использует 12-вольтовую электрическую систему, и сотни ампер электричества должны поступать в стартер.

Как работает впрыск и смазочная система?

Когда дело доходит ежедневного обслуживания автомобиля, Ваша первая забота, вероятно, состоит в проверке количества бензина в Вашем автомобиле. А как бензин попадает из топливного бака в цилиндры? Топливная система двигателя высасывает бензин из бака с помощью топливного насоса, который находится в баке, и смешивает его с воздухом так, чтобы надлежащая смесь воздуха и топлива могла протекать в цилиндры. Топливо поставляется в одном из трёх распространённых способов: карбюратор, впрыск топлива и система непосредственного впрыска топлива.

Карбюраторы на сегодняшний день сильно устарели, и их не помещают в новые модели автомобилей. В инжекторном двигателе нужное количество топлива впрыскивается индивидуально в каждый цилиндр либо прямо в впускной клапан (впрыск топлива) или непосредственно в цилиндр (непосредственный впрыск топлива).

Масло также играет важную роль. Идеально и правильно смазанная система гарантирует, что каждая подвижная часть в двигателе получает масло так, что она может легко перемещаться. Две главные части, нуждающиеся в масле - это поршень (а, точнее, его кольца) и любые подшипники, которые позволяют таким элементам, как коленчатый и другие валы, свободно вращаться. В большинстве автомобилей масло всасывается из масляного поддона масляным насосом, проходит через масляный фильтр для удаления частиц грязи, а затем брызгается под высоким давлением на подшипники и стенки цилиндра. Затем масло стекает в отстойник, где снова собирается, и цикл повторяется.

Система выпуска отработавших газов

Теперь, когда мы знаем о ряде вещей, которые мы положили (налили) в свой ​​автомобиль, давайте посмотрим на другие вещи, которые выходят из него. Система выпуска включает в себя выхлопную трубу и глушитель. Без глушителя Вы бы услышали звук тысяч маленьких взрывов из своей ​​выхлопной трубы. Глушитель гасит звук. Выхлопная система также включает в себя каталитический нейтрализатор, который использует катализатор и кислород, чтобы сжечь всё неиспользованное топливо и некоторые другие химические веществ в выхлопных газах. Таким образом, Ваш автомобиль соответствует определённым евростандартам по уровню загрязнения воздуха.

Что ещё есть, кроме всего вышеперечисленного в автомобиле? Электрическая система состоит из аккумулятора и генератора . Генератор подключен к двигателю ремнём и вырабатывает электроэнергию для зарядки аккумулятора. Аккумулятор выдаёт 12-вольтовый заряд электрической энергии, доступной ко всему в машине, нуждающемуся в электроэнергии (системе зажигания, магнитоле,

Современный двигатель внутреннего сгорания далеко ушел от своих прародителей. Он стал крупнее, мощнее, экологичнее, но при этом принцип работы, устройство двигателя автомобиля, а также основные его элементы остались неизменными.

Двигатели внутреннего сгорания, массово применяемые на автомобилях, относятся к типу поршневых. Название свое этот тип ДВС получил благодаря принципу работы. Внутри двигателя находится рабочая камера, называемая цилиндром. В ней сгорает рабочая смесь. При сгорании смеси топлива и воздуха в камере увеличивается давление, которое воспринимает поршень. Перемещаясь, поршень преобразует полученную энергию в механическую работу.

Как устроен ДВС

Первые поршневые моторы имели лишь один цилиндр небольшого диаметра. В процессе развития для увеличения мощности сначала увеличивали диаметр цилиндра, а потом и их количество. Постепенно двигатели внутреннего сгорания приняли привычный нам вид. Мотор современного автомобиля может иметь до 12 цилиндров.

Современный ДВС состоит из нескольких механизмов и вспомогательных систем, которые для удобства восприятия группируют следующим образом:

1. КШМ – кривошипно-шатунный механизм.
2. ГРМ – механизм регулировки фаз газораспределения.
3. Система смазки.
4. Система охлаждения.
5. Система подачи топлива.
6. Выхлопная система.

Также к системам ДВС относятся электрические системы пуска и управления двигателем.

КШМ – кривошипно-шатунный механизм

КШМ – основной механизм поршневого мотора. Он выполняет главную работу – преобразует тепловую энергию в механическую. Состоит механизм из следующих частей:

• Блок цилиндров.
• Головка блока цилиндров.
• Поршни с пальцами, кольцами и шатунами.
• Коленчатый вал с маховиком.

ГРМ – газораспределительный механизм

Чтобы в цилиндр поступало нужное количество топлива и воздуха, а продукты сгорания вовремя удалялись из рабочей камеры, в ДВС предусмотрен механизм, называемый газораспределительным. Он отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, через которые в цилиндры поступает топливо-воздушная горючая смесь и удаляются выхлопные газы. К деталям ГРМ относятся:

• Распределительный вал.
• Впускные и выпускные клапаны с пружинами и направляющими втулками.
• Детали привода клапанов.
• Элементы привода ГРМ.

ГРМ приводится от коленчатого вала двигателя автомобиля. С помощью цепи или ремня вращение передается на распределительный вал, который посредством кулачков или коромысел через толкатели нажимает на впускной или выпускной клапан и по очереди открывает и закрывает их

В зависимости от конструкции и количества клапанов на двигатель может быть установлен один или два распределительных вала на каждый ряд цилиндров. При двухвальной системе каждый вал отвечает за работу своего ряда клапанов - впускных или выпускных. Одновальная конструкция имеет английское название SOHC (Single OverHead Camshaft). Систему с двумя валами называют DOHC (Double Overhead Camshaft).

Во время работы мотора его детали соприкасаются с раскаленными газами, которые образуются при сгорании топливо-воздушной смеси. Чтобы детали двигателя внутреннего сгорания не разрушались из-за чрезмерного расширения при нагреве, их необходимо охлаждать. Охладить мотор автомобиля можно с помощью воздуха или жидкости. Современные моторы имеют, как правило, жидкостную схему охлаждения, которую образуют следующие части:

• Рубашка охлаждения двигателя
• Насос (помпа)
• Радиатор
• Вентилятор
• Расширительный бачок

Рубашку охлаждения двигателей внутреннего сгорания образуют полости внутри БЦ и ГБЦ, по которым циркулирует охлаждающая жидкость. Она отбирает избыточное тепло у деталей двигателя и относит его к радиатору. Циркуляцию обеспечивает насос, привод которого осуществляется с помощью ремня от коленчатого вала.

Термостат обеспечивает необходимый температурный режим двигателя автомобиля, перенаправляя поток жидкости в радиатор либо в обход него. Радиатор, в свою очередь, призван охлаждать нагретую жидкость. Вентилятор усиливает набегающий поток воздуха, тем самым увеличивая эффективность охлаждения. Расширительный бачок необходим современным моторам, так как применяемые охлаждающие жидкости сильно расширяются при нагреве и требуют дополнительного объема.

Система смазки ДВС

В любом моторе есть множество трущихся деталей, которые необходимо постоянно смазывать, чтобы уменьшить потери мощности на трение и избежать повышенного износа и заклинивания. Для этого существует система смазки. Попутно с ее помощью решается еще несколько задач: защита деталей двигателя внутреннего сгорания от коррозии, дополнительное охлаждение деталей мотора, а также удаление продуктов износа из мест соприкосновения трущихся частей. Систему смазки двигателя автомобиля образуют:

• Масляный картер (поддон).
• Насос подачи масла.
• Масляный фильтр с .
• Маслопроводы.
• Масляный щуп (индикатор уровня масла).
• Указатель давления в системе.
• Маслоналивная горловина.

Насос забирает масло из масляного картера и подает его в маслопроводы и каналы, расположенные в БЦ и ГБЦ. По ним масло поступает в места соприкосновения трущихся поверхностей.

Система питания

Система подачи для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от искры и от сжатия отличаются друг от друга, хотя и имеют ряд общих элементов. Общими являются:

• Топливный бак.
• Датчик уровня топлива.
• Фильтры очистки топлива – грубой и тонкой.
• Топливные трубопроводы.
• Впускной коллектор.
• Воздушные патрубки.
• Воздушный фильтр.

В обеих системах имеются топливные насосы, топливные рампы, форсунки подачи топлива, но в силу различных физических свойств бензина и дизельного топлива конструкция их имеет существенные различия. Сам принцип подачи одинаков: топливо из бака с помощью насоса через фильтры подается в топливную рампу, из которой попадает в форсунки. Но если в большинстве бензиновых двигателей внутреннего сгорания форсунки подают его во впускной коллектор мотора автомобиля, то в дизельных оно подается непосредственно в цилиндр, и уже там смешивается с воздухом. Детали, обеспечивающие очистку воздуха и поступление его цилиндры – воздушный фильтр и патрубки – тоже относятся к топливной системе.

Система выпуска

Система выпуска предназначена для отвода отработанных газов из цилиндров двигателя автомобиля. Основные детали, ее составляющие:

• Выпускной коллектор.
• Приемная труба глушителя.
• Резонатор.
• Глушитель.
• Выхлопная труба.

В современных двигателях внутреннего сгорания выхлопная конструкция дополнена устройствами нейтрализации вредных выбросов. Она состоит из каталитического нейтрализатора и датчиков, сообщающихся с блоком управления двигателем. Выхлопные газы из выпускного коллектора через приемную трубу попадают в каталитический нейтрализатор, затем через резонатор в глушитель. Далее через выхлопную трубу они выбрасываются в атмосферу.

В заключение необходимо упомянуть системы пуска и управления двигателем автомобиля. Они являются важной частью двигателя, но их необходимо рассматривать вместе с электрической системой автомобиля, что выходит за рамки этой статьи, рассматривающей внутреннее устройство двигателя.

Двигатели внутреннего сгорания - как именно они работают?

Двигатель внутреннего сгорания положил начало золотому веку автомобильной и транспортной отрасли. Создателем бензинового двигателя внутреннего сгорания был Карл Фридрих Бенц , а варианта с самовоспламенением - Рудольф Дизель. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания с тех пор существенно не изменился, но эти агрегаты стали намного эффективнее и надежнее. Как именно работает такой двигатель?

Принцип действия четырехтактного двигателя внутреннего сгорания

Большинство современных автомобилей имеют четырехтактные двигатели с искровым зажиганием .Они характеризуются тем, что поршень в них совершает четыре движения и эта работа называется циклом Отто .

Первый цикл - воздушная заслонка, и теперь поршень перемещается, позволяя всасывать смесь воздуха и топлива. Следующий этап – сжатие, благодаря которому топливо «сжимается» и топливно-воздушная смесь взрывается с помощью свечи зажигания.

Это создает рабочее явление, когда поршень снова отталкивается назад, и результирующая энергия приводит в движение коленчатый вал .После этого вал начинает вращаться, что приводит в движение трансмиссию.

Завершающий этап работ – продувка выхлопных газов. На этом этапе открывается выпускной клапан , и выхлопной газ выходит из цилиндра двигателя внутреннего сгорания. Затем цикл двигателя внутреннего сгорания начинается заново.

Принцип действия двухтактных двигателей

Рабочий цикл немного отличается у двухтактных двигателей, известных, например, по польским Trabant или Syrena, хотя аналогичные агрегаты устанавливались и на модели Saab или Suzuki в 1970-х годах.ХХ века.

В таком агрегате при движении поршня вниз из-за повышения давления выхлопной газ вытесняется за счет нагнетания топливной смеси. Поршень снова движется вверх, а затем сжимается и готовится к воспламенению.

Циклы двигателя Ванкеля

Двигатель внутреннего сгорания также является двигателем Ванкеля, которым славится модель Mazda RX-7. В таком агрегате также четыре такта работы, при этом поршень работает вращательно.Вращательное движение двигателя означает, что в его корпусе нет проблем с вибрациями, хотя, в частности, благодаря на потери тепла, высокий расход топлива и выброс большого количества выхлопных газов обычно не используется в автомобилях.

Если вы ищете специалистов, занимающихся обработкой двигателей внутреннего сгорания, обращайтесь в нашу компанию. Мы выполняем такие работы, как регенерация двигателей , шлифовка коленчатых валов и другие услуги, связанные с восстановлением этого типа агрегатов до их блеска.Если вы заинтересованы в такой помощи, пожалуйста, свяжитесь с нами.

.

Двигатель внутреннего сгорания, устройство и принцип работы. Термодинамические процессы

1. Общие сведения о двигателе внутреннего сгорания

Двигатель - энергетическое устройство, используемое для преобразования какого-либо другого вида энергии в механическую работу. В сравнении с тем, какой вид энергии мы учитываем при переходе на работу, различают тепловые, электрические, водяные и другие двигатели. Данная работа посвящена одной из тепловых машин. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания заключается в преобразовании химической энергии топлива внутри цилиндра в механическую работу.Это делается так, как описано: тепло, выделяющееся при сгорании топлива, является результатом огромного увеличения давления в цилиндре, расширяющиеся выхлопные газы смещают поршень, который заставляет коленчатый вал двигателя вращаться с помощью шатуна. Эти действия выполняются поршнями без остановок.

Огромную группу двигателей внутреннего сгорания составляют поршневые двигатели. В эту группу входят в основном двигатели с традиционным поршнем, а также с циркулирующим поршнем (двигатель Ванкеля).

Каждый из нас, кто владеет автомобилем, знает, сколько у такого автомобиля рабочий объем.Небольшая группа людей знает, что такое смещение на самом деле и откуда берется его ценность. В поршневом двигателе за каждый полный ход поршень дважды находится в крайнем положении. Положение, в котором поршень наиболее удален от коленчатого вала, называется верхней мертвой точкой, а момент, когда он приближается к коленчатому валу, называется нижней мертвой точкой. Движение между этими двумя положениями называется ходом поршня, а движение называется ходом.Полный рабочий объем цилиндра - это когда поршень находится в нижней мертвой точке, а камера сжатия - когда цилиндр находится в верхней мертвой точке. Рабочий объем – это разница между полным объемом цилиндра и объемом камеры сжатия. Приведенные ранее термины будут использоваться нами для правильной интерпретации работы двигателя.

2. Конструкция рассматриваемых двигателей

Все двигатели внутреннего сгорания сделаны из одних и тех же элементов, приспособленных только к конкретной задаче.Основным элементом двигателя является фюзеляж, в котором размещены цилиндры с поршнями, где происходит преобразование химической энергии в механическую. Кроме того, для эффективной работы двигателя используются различные типы систем, отвечающих за конкретные задачи. Различаем:

кривошипно-шатунная система - ее функция заключается в изменении возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала;

система газораспределения - маневрирует процессом наполнения цилиндров свежей топливно-воздушной смесью или только воздухом и опорожнением цилиндров отработавшими газами;

топливная система - благодаря ей в цилиндр подается смесь топлива и воздуха или отдельно топливо и воздух

система смазки - пополняет масло между взаимодействующими частями двигателя, с целью уменьшения сопротивления и трения; система охлаждения

– благодаря ей поддерживается наилучшая температура двигателя, что дает возможность экономичной эксплуатации;

система зажигания (используется только в двигателях с искровым зажиганием) - вызывает воспламенение смеси, состоит из механизма, вызывающего воспламенение искры;

пусковая система - используется для запуска двигателя, очень часто это электростартер.

3. Типы двигателей внутреннего сгорания

Эти двигатели классифицируются в соответствии с их различными характеристиками, которые коренным образом отличают один двигатель от другого. Сначала разделим двигатели по степени сжатия смеси в цилиндре. Разбивка следующая:

низкая компрессия,

дизель.

В двигателях с низкой степенью сжатия степень сжатия находится в пределах 6,5-11, а в дизелях 14-22. На самом деле на принадлежность к той или иной группе влияет способ воспламенения смеси.В двигателях с принудительным зажиганием в качестве топлива используется бензин или смесь бензина. Топливно-воздушная смесь всасывается в двигатель из карбюратора, а затем под действием искры сгорает. Двигатели с низкой степенью сжатия также могут называться (взаимозаменяемо): бензиновые, карбюраторные или искровые. Зажигание происходит автоматически на дизельных двигателях. Это сделано таким образом, что в цилиндр засасывается чистый воздух, который под действием сжатия нагревается до такой степени, что происходит автоматическое воспламенение топлива.Двигатели, работающие по такому принципу, называются дизельными двигателями.

Следующая классификация зависит от вида работ. Различают следующие двигатели:

двухтактные двигатели - рабочий ход в них соответствует каждому обороту коленчатого вала,

четырехтактные двигатели - рабочий ход соответствует двум оборотам коленчатого вала.

Следующая классификация — количество цилиндров. Мы различаем:

одноцилиндровый,

многоцилиндровый.

Однако по способу охлаждения мы делим двигатели на:

с воздушным охлаждением,

с жидкостным (обычно водяным) охлаждением.

Однако в зависимости от расположения клапанов различают:

нижний клапан,

верхний клапан.

4. Принцип действия двигателя с воспламенением от сжатия (дизеля).

Четырехтактные или двухтактные двигатели с воспламенением от сжатия, также известные как дизельные двигатели, характеризуются почти на 30% меньшим расходом топлива, более дешевым использованием и высокой надежностью. Главная их особенность в том, что в них нет свечи, вырабатывающей искру. Воспламенение топливной смеси происходит автоматически под действием высокого давления.Принцип работы такого двигателя делится на четыре такта и заключается в следующем:

1-й такт впуска - При движении поршня из верхнего максимального положения в сторону коленчатого вала в цилиндр всасывается очищенный воздух через открытый впускной клапан

2-й такт сжатия - когда поршень находится в нижнем максимальном положении, он меняет свое направление. При этом клапан подачи воздуха закрыт. Воздух сжимается до давления 3-4,5 МПа и, следовательно, нагревается до температуры 530-730°С.В конце этого такта, когда воздух полностью сжат, впрыскивается распыленное топливо, которое затем смешивается с воздухом, быстро испаряется и автоматически воспламеняется.

3.Рабочий ход - При сгорании температура и давление увеличиваются почти в три раза. Под таким высоким давлением поршень перемещается из верхнего максимального положения в нижнее максимальное положение. После этого работа выполняется, и двигатель может продолжать работать.Во время этого такта газы расширяются на весь цилиндр.

4. Такт выпуска - Заключительный этап работы двигателя заключается в открытии выпускного клапана, через который выхлопные газы выбрасываются за пределы двигателя. Поршень за это время перемещается из нижнего в верхнее максимальное положение. Когда поршень находится в верхнем положении, процесс начинает повторяться и происходит еще один такт впуска.

5. Четырехтактные двигатели с низкой степенью сжатия.

В четырехтактном карбюраторном двигателе смесь, произведенная в отдельной емкости - карбюраторе, всасывается в цилиндр во время такта впуска.Он состоит из пара и мельчайших капель топлива, смешанного с воздухом. При следующем такте эта смесь сжимается, ее давление и температура увеличиваются. В конце такта сжатия между электродами свечи зажигания проскакивает электрическая искра, воспламеняющая смесь. Пламя быстро распространяется по всему объему горения, давление газа повышается до 30-50 кг/см2, при этом температура находится в пределах 1800-25000С.

Рабочий ход и такт выпуска осуществляются в карбюраторном двигателе так же, как и в дизеле.

Нагрузка на карбюраторный двигатель нормируется количеством топливно-воздушной смеси, подаваемой в цилиндр. Состав смеси, т. е. соотношение количества топлива и воздуха, практически постоянен, что необходимо для воспламенения смеси от искры свечи.

6. Принцип работы двухтактного двигателя с искровым зажиганием.

Двухтактный двигатель с искровым зажиганием обычно используется в мотоциклах. Иногда он также используется для привода сельскохозяйственной техники с небольшим контрактом мощности.В двухтактном двигателе полный цикл работы выполняется за два хода поршня, то есть за один оборот коленчатого вала. Это возможно, когда картер двигателя используется для предварительного сжатия топливно-воздушной смеси.

Принцип работы двигателя показан на рисунке.

1. При движении поршня двигателя от НМТ к ВМТ в герметичном картере создается вакуум. Когда поршень выставляет поршень на окно впускного окна, соединенное с впускным коллектором, воздушно-топливная смесь, образующаяся в карбюраторе, всасывается в картер.

2-й В это время цилиндр сжимает груз, всосанный во время предыдущего рабочего цикла. Это такт сжатия. Незадолго до достижения поршнем ВМТ происходит воспламенение смеси и начинается рабочий такт. Поршень, перемещаясь от ВМТ к НМТ, закрывает впускное окно и вызывает предварительное сжатие смеси в картере.

В конце такта расширения поршень сначала открывает выпускное окно, позволяя выхлопным газам выйти из цилиндра, а затем проходное окно, соединяющее цилиндр с картером.Смесь, предварительно сжатая в картере, теперь течет по проходному каналу, который занимает цилиндр двигателя и выталкивает остаток отработавших газов в выпускной канал. называли так наз. промывка цилиндра. Она заканчивается, в этот момент поршень снова двинется вверх и закроет вначале проходное окно, а затем и окно выхлопного тракта. В этот момент смесь сжимается в цилиндре. Затем в картере создается вакуум. При очередном движении поршня к ВМТ его нижняя кромка открывает окно впускного канала и смесь поступает в картер, необходимый для следующего цикла работы.

7. Принцип работы двигателей с циркулирующим поршнем.

Циркуляционный поршневой двигатель был построен Феликсом Ванкелем в 1960 году и назван в честь его фамилии. Двигатель был назван двигателем Ванкеля. Он имеет совершенно другую конструкцию, чем другие приводные агрегаты.Его большим преимуществом является снятие веса кривошипно-шатунной системы, что делает двигатель намного легче. Треугольный поршень совершает планетарное движение относительно корпуса двигателя и может быть разделен на три рабочие камеры.

За один полный оборот поршня в каждой рабочей камере совершается четыре изменения объема, что соответствует четырем тактам четырехтактного двигателя.

Каждое из рабочих пространств поочередно соединено с входным каналом, обеспечивающим процесс всасывания смеси. По мере того, как поршень продолжает движение, объем камеры уменьшается, сжимая смесь. В конце сжатия смесь воспламеняется от электрической искры. Сжатые газы давят на поршень, заставляя его вращаться.Емкость камеры последовательно увеличивается, и когда поршень открывает окно выпускного окна, сжатые газы выходят в атмосферу. После открытия впускного канала в камеру поступает свежая смесь, и цикл повторяется заново.

8. Сравнение двигателей внутреннего сгорания, их применение

Дизельные двигатели более экономичны, чем двигатели низкого давления. Разовый расход топлива в двигателях с низкой степенью сжатия равен примерно 250 Г/кмч, в то время как в дизелях расходуется всего ок.200G/кмч. Что касается наших условий, то мы также должны учитывать разницу в ценах на топливо. К недостаткам особенностей дизельного двигателя относятся затрудненный запуск, необходимость использования точного и очень дорогого оборудования для впрыска, более прочная и тяжелая конструкция и меньшая мощность, которую двигатель может получить при том же рабочем объеме. Все это способствовало тому, что двигатели с воспламенением от сжатия все шире и чаще широко применялись в сельскохозяйственных тракторах и большегрузных автомобилях, с насосами, компрессорами, комбайнами и везде, где расход топлива имеет огромное влияние на цену эксплуатации.Четырехтактные карбюраторные двигатели в настоящее время используются для привода легковых и грузовых автомобилей, электрогенераторов и т. д. Двухтактные двигатели, к сожалению, менее экономичны, чем четырехтактные, и речь идет о 400 г топлива на 1 км час. Бензиновые двухтактные карбюраторные двигатели с картерной загрузкой применяются в мопедах, мотоциклах, массовых автомобилях, а также для запуска крупных дизелей, ввиду малой мощности и малого расхода топлива в час.Самыми большими преимуществами двухтактных двигателей низкого давления являются, прежде всего, низкая цена и несложная эксплуатация.

9. Детали двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания, кроме основных частей, имеет также дополнительные системы, гарантирующие его правильную работу. Общее описание этих систем приведено в п.2.

Блок двигателя - конструктивный элемент, составляющий ядро, основание, соединяющий остальные части воедино и воспринимающий нагрузки, действующие на детали машины.

Головка блока цилиндров — часть двигателя внутреннего сгорания, закрывающая внутреннюю часть одного или нескольких цилиндров сверху и соединенная с блоком цилиндров шпильками. Головки цилиндров изготавливаются в виде чугунных отливок или из алюминиевых сплавов. Детали конструкции головки блока цилиндров зависят от типа двигателя, способа охлаждения, системы газораспределения и привода, формы камер сгорания и многих других факторов.

Коленчатый вал - вращающаяся часть поршневого двигателя, к которой крепятся шатуны, передающие энергию возвратно-поступательного движения поршней.Шатуны вала с числом, равным числу цилиндров (рядное и оппозитное расположение), половине числа цилиндров (v-образное расположение) или числу рядов цилиндров (звездообразное расположение), смещены параллельно оси вала на расстояние равной половине хода поршня. Крутящий момент снимается с коленчатого вала для привода колес автомобиля, воздушного винта самолета и т. д.

Система газораспределения представляет собой комплекс устройств, используемых для управления наполнением и опорожнением цилиндров сгорания. В двигателях внутреннего сгорания используются фазы газораспределения: поршневая (в двухтактных двигателях), золотниковая (когда-то популярная, сейчас почти полностью устарела) и газораспределительная (весьма распространенная).Фазы газораспределения двигателя можно разделить на: низкоклапанные, верхнеклапанные и смешанные (применяются очень редко, впускные клапаны расположены в головке, выпускные — в блоке цилиндров). Очень распространенный механизм газораспределения с верхним расположением клапанов состоит из распределительного вала, приводимого в движение от коленчатого вала двигателя с помощью цепи или зубчатого ремня, клапанов и толкателей, штоков толкателей и рычагов, обеспечивающих передачу движения от кулачков к клапанам. В настоящее время ведутся работы по использованию электромагнитного срабатывания клапана.

Карбюратор, иначе карбюратор, - совокупность машин и механизмов в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием, основной задачей которых является получение, регулирование состава и дозирование определенной топливно-воздушной смеси в зависимости от нагрузки и оборотов двигателя.

По направлению потока воздуха различают карбюраторы:

1) дождевой (нижний всасывание), очень распространен, поток воздуха сверху вниз,

2) верхний всасывание, поток воздуха снизу вверх,

3) горизонтальный (боковой всасывание), поток воздуха горизонтальный.

В последнее время часто можно встретить т.н. инжекторные карбюраторы, являющиеся промежуточным решением между карбюратором и впрыском топлива.

Впрыск топлива - система питания двигателя внутреннего сгорания, которая подает определенную, строго сжатую порцию жидкого топлива непосредственно в цилиндр (непосредственный впрыск), во впускной тракт каждого цилиндра (многоточечный непрямой впрыск) или во впускной коллектор (одноточечный непрямой впрыск). Незаменим в дизельных и газотурбинных двигателях, очень часто используется в искровом зажигании.

.

Как это работает? Т. 7: двигатель внутреннего сгорания

Нашим средневековым предкам движущаяся машина могла казаться магическим творением. Однако принцип работы двигателя внутреннего сгорания не имеет ничего общего с магией.

В автомобилях чаще всего используется четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием - то есть такой, в котором поршень совершает четыре движения, а реакция сгорания топлива вызывается искрой.

Движения поршня называются Цикл Отто, названный в честь его изобретателя Николауса Отто.Они заставляют машину двигаться. О чем этот процесс? Вкратце: топливо всасывается в цилиндр и сгорает. Полученная энергия передается на трансмиссию, а выхлопные газы удаляются. Все это делается с огромной скоростью и в относительно небольших масштабах. Однако этого объяснения нам недостаточно, поэтому давайте еще немного углубимся в детали.

Как питается автомобиль?

Первый из четырех ходов поршня является дроссельным. Поршень движется внутри герметичного цилиндра, втягивая в него смесь воздуха и топлива.Смесь подается в цилиндр системой впрыска, в которой также используется небольшой поршень. Он проталкивает через узкое сопло небольшие порции топлива, в результате чего они в виде тумана попадают в цилиндр.

Второй ход — сжатие. Поршень, находящийся теперь глубоко в цилиндре, начинает двигаться наружу, в результате чего поступившее топливо «сжимается». Затем свеча зажигания генерирует искру, и смесь взрывается.

Третий ход - работа. Взрыв толкает поршень обратно в цилиндр.Поскольку поршень соединяется с коленчатым валом с помощью шатуна особой формы, его работа заставляет вал вращаться. Говоря человеческим языком: отодвинутый назад поршень приводит в движение вал, который начинает вращаться. Таким образом, энергия, вырабатываемая взрывом, может передаваться на трансмиссию, а водитель может использовать сцепление и коробку передач для управления ускорением.

Четвертое движение — выдох. В конце цикла Отто открывается клапан, через который из цилиндра выводятся оставшиеся продукты сгорания.Затем поршень снова движется наружу. Добавим, что за подачу воздуха и отвод выхлопных газов наружу отвечает не сам цилиндр, а система газораспределения, т. е., проще говоря, зубчатый ремень, зубчатое колесо или вал с выступающими элементами, который вращается и открывает или закрывает соответствующие клапаны в соответствующие моменты.

После завершения четвертого хода процесс повторяется. Другая порция смеси всасывается, сжимается, взрыв вызывает отталкивание поршня и движение коленчатого вала, оставшиеся газы выбрасываются.И так далее, пока не доберемся до места назначения. Все это делается очень быстро — вал вращается от десятка до ста раз в секунду.

Источник фото: © Public domain

Что еще есть в двигателе?

Цилиндры, коленчатый и распределительный вал размещены в чугунном корпусе. Также стоит упомянуть маховик. Правда, коленчатый вал совершает только одно движение поршня (работу), а сам поршень совершает четыре. Сжатие особенно проблематично, так как требует много энергии, что снижает скорость вращения вала.Для его плавной работы используется маховик весом около 10 кг, поддерживающий обороты двигателя своим импульсом.

Двигатель прогревается во время работы и используется охлаждающая жидкость. Теплоноситель течет по разным каналам. Это решает термостат, т.е. устройство, открывающее или закрывающее заданный путь под воздействием температуры. Моторное масло, с другой стороны, необходимо для уменьшения трения, возникающего при движении многочисленных компонентов. Кстати, он так же, как и охлаждающая жидкость, поглощает часть тепла, выделяемого двигателем.

Фото: © Imotorhead64, Wikimedia Commons

Прототип дизельного двигателя

Также имеются такие детали, как головка блока цилиндров, поддон и масляный насос; можно упомянуть детали конструкции кривошипно-шатунного механизма, или то, что точное управление этим сложным механизмом теперь осуществляется с помощью компьютера... но это детали, которые не очень интересны и не нужны для понимания того, как работает двигатель .

Чем бензиновый двигатель внутреннего сгорания отличается от дизельного двигателя?

Изобретение Рудольфа дизельного двигателя представляет собой дизельный двигатель, в котором не используется свеча зажигания для создания искры, воспламеняющей порцию топлива.Подробнее: он вообще не использует искру. Он загорается автоматически. Топливо воспламеняется в основном за счет высокой степени сжатия смеси — намного выше, чем в бензиновом двигателе — и частично за счет свечи накаливания, выполняющей роль нагревателя.

Какой двигатель лучше? У всех есть преимущества и недостатки. Дизель потребляет меньше топлива и более устойчив к влаге, но конструкция тяжелее, громче и дороже в производстве. Более того, хотя дизельный двигатель сжигает меньше топлива, его выхлопные газы примерно в двадцать раз более токсичны.

.90 000 Автомобильный двигатель – устройство и работа 9000 1

Двигатель — сердце каждого автомобиля. Благодаря его работе машина движется по бездорожью. Надлежащий уход за двигателем и его компонентами гарантирует правильную работу и долгий срок службы.

ФИЛЬТРЫ

Фильтровальная система автомобиля состоит из:

• Фильтр масляный - обеспечивает смазывающие свойства масла, циркулирующего в двигателе. Его задача – обеспечить чистоту масла, продлевая тем самым срок службы отдельных узлов двигателя.Основные задачи и масляный фильтр:
  • Удаляет из циркулирующего в двигателе масла фрикционные частицы, образующиеся при нормальной работе двигателя и возникающие в результате износа его отдельных компонентов.
  • Участвует в процессе охлаждения двигателя.
  • Удерживает масло при остановленном двигателе.
• Воздушный фильтр - задачей которого является удаление частиц пыли из воздуха, всасываемого двигателем.
  • Обработка воздуха, подаваемого в двигатель.
  • Влияние на улучшение характеристик автомобиля и снижение расхода топлива.
  • Удаление твердых частиц, которые при попадании в двигатель могут поцарапать кольца.
• Топливный фильтр - который выполняет две задачи, т.е. удаляет примеси из топлива, а в дизельных автомобилях дополнительно удаляет воду из дизельного топлива.
• Салонный фильтр - это не взаимодействующий с двигателем элемент, но его задача очень важна.Основные задачи пыльцевого фильтра:
  • Очистка воздуха, поступающего в салон автомобиля снаружи.
  • Удаление твердых частиц, пыльцы и других загрязняющих веществ, что повышает эффективность кондиционирования воздуха.

Свечи

Свечи подразделяются на:

• Свечи зажигания (свечи зажигания) - применяются в бензиновых двигателях, задачей которых является создание искры, которая используется для воспламенения топливно-воздушной смеси в двигателе.
• Свечи накаливания - которые используются в дизельных двигателях. Их задача – правильно прогреть камеру сгорания, в которой дизельное топливо самовоспламеняется.

Хронометраж

ГРМ — это механическая система, управляющая работой двигателя. Состоит из:

• Распредвал - это вал с кулачками, расположенный над отдельными клапанами. Вращение распределительного вала заставляет клапаны регулярно подталкиваться к цилиндру, что аналогично открытию и закрытию клапанов.
• коленчатый вал - превращает возвратно-поступательное движение поршней во вращательное за счет поворота маховика двигателя и распределительного вала.
• Ремень ГРМ - обеспечение вращения распределительного вала благодаря зубьям, приводящим в движение шкив. Ремень ГРМ, в свою очередь, приводится в движение коленчатым валом, расположенным в нижней части двигателя.
• натяжные ролики - для правильного движения ремня ГРМ.
• Натяжной ролик - задачей которого является правильное натяжение ремня на всех оборотах двигателя.

Охлаждение

При работающем двигателе при сгорании выделяется большое количество тепла. Поэтому в каждом автомобиле есть система охлаждения двигателя. Двигатель может охлаждаться как жидкостью, так и воздухом. В настоящее время большинство автомобилей оснащены системой жидкостного охлаждения, в состав которой входят:

• Радиатор - который является основным элементом системы охлаждения, в котором охлаждается охлаждающая жидкость двигателя.
• Вентилятор радиатора - поддерживающий процесс охлаждения, особенно при высоких температурах на улице или при стоянке автомобиля с работающим двигателем.
• Водяные насосы - Отвечают за подачу охлаждающей жидкости в соответствующие места в двигателе.
• Охлаждающая жидкость - задача которой отбирать тепло от работающего двигателя и отводить его наружу. Кроме того, задачей охлаждающей жидкости является защита двигателя от замерзания зимой и от коррозии системы охлаждения.

Муфта

Задача муфты плавно включать или выключать привод между двигателем и коробкой передач. Это позволяет переключать передачи и регулировать скорость автомобиля. Сцепление состоит из диска сцепления, нажимного и упорного подшипника.

.

Четырехтактный двигатель - конструкция, эксплуатация

DMP и GMP, т.е. устройство и работа четырехтактного двигателя

И бензиновые, и дизельные агрегаты используют четыре рабочих такта. Чтобы хорошо понять этот процесс, необходимо расшифровать приведенные выше аббревиатуры, т.е. DMP и GMP. Во-первых, это нижняя мертвая точка поршня. Двигается возвратно-поступательно и при маркировке максимального расстояния от головы маркируется DMP. С другой стороны, ВМТ для 4-тактного двигателя и любого другого определяет верхнюю мертвую точку поршня. Это точка, в которой элемент достигает своего верхнего положения и кратчайшего расстояния между низом и головкой. Эти точки имеют решающее значение для начала и окончания определенных рабочих ходов. Стоит объяснить их один за другим.

4-тактный двигатель - дроссель

Первая из указанных стадий работы четырехтактного двигателя начинается при возвращении поршня из ВМТ в нижнюю часть камеры сгорания. Затем открывается впускной клапан, через который в цилиндр подается топливно-воздушная смесь (или только воздух в случае дизельного топлива). Такт всасывания продолжается до тех пор, пока поршень не достигнет НМТ. За счет быстрого возвратно-поступательного движения создается давление, что вызывает засасывание вышеназванного смеси.

4-тактный двигатель - Компрессия

Появляется сразу после кормления грудью. Поршень от НМТ находится на пути к ВМТ и при обратном ходе впускные клапаны закрыты. Предотвращает попадание воздушно-топливной смеси обратно во впускную систему.Под давлением поршня в четырехтактном двигателе смесь сильно сжимается на 90% от своего первоначального объема. Воспламенение происходит до достижения минимального значения объема. На практике это происходит при 5 градусах поворота коленчатого вала перед ВМТ. Цель этой процедуры состоит в том, чтобы сжечь смесь, как только поршень превысит ВМТ.

4-тактный двигатель - эксплуатация

При зажигании поршень отталкивается назад к коленчатому валу с силой почти 5 тонн. Все клапаны находятся в закрытом положении, и благодаря зажиганию и генерируемой энергии можно вращать кривошипно-поршневую систему и приводить в движение колеса автомобиля. Еще до достижения DMP рабочий цикл завершается.

4-тактный двигатель - Выхлоп

В 4-тактных двигателях такт выпуска выполняется до того, как поршень начинает двигаться назад к ВМТ. Нерасширившиеся газы выпускаются через выпускные клапаны и покидают камеру сгорания.Их остатки удаляются при достижении возврата в ВМТ и, как только он достигается, повторяется 4-тактный цикл.

Двигатель внутреннего сгорания четырехтактный бензиновый и дизельный

Как вы уже знаете, конструкция 4-тактного двигателя аналогична в плане искрового зажигания и воспламенения от сжатия. Однако на такте впуска в камеру сгорания поступает только воздух. Во время сжатия в цилиндр впрыскивается воздух, который воспламеняется сжатым воздухом из-за резкого увеличения температуры.Свеча зажигания не задействована, так как дизельное топливо не воспламеняется от искры. Как видите, четырехтактный двигатель может иметь несколько иную конструкцию. В настоящее время на рынке представлены 4-тактные двигатели с управляемым опережением зажигания, регулируемым опережением впрыска, форкамерами и многократным впрыском обедненной и богатой смесей за один рабочий цикл. Все, чтобы сделать четырехтактные двигатели еще мощнее и экологичнее.Конечно, в будущем появятся еще более совершенные конструкции, обеспечивающие беспрецедентные возможности.

.

Untitled Document

Только 75 лет спустя Джеймс Уатт успешно использовал водяной пар для привода поршня в паровой машине, положив начало промышленной революции.

Следующий этап в создании двигателя внутреннего сгорания был отмечен Этьеном Ленуаром, построившим газовый двигатель в 1860 году. В этом двигателе светящийся газ воспламенялся от электричества, которое смещало поршень. Конечно, этот двигатель не работал ровно, как сегодняшние силовые агрегаты.Однако зажигание было автоматическим и машина развивала мощность 2 киловатта.

От этой конструкции до 4-тактного двигателя Отто было недалеко. А этот работал совсем иначе: тише, плавнее, быстрее, эффективнее и экономичнее всех машин, созданных до него.

Первый автомобиль появился в 19 веке! В 1886 году Карл Бенц снял тяги с лафета и заменил их рулевым колесом типа
. на велосипеде.Трехколесная машина была оснащена бензиновым двигателем над осью заднего колеса. Так родился «запатентованный автомобиль».

Рудольф Дизель разработал двигатель с несколько измененным принципом работы. Его целью было создание еще более эффективной машины, основанной на общей концепции двигателя внутреннего сгорания. В 1893 году он получил патент на конструкцию «двигателя с воспламенением от сжатия».

Дизельный двигатель работает так же, как двигатель Отто, за исключением того, что топливно-воздушная смесь не воспламеняется от свечи зажигания.
Здесь всасываемый воздух сжимается под таким огромным давлением (отсюда и другое название этой машины: «дизель»), что нагревается до очень высокой температуры. Теперь, если в цилиндр впрыснуть топливо, температура воспламенит его сама.

Первым дизельным автомобилем MAN был одноцилиндровый гигант объемом почти 20 литров, развивавший мощность 15 кВт при 172 об/мин. В 1936 году Mercedes впервые применил дизель в серийном легковом автомобиле.

С самого начала был параллельный двухтактный двигатель. Конструкция двухтактного двигателя намного проще, чем у четырехтактного. Здесь 2 штриха «делаются» за один. Нет клапанов, пропускающих воздух в цилиндр и выхлопные газы. Все основано на вырезанных в стенках поршня и цилиндра каналах, управляющих газообменом. Родиной автомобилей, оснащенных двухтактными двигателями, была Германия (DKW до 1966 года, Trabant и Wartburg до 1989 года).Тем не менее мотоциклы и газонокосилки до сих пор оснащаются такими двигателями, хотя от них отказываются из-за требований к чистоте выхлопных газов.

Феликс Ванкель написал свою собственную главу в истории автомобилестроения. Его «роторно-поршневой двигатель» не был так популярен, но дизайн продолжает очаровывать. В 1953 году Ванкелю удалось убедить NSU, крупнейшего в то время производителя мотоциклов в мире, убедить его в своей идее. в 1964 году на дороги вышла первая машина с этим двигателем — NSU Wankelspider.

Три года спустя на рынке появился легендарный NSU Ra 80, автомобиль, который прославил свой вращающийся поршневой двигатель. Тогда говорили, что двигатель Ванкеля блестяще сочетает в себе недостатки двухтактного и четырехтактного двигателя, но эта экзотическая конструкция до сих пор используется в автомобилях Mazda, и она действительно хороша, безотказна и экологична.

В наш век автомобильная техника развивалась чрезвычайно стремительно.Выброс ядовитых веществ в выхлопных газах сводится к нулю и
переработка и сохранение природных ресурсов являются фундаментальными аспектами эволюции двигателей сегодня.

.

История презентации двигателя внутреннего сгорания. Двигатель. История создания. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания (сокращенно двигатель внутреннего сгорания) — тип двигателя, тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива (обычно жидкого или газообразного углеводородного топлива), сжигаемого в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Несмотря на то, что двигатели внутреннего сгорания относятся к относительно несовершенному типу тепловых двигателей (громкий шум, токсичные выбросы, меньший ресурс), в силу своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические батареи), двигатели внутреннего сгорания очень распространенный, напримерв транспорте.

История двигателей внутреннего сгорания В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл осветительный газ. В 1799 году он получил патент на использование и способ получения осветительного газа путем сухой перегонки дерева или угля. Это открытие имело большое значение, прежде всего, для развития светотехники. Очень быстро во Франции, а затем и в других европейских странах газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогими свечами. Однако осветительный газ годился не только для освещения.

Патент на конструкцию газового двигателя. В 1801 году Лебон запатентовал конструкцию газового двигателя. Принцип работы этой машины был основан на известном свойстве открытого им газа: его смесь с воздухом взрывалась при воспламенении, выделяя большое количество тепла. Продукты горения быстро расширялись, оказывая на них сильное давление окружающей среды. Создав правильные условия, высвободившуюся энергию можно использовать в интересах человека.Двигатель Лебона имел два компрессора и смесительную камеру. Один компрессор должен был накачивать в камеру сжатый воздух, а другой — сжатый легкий газ от газогенератора. Затем газовоздушная смесь поступала в рабочий цилиндр, где воспламенялась. Двигатель был двухстороннего действия, то есть рабочие камеры работали попеременно с обеих сторон поршня. В основном Лебон вынашивал идею двигателя внутреннего сгорания, но в 1804 году он умер, не успев воплотить свое изобретение в жизнь.

Жан Этьен Ленуар В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать эффективный газовый двигатель для освещения.Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровозом. Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому инженеру Жану Этьену Ленуару. Во время работы на гальваническом заводе Ленуару пришла в голову идея, что топливно-воздушная смесь в газовом двигателе может воспламеняться от электрической искры, и он решил построить двигатель на основе этой идеи. Ленуар не добился немедленного успеха.После того, как все детали были закончены и собраны, машина долго работала и остановилась, потому что поршень расширился от нагрева и заклинил в цилиндре. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, предусмотрев систему водяного охлаждения. Однако вторая попытка взлета также оказалась неудачной из-за плохого хода поршня. Ленуар завершил свой проект системой смазки. Только после этого двигатель заработал.

Август Отто В 1864 году было выпущено более 300 таких двигателей разной мощности.Разбогатев, Ленуар перестал работать над улучшением своей машины, и это предопределило ее судьбу – ее вытеснил с рынка более совершенный двигатель, созданный немецким изобретателем Августом Отто. В 1864 году он получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил контракт с богатым инженером Лангеном на эксплуатацию этого изобретения. Вскоре была создана компания «Отто и компания». На первый взгляд, двигатель Отто был шагом назад по сравнению с двигателем Ленуара.Цилиндр стоял вертикально. Сбоку над цилиндром располагался вращающийся вал. К нему вдоль оси поршня прикреплена рейка, соединенная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разреженное пространство и всасывалась смесь воздуха и газа. Затем смесь загорелась. Ни Отто, ни Ланген не обладали достаточными познаниями в электротехнике и отказались от электрического зажигания.Они зажигались открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возросло примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объем газа увеличивался, а давление уменьшалось. При подъеме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала находился под давлением газа, затем по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разряжение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. Это была главная оригинальная находка Отто.Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, а когда давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной клапан и поршень своей массой вытеснял отработавшие газы. Благодаря более полному расширению продуктов сгорания КПД этого двигателя был намного выше, чем у двигателя Ленуара, и достигал 15 %, то есть превосходил КПД лучших паровых машин того времени.

Поскольку двигатели Отто были почти в пять раз эффективнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом.В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч. Отто усердно работал над улучшением их дизайна. Вскоре рейку заменили на кривошипную рейку. Но самое известное из его изобретений произошло в 1877 году, когда Отто получил патент на новый четырехтактный двигатель. По сей день этот цикл лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство. Четырехтактный цикл был величайшим техническим достижением Отто.Однако вскоре выяснилось, что за несколько лет до своего изобретения французский инженер Бо де Рош описал точно такой же принцип работы двигателя. Группа французских промышленников оспорила патент Отто в суде. Суд счел их доводы убедительными. Права Отто по его патенту были значительно сокращены, включая отмену его монополии на четырехтактный цикл. Хотя конкуренты начали выпускать четырехтактные двигатели, разработанная в течение многих лет модель Otto по-прежнему оставалась лучшей, и спрос на нее не прекращался.До 1897 г. было выпущено около 42 000 таких двигателей различного рабочего объема. Однако использование в качестве топлива легкого газа значительно сузило модельный ряд первых двигателей внутреннего сгорания. Количество осветительных и газовых установок было незначительным даже в Европе, а в России их было всего две - в Москве и Петербурге.

Поиск нового топлива Поэтому поиски нового топлива для ДВС не прекращались. Некоторые изобретатели пытались использовать пары жидкого топлива в качестве газа.В 1872 году американец Брайтон попытался использовать для этой цели керосин. Однако керосин плохо испарялся, и Брайтон перешел на более легкий нефтепродукт — бензин. Однако для того, чтобы двигатель на жидком топливе мог успешно конкурировать с газовым двигателем, необходимо было создать специальное устройство для испарения бензина и получения горючей смеси с воздухом. Брайтон в том же 1872 году изобрел один из первых так называемых «испарительных» карбюраторов, но он не работал удовлетворительно.

Бензиновый двигатель Рабочий бензиновый двигатель появился только десять лет спустя. Его изобрел немецкий инженер Юлиус Даймлер. Он много лет работал в компании Otto и был членом ее правления. В начале 1980-х он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто холодно отреагировал на предложение Даймлера. Тогда Даймлер и его друг Вильгельм Майбах в 1882 году приняли смелое решение, они покинули компанию Otto, приобрели небольшую мастерскую недалеко от Штутгарта и приступили к работе над своим проектом.Задача, стоявшая перед Даймлером и Майбахом, была непростой: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень легким и компактным, но в то же время достаточно прочным для перемещения экипажа. Даймлер рассчитывал получить прибавку мощности за счет увеличения частоты вращения вала, но для этого нужно было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году первый бензиновый двигатель загорелся от горячей полой трубы, открытой к цилиндру. Первая модель бензинового двигателя предназначалась для стационарной промышленной установки.

Процесс испарения жидкого топлива в первых бензиновых двигателях оставлял желать лучшего. Поэтому изобретение карбюратора произвело настоящую революцию в конструкции двигателей. Его создателем является венгерский инженер Донат Банки. В 1893 году он запатентовал реактивный карбюратор, который стал прообразом всех современных карбюраторов. В отличие от своих предшественников, Бэнкс предложил не испарять бензин, а распылять его в воздухе. Это обеспечивало его равномерное распределение по цилиндру, а само испарение происходило в цилиндре под действием теплоты сжатия.Для обеспечения распыления бензин всасывался в потоке воздуха через дозирующую форсунку, а смесь поддерживалась постоянной за счет поддержания постоянного уровня бензина в карбюраторе. Поток был выполнен в виде одного или нескольких отверстий в трубке, размещенных перпендикулярно потоку воздуха. Для поддержания давления был предусмотрен небольшой бак с поплавком, который удерживал уровень на заданной высоте, так что количество всасываемого бензина было пропорционально количеству поступающего воздуха. Первые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и для увеличения мощности двигателя обычно увеличивали объем цилиндра.Потом стали добиваться этого за счет увеличения количества цилиндров. В конце 19 века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала 20 века стали популярны четырехцилиндровые двигатели.

Состав Поршневые двигатели Камера сгорания представляет собой цилиндр, в котором химическая энергия топлива преобразуется в механическую энергию, которая преобразуется от возвратно-поступательного движения поршня во вращение посредством кривошипно-шатунного механизма. В зависимости от вида используемого топлива их делят на: Топливно-воздушная смесь бензина готовится в карбюраторе и затем во впускном коллекторе или во впускном коллекторе с помощью распыляющих форсунок (механических или электрических) или непосредственно в цилиндра с помощью распылительных форсунок, затем смесь подается в цилиндр, сжимается, а затем воспламеняется искрой, проскакивающей между электродами свечи.Дизельное специальное дизельное топливо, впрыскиваемое в цилиндр под высоким давлением. Горючая смесь образуется (и сразу сгорает) непосредственно в цилиндре при впрыске порции топлива. Смесь воспламеняется высокотемпературным сжатым воздухом в баллоне.

Газовый двигатель, сжигаемый в качестве топлива Углеводороды, обычно газообразные: Сжиженные газовые смеси хранятся в баллоне под давлением насыщенных паров (до 16 атм). Испаряемая в испарителе жидкая фаза или газовая фаза смеси постепенно теряет давление в газовом редукторе примерно до атмосферного давления и всасывается двигателем во впускной коллектор через газовоздушный смеситель или впрыскивается во впускной коллектор с помощью электрические форсунки.Зажигание происходит от искры, проскакивающей между электродами свечи. Сжатый природный газ хранится в баллоне под атмосферным давлением. Конструкция энергоустановок аналогична энергосистемам на сжиженном газе, отличие заключается в отсутствии испарителя. Генераторный газ – это газ, который получают путем преобразования твердого топлива в газообразное. В качестве твердого топлива используются:

CoalPeatWood Газодизель Основная часть топлива готовится как в одном из типов газовых двигателей, но воспламеняется не от электрической свечи, а от воспламенительной порции дизельного топлива, впрыскиваемого в цилиндр, аналогично дизелю двигатель.Роторно-поршневой Комбинированный двигатель внутреннего сгорания, представляющий собой сочетание поршневой (роторно-поршневой) и пластинчатой ​​машины (турбины, компрессора), в котором обе машины участвуют в осуществлении рабочего процесса. Примером комбинированного ДВС является поршневой двигатель с газотурбинным наддувом (турбонаддувом). RCV — двигатель внутреннего сгорания, газораспределительная система которого реализована благодаря вращению цилиндра. Цилиндр совершает вращательное движение, проходя попеременно через впускной и выпускной патрубки, а поршень совершает возвратно-поступательные движения.

Дополнительные агрегаты, необходимые для двигателей внутреннего сгорания Недостатком двигателя внутреннего сгорания является то, что он выдает большую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому основными атрибутами двигателя внутреннего сгорания являются коробка передач и стартер. Только в определенных случаях (например, в самолетах) можно отказаться от сложной трансмиссии. Постепенно идею берет гибридный автомобиль, в котором двигатель всегда работает оптимально. Также нужна топливная система ДВС (для сборки топливной смеси) и выхлопная система (для выхлопных газов).

слайд 2

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — тип двигателя, тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива (обычно жидкого или газообразного углеводородного топлива), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Несмотря на то, что двигатели внутреннего сгорания являются весьма несовершенным типом тепловых двигателей (низкий КПД, высокий уровень шума, токсичные выбросы, меньший ресурс), в силу своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические батареи), внутреннее сгорание двигатели очень широко распространены, т.е.в транспорте.

слайд 3

Типы ДВС

Поворотный поршень

слайд 4

Бензин

Топливно-воздушную смесь готовят в карбюраторе, затем во впускном коллекторе или впускном коллекторе с распылителями (механическими или электрическими) или непосредственно в цилиндре с распылителями, после чего смесь подают в цилиндр, сжимают и затем воспламеняется искрой, скользящей между электродами свечи.

слайд 5

Дизель

В цилиндр под высоким давлением впрыскивается специальное дизельное топливо. Смесь воспламеняется высоким давлением и, следовательно, температурой в камере.

слайд 6

Газ

Двигатель

, сгорающий как топливо Углеводороды, газообразные при нормальных условиях: сжиженные газовые смеси - хранятся в баллоне под давлением насыщенных паров (до 16 атм). Испаряемая в испарителе жидкая фаза или газовая фаза смеси постепенно теряет давление в газовом редукторе примерно до атмосферного давления и всасывается двигателем во впускной коллектор через газовоздушный смеситель или впрыскивается во впускной коллектор с помощью электрические форсунки.Зажигание происходит от искры, проскакивающей между электродами свечи. сжатые природные газы - хранятся в баллоне под давлением 150-200 атм. Конструкция энергоустановок аналогична энергосистемам на сжиженном газе, отличие заключается в отсутствии испарителя. Генераторный газ - газ, полученный путем преобразования твердого топлива в газ. Используются следующие виды твердого топлива: уголь торф древесина

Направляющая 7

Вращающийся поршень

В результате вращения в камере сгорания многоплоскостного ротора динамически образуются объемы, в которых происходит нормальная циркуляция ДВС.Схема

Направляющая 8

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания

Схема работы цилиндров 4-тактного двигателя, цикл Отто. вход2. компрессия 3. рабочий цикл 4-й выпуск

Направляющая 9

Роторный двигатель внутреннего сгорания,

Цикл двигателя Ванкеля: впуск (синий), сжатие (зеленый), ступень мощности (красный), выпуск (желтый) Ротор с зубчатым колесом вращается как бы вокруг зубчатого колеса. При этом его края скользят по поверхности цилиндра и отсекают переменные объемы камер в цилиндре.

Направляющая 10

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

Дуплексный цикл. в двухтактном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще. Выхлопная система со сжатым зажиганием и впрыском топлива

слайд 11

Дополнительные узлы, необходимые для двигателей внутреннего сгорания

Недостатком двигателя внутреннего сгорания является то, что он выдает большую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому основными атрибутами двигателя внутреннего сгорания являются коробка передач и стартер. Только в определенных случаях (например, в самолетах) можно отказаться от сложной трансмиссии.Кроме того, двигатели внутреннего сгорания нуждаются в топливной системе (для подачи горючей смеси) и выхлопной системе (для выхлопных газов).

слайд 12

Пуск двигателя внутреннего сгорания

Мост электростартера Удобный способ. При пуске двигатель питается от электродвигателя (на картинке - схема вращения простого электродвигателя), питается от аккумулятора (После пуска аккумулятор заряжается от генератора, приводимого в движение основным двигателем).Но у него есть один существенный недостаток: чтобы провернуть коленвал на холодном двигателе, особенно зимой, нужен большой пусковой ток.

Двигатели внутреннего сгорания

Учебный центр «ОНИКС» 90 116

Устройство с двигателем внутреннего сгорания

1 - головка блока цилиндров;

2 - цилиндр;

3 - поршень;

4 - поршневые кольца;

5 - палец поршневой;

7 - коленчатый вал;

8 - маховик;

9 - кривошип;

10 - распределительный вал;

11 - кулачок распределительного вала;

12 - рычаг;

13 - клапан;

14 - Свеча зажигания

Верхнее конечное положение поршня в цилиндре называется верхней мертвой точкой (ВМТ)

90 115 90 120 Параметры двигателей внутреннего сгорания 90 121

Самое нижнее положение поршня в цилиндре называется нижней мертвой точкой.

90 115 90 120 Параметры двигателей внутреннего сгорания 90 121

Расстояние, пройденное поршнем от одной мертвой точки до другой, называется

ход S .

90 115 90 120 Параметры двигателей внутреннего сгорания 90 121

Объем 90 120 В 90 121 90 120 от 90 121 над поршнем расположен в м.т., наименование 90 115 объем камеры сгорания 90 116

90 115 90 120 Параметры двигателей внутреннего сгорания 90 121

Vol 90 120 V 90 121 90 120 P над поршнем в н.м. т. называется

полнообъемный цилиндр .

90 115 90 120 Параметры двигателей внутреннего сгорания 90 121

Vol VR, высвобождаемый поршнем при его движении от см в нм, называется рабочий объем цилиндра .

90 115 90 120 Параметры двигателей внутреннего сгорания 90 121

Объем цилиндра

Где: D- диаметр цилиндра;

S — ход поршня.

90 115 90 120 Параметры двигателей внутреннего сгорания 90 121

Полный рабочий объем

90 115 90 120 В 90 121 90 116 90 115 90 120 С 90 121 + В 90 116 90 115 90 120 ч 90 121 = В 90 116 90 115 90 120 нет 90 121 90 116

90 115 90 120 Параметры двигателей внутреннего сгорания 90 121

Степень сжатия

90 115 90 120 Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания 90 121

4-тактный

2-тактный

двигатель .

Первый ход - 90 116 90 115 Впуск 90 116 90 115.

Поршень движется от m к m, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разрежение 0,7-0,9 кгс/см и в цилиндр поступает горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха.

90 120 Температура смеси на входе

90 120 75-125°C. 90 121

Рабочий цикл 4-тактного карбюраторного двигателя 90 116 90 115 .

Второй ход - 90 116 90 115 сжатие 90 116 90 115 90 120.

Поршень движется от н.м. вмт оба клапана закрыты. Давление и температура рабочей смеси увеличиваются, достигая конца хода соответственно 90 121

90 120 9-15 кгс/см 90 121 90 120 2 90 121 90 120 и 35О-50°С. 90 121

Рабочий цикл 4-тактного карбюраторного двигателя 90 116 90 115 .

Третье измерение - удлинение, которое равно рабочему ходу .

В конце такта сжатия происходит воспламенение рабочей смеси от электрической искры, смесь быстро сгорает. Максимальное давление при горении достигает 30-50 кгс/см 90 121 90 120 2 и температура 2100-2500°С. 90 121

Рабочий цикл 4-тактного карбюраторного двигателя 90 116 90 115 .

Четвертый удар - выпуск

Ход поршня от

Н.м. от до дюймов.м.т., выпускной клапан открыт. Выхлопные газы выбрасываются в атмосферу из цилиндра. Процесс выброса происходит при давлении выше атмосферного. В конце цикла давление в баллоне падает до 1,1-1,2 кгс/см 2 , а температура падает до 70О-800°С.

4-х тактный карбюраторный двигатель двигатель .

Раздельная вихревая камера камеры сгорания

Камеры сгорания дизеля

Раздельная камера предварительного сгорания

Камеры сгорания дизеля

Частично разделенная камера сгорания

Камеры сгорания дизеля

Неразделенная камера сгорания

Установка заслонки экрана

Устройство тангенциального канала

винтовой канал

Способы создания вихревого заряда на входе

Шнековый канал

Принцип работы дизельный двигатель .

двигатель .

Работа двухтактного карбюраторного двигателя .

создание ..

История создания

Этьен Ленуар (1822-1900)

стадии разработки ДВС:

1860 Этьен Ленуар изобрел первый двигатель на легком газе

.

1862 Альфонс Бо де Роша предложил идею четырехтактного двигателя. Однако осуществить свою идею ему не удалось.

1876 Николаус Август Отто создает четырехтактный двигатель Roche.

1883 Daimler предложил конструкцию двигателя, который мог бы работать как на газе, так и на бензине

Карл Бенц изобрел самоходный трехколесный велосипед на основе технологии Daimler.

Двигатели внутреннего сгорания играли ведущую роль до 1920 года. бригады на паровой и электрической тяге стали редкостью.

Август Отто (1832-1891)

Карл Бенц

История создания

Трехколесный велосипед, изобретенный Карлом Бенцем

Принцип действия

Четырехтактный двигатель

Четырехтактный карбюраторный двигатель Внутреннее сгорание осуществляется за 4 хода поршня (такт), то есть за 2 оборота коленчатого вала.

Есть 4 цикла:

1 такт - впуск (горючая смесь из карбюратора поступает в цилиндр)

2 тактный - компрессионный (клапаны закрыты и смесь сжимается, в конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой и топливо сгорает)

3-тактный - рабочий такт (тепло, получаемое при сгорании топлива, преобразуется в механическую работу)

4-тактный выпуск (выхлопные газы вытесняются поршнем)

Принцип действия

Двухтактный двигатель

Существует также двухтактный двигатель внутреннего сгорания.Рабочий цикл карбюраторного двухтактного двигателя внутреннего сгорания происходит за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала.

1 мера 2 мера

На практике мощность двухтактного двигателя внутреннего сгорания с карбюратором часто не только не превышает мощность четырехтактного, но даже меньше. Это связано с тем, что значительную часть хода (20-35%) совершает поршень при открытых клапанах

Эффективность двигателя

КПД двигателя внутреннего сгорания низкий и составляет примерно 25% - 40%.Максимальный эффективный КПД самых передовых двигателей внутреннего сгорания составляет примерно 44%. Именно поэтому многие ученые пытаются повысить КПД, а также мощность самого двигателя.

Способы увеличения мощности двигателя:

Использование многоцилиндровых двигателей

Использование специального топлива (правильное соотношение и тип смеси)

Замена деталей двигателя (правильных размеров) компонентов в зависимости от типа двигателя)

Устранение части теплопотерь за счет смещения места сгорания топлива и подогрева рабочего тела внутри цилиндра

Эффективность двигателя

Степень сжатия

Одной из важнейших характеристик двигателя является его степень сжатия, которая определяется следующим образом:

эВ2В1

, где V2 и V1 — это тома в начале и в конце сжатия.С увеличением степени сжатия повышается начальная температура горючей смеси в конце такта сжатия, что способствует более полному ее сгоранию.

Варианты двигателей внутреннего сгорания

Двигатели с внутренним зажиганием

Компоненты главного двигателя

Структура ясного представителя ДВС -

карбюраторный двигатель

Каркас двигателя (картер, головки цилиндров, крышки коренных подшипников, масляный поддон)

механизм движения (поршни, шатуны, коленчатый вал, маховик)

Механизм газораспределения (распределительный вал, толкатели, тяги, коромысла)

слайд 1

5

Slide Описание:

Slide 2

5 Slide 3

16

Slide 4000316

Slide Описание:

Slide 5

Slide Описание:

Слайд 6

августа

августа

г. август. Более 300 таких двигателей различных смещений.Разбогатев, Ленуар перестал работать над улучшением своей машины, и это предопределило ее судьбу – ее вытеснил с рынка более совершенный двигатель, созданный немецким изобретателем Августом Отто. В 1864 году он получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил контракт с богатым инженером Лангеном на эксплуатацию этого изобретения. Вскоре была создана компания «Отто и компания». На первый взгляд, двигатель Отто был шагом назад по сравнению с двигателем Ленуара.Цилиндр стоял вертикально. Сбоку над цилиндром располагался вращающийся вал. К нему вдоль оси поршня прикреплена рейка, соединенная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разреженное пространство и всасывалась смесь воздуха и газа. Затем смесь загорелась. Ни Отто, ни Ланген не обладали достаточными познаниями в электротехнике и отказались от электрического зажигания.Они зажигались открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возросло примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объем газа увеличивался, а давление уменьшалось. При подъеме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала находился под давлением газа, затем по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разряжение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. Это была главная оригинальная находка Отто.Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, а когда давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной клапан и поршень своей массой вытеснял отработавшие газы. Благодаря более полному расширению продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем у двигателя Ленуара, и достигал 15 %, т. е. превосходил КПД лучших паровозов того времени.

Slide 7

Описание слайда:

Slide 8

Описание слайда:

Поиск нового двигателя сгорания топлива остановилось.Некоторые изобретатели пытались использовать пары жидкого топлива в качестве газа. В 1872 году американец Брайтон попытался использовать для этой цели керосин. Однако керосин плохо испарялся, и Брайтон перешел на более легкий нефтепродукт — бензин. Однако для того, чтобы двигатель на жидком топливе мог успешно конкурировать с газовым двигателем, необходимо было создать специальное устройство для испарения бензина и получения горючей смеси с воздухом. Брайтон в том же 1872 году изобрел один из первых так называемых «испарительных» карбюраторов, но он не работал удовлетворительно.

Slide 9

Slide Описание:

Slide 10

Slide Описание:

15 Slide 12

Слайд Описание:

Slide 13

Slide Описание:

Слайд 14

слайд .

---

Смотрите также

• 
  Сколько может проработать двигатель без масла
• 
  Какие есть марки автомобилей
• 
  Как сделать авто печку
• 
  Надо ли заливать масло в фильтр при замене масла
• 
  Подушка в авто под шею
• 
  Как восстановить фары от помутнения своими руками без полировки
• 
  Полироль для машины
• 
  Машина с крыльями на значке название
• 
  Дорожные знаки учить
• 
  Как заряжать автомобильный аккумулятор зарядным устройством дома правильно
• 
  Учиться на автоэлектрика