Принцип работы двигателя внутреннего сгорания, устройство ДВС

Виды моторов

В транспортных средствах используются три типа двигателей:

  • поршень
  • вращающийся поршень
  • газовая турбина

Первая версия двигателей пользуется большой популярностью. Некоторые модели автомобилей оснащены четырехтактными поршневыми двигателями. Такая популярность связана с тем, что такие агрегаты дешевле, имеют небольшой вес и подходят для использования практически в любой машине, независимо от производства.

Говоря простым языком, двигатель автомобиля — это особый механизм, способный изменять тепловую энергию, преобразовывая ее в механическую энергию, что позволяет обеспечить работу многих элементов конструкции автомобиля, а также его систем.

Изучить принцип работы двигателя не составит труда. Например, поршневые двигатели внутреннего сгорания делятся на двухтактные и четырехтактные. Четырехтактные двигатели названы потому, что за один рабочий цикл одного элемента поршень перемещается четыре раза (такты). Подробнее о том, что такое столбцы, рассказано ниже.

Электрооборудование

Он снабжает это оборудование электричеством в бортовую сеть автомобиля, включая систему зажигания. Это оборудование также используется для запуска двигателя. Он состоит из аккумулятора, генератора, стартера, жгута проводов, всевозможных датчиков, контролирующих работу и состояние двигателя.

В этом весь прибор двигателя внутреннего сгорания. Хотя он постоянно совершенствуется, принцип его действия не меняется, совершенствуются только отдельные узлы и механизмы.

Цилиндро-поршневая группа

Этот узел состоит из гильз цилиндров, поршней, поршневых колец и пальцев. Именно в этой группе происходит процесс горения и передача энергии, выделяющейся для преобразования. Горение происходит внутри гильзы, которая с одной стороны закрыта головкой блока, а с другой — поршнем. Сам поршень может перемещаться внутри гильзы.

Для обеспечения максимального уплотнения внутри гильзы используются эластичные ленты, предотвращающие утечку смеси и продуктов сгорания между стенками гильзы и поршнем.

Поршень подвижно соединен с шатуном с помощью пальца.

Устройство мотора

Прежде чем взяться за принцип работы, следует сначала разобраться, как устроен силовой агрегат и что входит в его конструкцию. Поскольку наиболее популярными считаются поршневые агрегаты, будет рассматриваться только такое устройство. К основным деталям можно отнести:

  1. Цилиндры, образующие отдельный блок
  2. Головка блока ГРМ
  3. Кривошипный механизм

Последний приводит в движение коленчатый вал, заставляя его вращаться. Механизм передает валу энергию, полученную движущимся поршнем, который меняет положение за несколько циклов. Движение поршня регулирует тепловую энергию, вырабатываемую при сгорании топлива.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

невозможно представить и организовать движение силового агрегата без установленных внутри него механизмов. Так, например, ремень ГРМ изменяет положение клапанов, благодаря чему можно обеспечить плавную подачу топлива, впуская и выпуская определенные составы. Установлена ​​система аспирации новых газов и сброса отработанных.

Работа двигателя возможна только при одновременной работе всех деталей, механизмов и других элементов, входящих в конструкцию. Кроме того, с ними должны безупречно работать следующие системы:

  • зажигание, основная роль которого заключается в воспламенении топлива,
  • также содержащие воздух;
  • вход, регулирующий своевременную подачу воздуха внутрь баллона;
  • топливо, благодаря которому можно обеспечить подачу топлива на сжигание и дальнейшую работу транспорта;
  • система смазки, снижающая износ трущихся деталей конструкции в процессе их эксплуатации;
  • выхлопные, за счет действия которых можно удалять выхлопные газы, в результате чего их токсичность снижается.

Также имеется система охлаждения, которая регулирует температуру внутри агрегата и обеспечивает ее оптимальную температуру.

Тип топлива

Также следует помнить об октановом числе топлива, используемого в различных типах двигателей внутреннего сгорания.

Чем выше октановое число топлива, тем выше степень сжатия, что приводит к увеличению КПД двигателя внутреннего сгорания.

Но есть и двигатели, для которых повышение октанового числа выше установленного производителем приведет к преждевременному выходу из строя. Это может произойти при сгорании поршней, разрушении колец и засорении камер сгорания.

Завод имеет собственное минимальное и максимальное октановое число, для чего требуется двигатель внутреннего сгорания.

Блок цилиндров

Теперь о самом устройстве ДВС. Основа любой установки — блок цилиндров. В нем и на нем расположены все компоненты.

Конструктивные особенности блока зависят от определенных условий: количества цилиндров, их расположения, способа охлаждения. Количество цилиндров, которые объединяются в один блок, может варьироваться от 1 до 16. Кроме того, блоки с нечетным числом цилиндров встречаются редко, из выпускаемых в настоящее время двигателей можно встретить только одно- и трехцилиндровые агрегаты. Большинство агрегатов имеют одинаковое количество цилиндров: 2, 4, 6, 8 и реже 12 и 16.

цилиндрический блок

Четыре блока цилиндров

Силовые установки от 1 до 4 цилиндров обычно имеют рядные цилиндры. Если количество цилиндров больше, они располагаются в два ряда с определенным углом положения одного ряда относительно другого, так называемые силовые установки с V-образным расположением цилиндров. Такая компоновка позволила уменьшить размер блока, но при этом их изготовление сложнее, чем поточная компоновка.

восьмицилиндровый блок

Блок цилиндров восьмой

Есть еще один тип блока, в котором цилиндры расположены в два ряда под углом друг к другу 180 градусов. Эти двигатели называют боксерами. В основном они встречаются на мотоциклах, хотя есть автомобили с таким типом трансмиссии.

Но условие количества цилиндров и их расположения не является обязательным. Есть 2- и 4-цилиндровые двигатели с V-образными или оппозитными цилиндрами, а также 6-цилиндровые рядные двигатели.

На электростанциях используются два типа охлаждения: воздушное и жидкостное. От этого зависит конструктивная особенность блока. Агрегат с воздушным охлаждением меньше по размеру и проще по конструкции, поскольку цилиндры в его конструкцию не входят.

Блок жидкостного охлаждения более сложный, в его конструкцию входят цилиндры, а сверху на блоке с цилиндрами расположена рубашка охлаждения. Внутри него циркулирует жидкость, отводя тепло от цилиндров. В этом случае блок вместе с рубашкой охлаждения образуют единое целое.

Сверху блок накрывается специальной пластиной — головкой (головкой). Это один из компонентов, обеспечивающих замкнутое пространство, в котором происходит процесс горения. Его конструкция может быть простой, без включения дополнительных механизмов, или сложной.

Рабочий цикл ДВС

Основной мотоциклетный цикл предполагает выполнение четырех основных прогонов. Именно о них и пойдет речь далее по тексту.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания

Первый такт: впуск

Начальный: движение кулачков, которые являются частью конструкции распределительного вала. Они меняют воздействие на впускной клапан, заставляя его открываться.

Кроме того, вслед за открытым клапаном поршень выходит из своего положения. Деталь постепенно перемещается из верхнего положения в нижнее. Воздух внутри цилиндра за счет уменьшения пространства поршнем становится более разреженным, так что приготовленная рабочая смесь может попасть.

После этого поршень начинает воздействовать на коленчатый вал через шатун, в результате чего вал поворачивается на 180 градусов. Сам поршень уже достиг своего нижнего критического положения, и с этого момента начинается второй ход.

Второй такт: сжатие

Он предполагает дальнейшее сжатие смеси внутри цилиндра. Впускной клапан закрывается, и поршень меняет направление, двигаясь вверх. Из-за уменьшения пространства воздух начинает сжиматься и рабочая смесь начинает нагреваться. Когда заканчивается второй запуск, включается система зажигания. Его основное предназначение — подавать электрический заряд на свечу зажигания для образования искры. Именно эта искра воспламеняет сжатую смесь топлива и воздуха, вызывая ее возгорание.

Отдельно стоит рассмотреть способ воспламенения топлива в дизельном двигателе внутреннего сгорания. Как только сжатие завершается, тонко распыленное дизельное топливо начинает поступать через сопло в камеру. После этого горючее вещество смешивается с воздухом внутри, из-за чего происходит возгорание.

Что касается стандартного топливно-карбюраторного двигателя, коленчатый вал успевает сделать полный оборот во втором такте.

Третий такт: рабочий ход

Третий удар называется рабочим ударом. Оставшиеся после сгорания смеси газы начинают толкать поршень, перемещая его вниз. Полученная деталью энергия передается коленчатому валу и снова поворачивается, но уже на пол-оборота.

Четвертый такт: выпуск

Четвертый удар — выброс оставшихся газов. Когда ход только начинается, кулачок меняет положение, на этот раз выпускной клапан, открывая его. Это способствует началу движения поршня вверх, в результате чего выхлопные газы начинают выходить из цилиндра.

примечательно, что на современных моделях автомобилей ДВС комплектуются не одним цилиндром, а несколькими. Благодаря их слаженной работе гарантировано лучшее функционирование двигателя и систем машин. В этом случае в каждом цилиндре одновременно выполняется несколько ходов. Так, например, в одном цилиндре рабочий ход идет полным ходом, а во втором коленчатый вал совершает только один оборот. Аналогичный дизайн также:

  • устраняет лишние вибрации;
  • уравновешивает силы, действующие на коленчатый вал;
  • организует бесперебойную работу двигателя.

Из-за своей компактности, многоцилиндровые двигатели делают не рядными, а V-образными. Существует также форма оппозитных двигателей, которые часто встречаются на автомобилях Subaru. Это решение позволяет сэкономить много места под капотом.

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипный механизм, входящий в конструкцию двигателя, преобразует возвратно-поступательное движение поршня в гильзе во вращательное движение коленчатого вала. Главный элемент этого механизма — коленчатый вал. Он имеет подвижное соединение с блоком цилиндров. Это соединение обеспечивает вращение вала вокруг оси.

кривошипно-шатунный механизм
К одному концу вала прикреплен маховик. Работа маховика заключается в дальнейшей передаче крутящего момента от вала. Поскольку у 4-тактного двигателя при полезном действии только пол-оборота — один рабочий ход на два оборота коленчатого вала, остальное требует обратного действия, которое выполняет маховик. Обладая значительной вращающейся массой, благодаря своей кинетической энергии он обеспечивает запуск колен вала во время подготовительных мероприятий.

Устройство маховика

По окружности маховика имеется зубчатое кольцо, с помощью которого заводится силовая установка.

С другой стороны вала находится шестерня привода масляного насоса и газораспределительного механизма, а также фланец для фиксации шкива.

Этот механизм также включает в себя шатуны, которые передают мощность от поршня к коленчатому валу и наоборот. Соединение с шатунным валом также подвижное.

Поверхности блока цилиндров, колен вала и шатунов в местах шарниров не соприкасаются напрямую, между ними находятся подшипники скольжения — гильзы.

Механизм смазки

Назначение механизма — снабжение деталей силовой установки количеством масла, необходимого для создания защитной пленки на поверхностях. Использование жидкости снижает влияние силы трения в точках контакта деталей, удаляет продукты износа, защищает агрегат от коррозии и уплотняет узлы и механизмы. Система смазки состоит из:

  • Картер двигателя Контейнер, в который помещается, хранится и охлаждается смазочный материал. Для нормальной работы двигателя важно соблюдать необходимый уровень масла, поэтому поддоны оснащены щупом для проверки.
  • Масляный насос двигателя Механизм, который перекачивает жидкость из картера двигателя и направляет масло в точки, требующие смазки. Нефть движется по магистралям.
  • Элемент масляного фильтра Назначение детали для очистки масла от циркулирующих в двигателе примесей и продуктов износа. Элемент меняют каждый раз при смене масла, так как работа сказывается на износе механизма.
  • Маслоохладитель двигателя Назначение механизма, отбор лишнего тепла из системы смазки. Поскольку масло отводит тепло от перегретых поверхностей, само масло также подвержено перегреву. Особенность смазочного механизма, обязательное использование вне зависимости от модели используемого ДВС. Это происходит по той причине, что на сегодняшний день нет более эффективного метода защиты двигателя.

Система смазки:

Система смазки маслом

Современные двигатели внутреннего сгорания, типы и принципы работы

Автомобильный рынок предлагает множество различных типов двигателей, созданных по известному нам принципу.

Сейчас мы привыкли рассматривать карбюраторный двигатель как классический, который обычно устанавливается на ВАЗ 2106. Что примечательно, создал наш соотечественник Огнеслав Костович. Произошло это в 1880 году или вскоре после этого. На данный момент точной информации об этом нет. Однако это был первый шаг к появлению того, что мы привыкли считать обычным двигателем внутреннего сгорания с карбюратором.

Двигатель стал более производительным. Используя эту разработку, немцы Daimler и Maybach (теперь эти имена известны всем автомобилистам) создали облегченный вариант бензинового карбюраторного двигателя. Первый двигатель такого типа был получен не от автомобиля из Германии, а от мотоцикла.

Принцип работы ДВС

Вспомогательные системы

В устройство автомобильного двигателя входят дополнительные контуры, отвечающие за подачу топлива, смазку и охлаждение агрегата, а также за отвод выхлопных газов. От правильного функционирования этих агрегатов во многом зависит время работы двигателя, поэтому разберем их более подробно.

Газораспределение

Механизм газораспределения управляет движением впускных и выпускных клапанов, в состав агрегата входят:

  • распредвал;
  • сами клапаны;
  • клапанные приводы;
  • блок синхронизации.

Раз

Зажигание

Зажигание нужно только для бензиновых силовых агрегатов: поскольку топливо внутри цилиндров этих агрегатов не может воспламениться само по себе, требуется искра.

Система зажигания
Детали двигателя внутреннего сгорания, отвечающие за работу системы зажигания.

Схема работы и устройство системы зажигания ДВС:

  • От аккумуляторной батареи (а при работающем двигателе — от генератора) напряжение поступает на катушку зажигания.
  • Накопление энергии (катушка) преобразует ее в ток, достаточный для возникновения разряда.
  • Распределитель распределяет ток по бронепроводам на каждый цилиндр. (В новых машинах это происходит под управлением электронного блока управления).

Включить

Топливоподача

Хотя принцип зажигания смеси на бензиновых и дизельных двигателях разный, в остальном схема топливного тракта для них одинакова:

  1. Из бензобака топливо закачивается в топливопровод.
  2. Кроме того, топливо через различные фильтры попадает в смесительный узел, карбюратор или форсунку, где обогащается воздухом.
  3. Состав попадает в свечи зажигания или форсунки и оттуда попадает в камеру цилиндра (на бензиновых двигателях внутреннего сгорания топливо сначала подается во впускной коллектор).

Система карбюратора

В бензиновых двигателях с системой впрыска топливо подается через форсунку, которая распыляет его в выхлопную трубу, где топливо смешивается с кислородом.

На автомобилях с дизельным двигателем топливо и кислород подаются отдельно. Топливо под высоким давлением впрыскивается из форсунок, а воздух поступает через газораспределительный механизм.

Бензиновые двигатели с прямым впрыском работают аналогично дизельным двигателям.

Смазка

Система смазки позволяет снизить силу трения, защитить металл от разрушения, отвести лишнее тепло и удалить продукты сгорания. Узел состоит из:

  • маслопроводы;
  • фильтр;
  • радиатор масляного охлаждения;
  • масляный стаканчик;
  • масляный насос, который подает смазку из поддона в рециркуляцию.

Система смазки

Охлаждение

Компоненты трансмиссии нагреваются до чрезвычайно высоких температур, поэтому их необходимо охлаждать, чтобы избежать повреждения или деформации деталей. На относительно простых устройствах (скутерах или мопедах) температура двигателя падает из-за набегающего потока воздуха, но для мощных автомобильных двигателей этого недостаточно. У них отдельный контур, по которому течет теплоноситель:

  • Радиатор состоит из множества труб, по которым жидкость охлаждается за счет теплопередачи.
  • Вентилятор направляет воздушный поток к радиатору, улучшая теплопередачу.
  • Водяной насос циркулирует и непрерывно подает охлажденную жидкость в самые горячие зоны.
  • Термостат отвечает за переключение потока между внешним и внутренним кругом.

Система жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания
Система жидкостного охлаждения.

Сначала жидкость движется по внутреннему контуру. Термостат срабатывает, когда он нагревается до заданного порога (обычно около 90 °), после чего переключает поток на внешний круг (через радиатор).

Механизм выпуска

Механизм предназначен для удаления выхлопных газов и снижения шума при работе двигателя. Он состоит из следующих компонентов:

  • Выпускной коллектор двигателя Набор трубок из жаропрочного материала, так как они первыми контактируют с горячими газами, выходящими из камеры сгорания. Коллектор гасит вибрации и переносит газы дальше в трубу;
  • Шланг двигателя Всасывающий шланг предназначен для приема газов и их дальнейшей транспортировки по системе. Материал, из которого изготовлена ​​деталь, отличается высокой термостойкостью.
  • Резонатор Устройство, которое разделяет газы и снижает их скорость.
  • Катализатор Устройство очистки и нейтрализации газов.
  • Глушитель двигателя. Бак со встроенными перегородками снижает шум, перенаправляя выхлопные газы.

Выхлопная система двигателя:

Система вытяжки

Принцип работы двигателя

Независимо от конструкции ДВС сохраняется общий принцип работы, основанный на том, что поршни под действием энергии расширяющегося газа в камерах цилиндров движутся прямо, с вращением выходного коленчатого вала. От него вращательное движение передается через трансмиссию на ходовые колеса или другие приводы.

Более подробно, как работает двигатель внутреннего сгорания, показано на примере двух- и четырехтактных систем.

Принцип работы двухтактного двигателя

Двухтактный двигатель работает в следующей последовательности:

  • поршень начинает движение снизу вверх, в начале цикла оставаясь в нижней мертвой точке — после сжатия топливовоздушной смеси он воспламеняется с зажиганием в максимально верхнем положении;
  • во время сгорания поршень толкается вниз, открывая выпускной клапан, благодаря которому продукты сгорания выпускают камеру.

Двухтактный двигатель

Описанный цикл повторяется в том же порядке с одновременным всасыванием и сжатием. Когда поршень движется вверх, воздух втягивается в подпоршневое пространство, проходя через канал в часть над поршнем, после достижения верхней мертвой точки.

Двухтактные двигатели внутреннего сгорания получили ограниченное применение. Такие силовые установки ставятся на небольшие механизмы: мотороллеры и мопеды, моторные лодки и легкие лодки, газонокосилки.

Принцип работы четырехтактного двигателя

Полный цикл четырехтактного двигателя состоит из следующих отдельных фаз:

  • впускной — при движении поршня вниз, от нижней мертвой точки; в начале спуска срабатывает впускной клапан, открывая доступ топливовоздушной смеси (или исключительно воздушной, при непосредственном впрыске); в камере сгорания создается необходимое давление (возможна дополнительная подача воздуха, при наличии турбонагнетателя);
  • сжатие — при достижении самой низкой точки поршень поднимается; воздухозаборник закрывается и камера сжимается до критической отметки давления с распыленным топливом в объеме над поршнем;
  • рабочий ход — при максимальном уменьшении объема камеры сгорания топливо воспламеняется самопроизвольно (для дизельного двигателя) или от искры подаваемой свечи зажигания (для бензинового двигателя); расширенный газ перемещает поршень в нижнюю мертвую точку;
  • выпуск — с открытием выпускного клапана и вытеснением дымовых газов из камеры поршнем, при возврате в верхнюю мертвую точку.

Четырехтактный двигатель

При общем количестве тактов — четыре, только один включает достижение полезной работы при движении поршня под действием расширяющихся газов в камере сгорания. Остальные три такта несут дополнительную нагрузку с новым впрыском топлива, созданием необходимого давления и выхлопными газами.

Учитывая способ его работы, в конце цикла коленчатый вал остановится, когда система достигнет равновесия. Но вращение продолжает маховик, придающий коленчатому валу инерцию, с последующим повторением описанных шагов.

Такой двигатель устанавливается на самое современное оборудование: автомобили, тракторы и самоходные машины, железнодорожные локомотивы, компрессоры и насосы и другие агрегаты.

Сравнивая двух- и четырехтактные двигатели внутреннего сгорания, важно учитывать, что первые отличаются большой компактностью. Но КПД у двухтактных моделей ниже, чем у четырехтактных, поэтому их использование ограничено.

Как работает двухтактный мотор

выше было сказано, что поршневые двигатели делятся на 4-тактные и 2-тактные. Принцип работы второго немного отличается от описанного выше. Да и само устройство такого агрегата намного проще предыдущей конструкции. В двухтактном агрегате в цилиндре всего два окна — впускное и выпускное. Второй находится чуть выше первого, и сейчас мы объясним, для чего он нужен.

В начале первого хода поршень, ранее перекрывавший впускное окно, начинает движение вверх, в результате чего закрывает впускное окно для топлива. При этом поршень продолжает опускаться, что приводит к сжатию рабочей смеси. Как только деталь достигает нужного положения, на свече зажигания образуется первая искра, и образованная смесь немедленно воспламеняется. В этот момент окно ввода уже открывается. Пропустить очередную порцию топлива и воздуха, продолжая работу механизма.

Начало второго хода характеризуется изменением направления движения поршня: он начинает двигаться вниз. На него действуют газы, пытаясь расширить доступное пространство. Поршень движется, открывая впускное окно, а оставшиеся после сгорания смеси газы уходят, пропуская внутрь новую порцию топлива.

Часть рабочей смеси также покидает цилиндр через открытый выпускной клапан. Таким образом, становится понятно, почему двухтактным двигателям требуется столько топлива.

Система питания

Эта система обеспечивает подготовку топлива к его дальнейшей подаче в цилиндры. Конструкция этой системы зависит от топлива, используемого двигателем. Главный из них — это топливо, отделенное от нефти, с разными фракциями: бензин и дизельное топливо.

Бензиновые двигатели имеют два типа топливных систем: карбюраторную и инжекторную. В первой системе формирование смеси осуществляется в карбюраторе. Он дозирует и подает топливо в проходящий через него воздушный поток, затем эта смесь подается в цилиндры. Такая система состоит из топливного бака, топливных магистралей, вакуумного топливного насоса и карбюратора.

топливная система двигателя

Система карбюратора

То же самое и в инъекционных машинах, но их дозировка более точная. Кроме того, топливо в форсунках добавляется к воздушному потоку уже во впускном коллекторе через форсунку. Эта форсунка распыляет топливо, обеспечивая лучшее смесеобразование. Система впрыска состоит из бака, расположенного внутри него насоса, фильтров, топливопроводов и топливной рампы с форсунками, установленными на впускном коллекторе.

В дизельных двигателях компоненты топливной смеси подаются отдельно. Газораспределительный механизм только через клапаны подает воздух в цилиндры. Топливо в цилиндры подается отдельно, через форсунки и под высоким давлением. Эта система состоит из бака, фильтров, топливного насоса высокого давления (ТНВД) и форсунок.

Разница между дизельным двигателем и бензиновым двигателем

В последнее время появились системы впрыска, работающие по принципу дизельной топливной системы — инжектор с непосредственным впрыском.

Система удаления выхлопных газов обеспечивает удаление продуктов сгорания из цилиндров, частичную нейтрализацию вредных веществ и снижение шума при удалении выхлопных газов. Он состоит из выпускного коллектора, резонатора, катализатора (не всегда) и глушителя.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Обладая разнообразием конструктивных решений, устройство одинаково для всех двигателей внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих узлов:

  1. Цилиндрический блок. Блоки цилиндров представляют собой цельные части. Они также составляют единое целое с корпусом (полая часть). Коленчатый вал находится на картере). Производители запчастей постоянно работают над формой блока цилиндров, его объемом. Конструкция блока цилиндров должна четко учитывать все нюансы от механических потерь до теплового баланса.
  2. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) представляет собой агрегат, состоящий из шатуна, цилиндра, маховика, колена, коленчатого вала, шатуна и коренных подшипников. Именно в этом агрегате прямолинейное движение поршня непосредственно преобразуется во вращательное движение. Для большинства традиционных ДВС КШМ — незаменимый механизм. Хотя ряд инженеров пытаются найти ему замену. В качестве альтернативы КШМ можно рассмотреть, например, кинематическую систему отбора мощности (уникальная российская технология, разработанная учеными из Сколково, направленная на отключение инерции, снижение скорости, повышение крутящего момента и КПД).
  3. Механизм газораспределения (ГРМ). Он присутствует в четырехтактных двигателях (что это такое, будет объяснено в блоке, посвященном принципу работы двигателя внутреннего сгорания). От ГРМ зависит, насколько вся система работает синхронно с оборотами коленчатого вала, как организован впрыск топливной смеси непосредственно в камеру и регулируется ли ею выход продуктов сгорания.
    _1.jpg

    Основным материалом для изготовления хронометров является веревка или резина тросовой ткани. Современное производство постоянно стремится улучшать состав сырья для оптимизации производительности и увеличения срока службы механизма. Наиболее известными производителями хронометров на рынке являются Bosch, Lemforder, Contitech (все из Германии), Gates (Бельгия) и Dayco (США).
    Ремень ГРМ меняют каждые 60 000 — 90 000 км. Все зависит от конкретной модели автомобиля (и регламента к ней) и особенностей эксплуатации автомобиля.
    Газораспределительный узел требует систематического контроля и обслуживания. Если этими процедурами пренебречь, двигатель внутреннего сгорания может быстро выйти из строя.

  4. Система снабжения. В этом агрегате готовится топливовоздушная смесь: хранение топлива, очистка, питание двигателя.
  5. Система смазки. Основными компонентами системы являются трубопроводы, масляный бак, предохранительный клапан, масляный поддон и фильтр. Для контроля системы современные решения также оснащены датчиками манометра масла и световым датчиком аварийного давления. Основная функция системы — охлаждение агрегата, уменьшение силы трения между движущимися частями. Кроме того, система смазки выполняет функцию очистки, очищает двигатель от нагара, продуктов, образующихся при износе двигателя.
  6. Система охлаждения. Важно для оптимизации рабочей температуры. Включает рубашку охлаждения, теплообменник (радиатор охлаждения), водяной насос, термостат и теплоноситель.
  7. Система вытяжки. Используется для удаления из двигателя продуктов сгорания.разгрузка.jpg
    Включает в себя:
    — выпускной коллектор (ресивер выхлопных газов),
    — выход газа (всасывающий патрубок, у людей — «штаны»),
    — резонатор для отделения выхлопных газов и уменьшения их скорости,
    — катализатор (очиститель) выхлопных газов,
    — глушитель (корректирует направление потока газа, глушит шум).
  8. Система зажигания. Входит только в бензиновые двигатели. Неотъемлемыми компонентами системы являются свечи зажигания и катушки зажигания. Самая популярная конструкция — катушка на свече. Двигатели внутреннего сгорания старого поколения также имели высоковольтные кабели и распределитель. Но современные производители двигателей, в основном из-за появления конструкции «катушка на свече зажигания», могут позволить себе не включать эти компоненты в систему.
  9. Система впрыска. Позволяет организовать дозированную подачу топлива.

LMS ELECTUDE уделяет особое внимание системе впрыска и срокам. Любой механик должен понимать, что от исправности системы впрыска, времени впрыска зависит возможность быстрого изменения скорости автомобиля. И это одна из важнейших характеристик любого двигателя.

Time.png

Тонкий нюанс! При изучении устройства нельзя игнорировать такой элемент, как датчик положения дроссельной заслонки. Датчик не является частью двигателя внутреннего сгорания, но устанавливается на многих автомобилях непосредственно рядом с двигателем внутреннего сгорания.

Датчик эффективно решает такую ​​проблему, как передача данных в электронный блок управления о положении перепускного клапана в определенном временном интервале. Это позволяет следить за топливом, поступающим в систему. Датчик измеряет вращение и, следовательно, степень открытия дроссельной заслонки.

Sensor.png

А дистанционный курс «Основное устройство двигателя внутреннего сгорания автомобиля» на платформе ELECTUDE помогает более глубоко изучить устройство двигателя. Принципиально важно, чтобы каждый мог шаг за шагом перейти от теории двигателя внутреннего сгорания и его компонентов к совершенствованию сервисных операций по регулированию. Этому способствует встроенный виртуальный симулятор LMS.

Классификация двигателей

Поскольку ДВС росли и совершенствовались более 100 лет, существует их несколько разновидностей. Двигатели классифицируются по разным характеристикам и свойствам.

По рабочему циклу

Это уже известное нам разделение двигателей на двухтактные и четырехтактные.

  1. Двухтактный: полный рабочий цикл состоит из двух фаз, при этом коленчатый вал совершает один оборот;
  2. Четырехтактный: в полном рабочем цикле он проходит четыре стадии, а коленчатый вал делает два оборота.

По типу конструкции

Есть два основных типа двигателей внутреннего сгорания: поршневые и роторные.

  1. Поршневой двигатель — это тот же двигатель, к которому мы привыкли с поршнями, цилиндрами и коленчатым валом, который установлен почти на всех транспортных средствах;
  2. Роторный поршень, также известный как двигатель Ванкеля, представляет собой особый тип двигателя внутреннего сгорания, в котором вместо поршня используется треугольный ротор, а камера сгорания имеет овальную форму. Двигатель Ванкеля использовался в некоторых моделях автомобилей, но сложность производства и обслуживания вынудила инженеров отказаться от этого проекта.

работа с роторным двигателемРабота роторного двигателя

«>
Работа роторного двигателя

«>
Работа роторного двигателя

По количеству цилиндров

В ЦПГ двигателя может быть установлено от 1 до 16 цилиндров, у легковых обычно 3-8. Обычно конструкторы предпочитают четное количество цилиндров, чтобы сбалансировать время цикла. Самым известным исключением из правил является двигатель Ecoboost, разработанный компанией Ford, во многих моделях которого установлены всего три цилиндра.

По расположению цилиндров

Макет CPG не всегда доступен (хотя встроенный движок легче всего ремонтировать и обслуживать). В зависимости от фантазии инженеров двигатели делятся на несколько типов компоновки:

  1. В линию: все цилиндры выровнены в ряд и на одном коленчатом валу. рядный двигатель с вырезомРабота рядного двигателя

    «>
    Работа рядного двигателя

    «>
    Рядный двигатель

  2. V-образный — два ряда цилиндров, установленных на коленчатом валу под углом от 45 до 90 градусов. V двигательРабота V-образного двигателя

    «>
    Работа V-образного двигателя

    «>
    V-образный двигатель

  3. VR-образный: два ряда цилиндров с небольшим углом развала 10-20 градусов, установленных на коленчатом валу. Двигатель в форме VRРабота VR-образного двигателя

    «>
    Работа VR-образного двигателя

    «>
    Работа двигателя VR

  4. W-образные: представляют собой блок из 3 или 4 рядов цилиндров, установленных на коленчатом валу. W-образный моторРабота W-образного двигателя

    «>
    Работа W-образного двигателя

    «>
    Работа двигателя W

  5. П-образный — два параллельных ряда цилиндров, установленных на двух коленчатых валах, объединенных в единый силовой агрегат. U-образные двигателиРабота U-образного двигателя

    «>
    Работа U-образного двигателя

    «>
    П-образный режим работы двигателя

  6. Боксер — с двумя рядами цилиндров, установленных горизонтально на 180 градусов друг к другу на коленчатом валу. Оппозитный двигательРабота оппозитного двигателя

    «>
    Работа оппозитного двигателя

    «>
    Работа оппозитного двигателя

  7. На очереди — особая конструкция двигателя, в которой на каждый цилиндр приходится по два поршня, которые движутся в противоположных направлениях. По сути, это поршневой цилиндр, установленный на двух коленчатых валах. Двигатели в путиРабота встречного двигателя

    «>
    Работа встречного двигателя

    «>
    Противодвигательная операция

  8. Радиальный — с круговым расположением ЦПГ, установленного на коленчатом валу, расположенного по центру.

Радиальный двигательРабота радиального двигателя

«>
Работа радиального двигателя

«>
Радиальный режим работы двигателя

В автомобилях используются рядные, V, VR, W и U двигатели, а в некоторых моделях даже оппозитные двигатели. Но радиалы используются в авиационной технике.

По типу топлива

Классикой жанра здесь являются бензиновые и дизельные двигатели. Набирает популярность газ, постепенно совершенствуются гибрид и водород.

  1. Бензиновые двигатели требуют зажигания топливно-воздушной смеси. Для этого используются штифты и катушки зажигания, которые работают синхронно с движением коленчатого вала. Особенность бензиновых двигателей — способность развивать высокие обороты;
  2. Дизельные двигатели работают по принципу самовоспламенения топливовоздушной смеси. У них нет свечей зажигания, но есть система прямого впрыска, для которой требуется подача топлива под высоким давлением. Для запуска двигателя используются свечи накаливания, которые предварительно нагревают воздух и гаснут после прогрева камеры сгорания. Дизельные двигатели способны развивать большую мощность, но не скорость, поэтому используются в тяжелой технике;
  3. Газовые заводы популярны из-за невысокой стоимости сжиженного газа (по сравнению с бензином). Газовые двигатели работают при более высоких температурах, чем бензиновые или дизельные двигатели, что в свою очередь требует качественной работы системы охлаждения и специального моторного масла;
  4. Гибрид представляет собой комбинацию двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя. В штатном режиме движения задействован только электродвигатель, а ДВС включается, когда необходимо увеличить нагрузку или перезарядить аккумуляторы;
  5. До недавнего времени водородные двигатели были довольно опасными: кислород и водород, полученные из воды при электролизе, горели нестабильно и с риском взрыва. Сравнительно недавно был найден другой способ использования водородно-кислородного соединения: водород заливается в баки (а дозаправка занимает около 3 минут), кислород улавливается из воздуха, после чего они попадают в электрогенератор, а не в двигатель внутреннего сгорания. Фактически получается процесс, противоположный процессу электролиза, в результате которого образуются электричество и вода. Первым автомобилем с водородной силовой установкой стала Toyota Mirai.

По принципу работы ГРМ

Ключевым элементом газораспределительного механизма является распределительный вал, который соединен с коленчатым валом двигателя через ремень или цепь ГРМ. Распределительный вал, благодаря своей конструкции, регулирует работу клапанов, и вся система работает синхронно с частотой вращения двигателя. Обрыв ремня ГРМ почти всегда требует ремонта.

В зависимости от компоновки ЦПГ двигатель может иметь 1 распредвал, если двигатель рядный, или 2-4 распредвала, если это V-образная компоновка.

Однако штатная система ГРМ перестала соответствовать современным требованиям по мощности и экономичности двигателя. И теперь, помимо штатной механической системы, существуют такие адаптивные системы, как Honda i-VTEC, VTEC-E и DOHC, Toyota VVT-i, Mitsubishi MIVEC, разработки Volkswagen и Eco-Motors, а также пневмораспределительная система установлен на Koenigsegg Regera и, в конечном итоге, увеличивает мощность двигателя на 30.

По принципу подачи воздуха

Еще одна классификация, которая часто встречается в быту — разделение двигателей на атмосферные и с турбонаддувом.

  1. Атмосферный двигатель — это тот же двигатель внутреннего сгорания, который втягивает часть воздуха, когда поршень движется вниз в цилиндр. Кислород подается стандартным способом;
  2. Турбина (турбонагнетатель) — дополнительный источник воздуха в камеру сгорания. Турбокомпрессор приводится в движение потоком выхлопных газов, который вращает турбину, которая, в свою очередь, нагнетает воздух во впускной коллектор через крыльчатку.

двигатель с турбонаддувомРабота двигателя с турбиной

«>
Работа двигателя с турбиной

«>
Работа турбинного двигателя

Турбомоторы имеют свои преимущества и недостатки: с одной стороны, чем больше воздуха, тем большую мощность может выдать двигатель. С другой стороны, эффект турбо-лага может серьезно испортить нервы энтузиасту спортивного вождения. А дополнительный агрегат — лишнее слабое место, поэтому двигатели с турбонаддувом (или битурбо, как называется двигатель с двумя турбинами) нравятся далеко не всем. Иногда хорошо собранная вакуумная система может «подключить ремень» к любой тяге.

Источники

  • https://promercedes.ru/dvigateli/printsip-raboty-dvs
  • http://autoleek.ru/dvigatel/dvs/ustrojstvo-dvs.html
  • https://dvigatels.ru/uhod/dvigatel-vnutrennego-sgoraniya.html
  • https://motoran.ru/dvigatel/printsip-raboty-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya
  • https://avto-all.com/avtolyubitelyam-na-zametku/printsip-rabotyi-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya-primenyaetsya-v-sovremennyih-mashinah
  • https://autodvs.ru/dvs/
  • https://imazda.ru/poleznaya-informaciya/dvigatel-vnutrennego-sgoraniya-ustrojstvo-princip-raboty-i-klassifikaciya.html
  • https://pro-sensys.com/info/articles/obzornye-stati/dvigatel-vnutrennego-sgoraniya/
  • https://VazNeTaz.ru/dvigatel-dvs

Оцените статью
Блог об автомобилях