内部エンジンとは何ですか。内燃機関はどのように機能し、どのように機能するのでしょうか? 車のエンジンの仕組み – 複雑なプロセスについて簡単に説明

20.10.2019

体

エンジンは心臓です。この言葉は今日どれほどの意味を持つでしょうか。エンジンなしでは動作するデバイスはひとつもありません。エンジンはあらゆるユニットに命を与えます。この記事では、エンジンとは何なのか、どのような種類があるのか、車のエンジンがどのように機能するのかについて考えていきます。

エンジンの主な役割は、燃料を運動に変えることです。これを達成する 1 つの方法は、エンジン内で燃料を燃焼させることです。したがって、内燃機関という名前が付けられます。

しかし、それとは別に、氷外燃機関を区別する必要があります。例としては、船舶の蒸気エンジンが挙げられます。燃料 (木材、石炭) がエンジンの外部で燃焼すると、動力となる蒸気が発生します。外燃エンジンは内燃エンジンほど効率的ではありません。

現在までに、あらゆる自動車に搭載される内燃機関が普及してきました。内燃エンジンの効率は 100% に近いわけではありませんが、最高の科学者やエンジニアが効率を完璧にするために取り組んでいます。

エンジンの種類によって次のように分類されます。

ガソリン：キャブレターとインジェクションの両方が可能で、インジェクションシステムが使用されます。

ディーゼル: 燃料インジェクターによって燃焼室内に圧力下で噴射されるディーゼル燃料に基づいて動作します。

ガス：石炭、泥炭、木材の加工から生成される液化または圧縮ガスをベースにしています。
それでは、モーターの充填に移りましょう。

主な機構はシリンダーブロックであり、機構本体の一部でもあります。ブロックは内部にさまざまなチャネルで構成されており、冷却剤を循環させて、一般に冷却ジャケットと呼ばれる機構の温度を下げる役割を果たします。

ピストンはシリンダーブロックの内側にあり、その数は特定のエンジンによって異なります。ピストンの上部にはコンプレッションリング、下部にはオイルスクレーパーリングが装着されています。コンプレッションリングは点火のための圧縮中に気密性を作り出す役割を果たし、オイルスクレーパーリングはシリンダーブロック壁から潤滑流体を取り除き、オイルが燃焼室に入るのを防ぐ役割を果たします。

クランク機構：ピストンからクランクシャフトにトルクを伝達します。ピストン、シリンダー、ヘッド、ピストンピン、コンロッド、クランクケース、クランクシャフトで構成されます。

エンジン動作アルゴリズム非常に単純です。燃料は燃焼室内のノズルによって噴霧され、そこで空気と混合され、火花の影響で混合物が点火します。

発生したガスがピストンを押し下げ、トルクがクランクシャフトに伝達され、トランスミッションの回転が伝達されます。歯車機構の助けを借りて、車輪が動きます。

可燃性混合気の点火サイクルを一定時間継続して作成すると、原始的なエンジンが得られます。

最新のエンジンは、燃料を推進力に変換するために 4 ストローク燃焼サイクルに依存しています。このようなサイクルは、1867 年に吸気、圧縮、燃焼、燃焼生成物の除去といったサイクルからなるサイクルを作成したドイツの科学者オットー・ニコラウスに敬意を表して呼ばれることもあります。

システムの説明と目的:

動力システム: 結果として生じる空気と燃料の混合物を投与し、それを燃焼室、つまりエンジンシリンダーに供給します。キャブレターバージョンでは、キャブレター、エアフィルター、インレットパイプ、フランジ、サンプ付き燃料ポンプ、ガスタンク、燃料ラインで構成されます。

ガス分配システム: 可燃性混合気と排気ガスの吸入プロセスのバランスをとります。ギア、カムシャフト、スプリング、プッシャー、バルブで構成されます。

: キャンドルの接点に電流を供給して作動混合物に点火するように設計されています。

：液体を循環・冷却することでモーターの過熱を防ぎます。

：摩擦部分に潤滑液を供給し、摩擦と摩耗を最小限に抑えます。

この記事では、エンジンの概念、その種類、個々のシステムの説明と目的、サイクルとそのサイクルについて説明します。

多くのエンジニアは、燃料消費量を削減しながらエンジン排気量を最小限に抑え、出力を大幅に向上させることに取り組んでいます。自動車業界の目新しさは、設計開発の合理性を改めて裏付けています。

現在、自動車エンジンの主流は内燃機関である。内燃機関 (略称 - ICE) は、燃料の化学エネルギーを機械的仕事に変換する熱機関です。

内燃機関には主にピストン、ロータリーピストン、ガスタービンの種類があります。提示されたタイプのエンジンのうち、最も一般的なのはピストン内燃エンジンであるため、その例を使用してデバイスと動作原理を検討します。

美徳ピストン内燃エンジンは、その幅広い用途を確保しており、自律性、多用途性（さまざまな消費者との組み合わせ）、低コスト、コンパクトさ、軽量、迅速な始動能力、多燃料性を備えています。

ただし、内燃エンジンには多くの重要な機能があります。欠点これには、高い騒音レベル、高いクランクシャフト速度、排気ガスの毒性、低資源、低効率が含まれます。

使用する燃料の種類に応じて、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンが区別されます。内燃機関で使用される代替燃料は、天然ガス、アルコール燃料 (メタノールとエタノール)、水素です。

エコロジーの観点からは、水素エンジンが有望だからです。有害な排出物を生成しません。水素は、内燃エンジンとともに、自動車の燃料電池で電気エネルギーを生成するために使用されます。

内燃機関装置

ピストン内燃エンジンには、ハウジング、2 つの機構 (クランクとガス分配)、およびいくつかのシステム (吸気、燃料、点火、潤滑、冷却、排気、および制御システム) が含まれています。

エンジンハウジングはシリンダーブロックとシリンダーヘッドを一体化したものです。クランク機構は、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換する。ガス分配機構により、シリンダーへの空気または燃料と空気の混合気のタイムリーな供給と排気ガスの放出が保証されます。

エンジン管理システムは、内燃エンジンシステムの電子制御を提供します。

内燃機関の動作

内燃機関の動作原理は、混合気の燃焼中に発生するガスの熱膨張の効果に基づいており、シリンダー内のピストンの動きを保証します。

ピストン内燃機関の運転は周期的に行われます。各作業サイクルはクランクシャフトの 2 回転で発生し、吸気、圧縮、動力行程、排気の 4 つのサイクル (4 ストロークエンジン) が含まれます。

吸気行程と動力行程ではピストンが下降し、圧縮行程と排気行程ではピストンが上昇します。エンジンの各シリンダーの動作サイクルは位相が一致しておらず、これにより内燃機関の均一な動作が保証されます。内燃エンジンの一部の設計では、動作サイクルは圧縮行程と出力行程の 2 つのサイクルで実行されます (2 ストロークエンジン)。

吸気行程上吸気システムと燃料システムは、燃料と空気の混合気を形成します。設計に応じて、混合気は吸気マニホールド内 (ガソリンエンジンの中央および多点噴射)、または燃焼室内で直接形成されます (ガソリンエンジンの直接噴射、ディーゼルエンジンの噴射)。ガス分配機構の吸気バルブが開くと、ピストンが下降するときに発生する真空により、空気または燃料と空気の混合気が燃焼室内に供給されます。

圧縮行程について吸気バルブが閉じ、混合気はエンジンシリンダー内で圧縮されます。

ストロークストローク混合気の点火（強制点火または自己点火）を伴います。点火の結果、大量のガスが発生し、ピストンに圧力がかかり、ピストンが下降します。クランク機構を介したピストンの動きはクランクシャフトの回転運動に変換され、車の推進に使用されます。

タクトリリース時ガス分配機構の排気バルブが開き、排気ガスがシリンダーから排気システムに除去され、そこで浄化、冷却され、騒音が低減されます。その後、ガスは大気中に放出されます。

内燃機関の動作原理を考慮すると、内燃機関の効率が約 40% と低い理由が理解できます。特定の時点では、原則として、有用な仕事は1つのシリンダーのみで実行され、残りのシリンダーでは吸気、圧縮、排気のサイクルが提供されます。

大多数の自動車は、エンジンの燃料として石油誘導体を使用しています。これらの物質が燃焼するとガスが発生します。限られた空間では、圧力がかかります。複雑な機構がこれらの荷重を認識し、最初に並進運動に変換し、次に回転運動に変換します。これが内燃機関の動作原理です。また、駆動輪にはすでに回転が伝達されている。

ピストンエンジン

このような仕組みの利点は何でしょうか? 内燃機関の新しい動作原理は何によって与えられたのでしょうか? 現在では自動車だけでなく、農耕車両や荷役車両、鉄道機関車、オートバイ、原付バイク、スクーターなどにも搭載されています。このタイプのエンジンは、戦車、装甲兵員輸送車、ヘリコプター、ボートなどの軍事機器に搭載されています。また、チェーンソー、芝刈り機、モーターポンプ、発電変電所、および動作にディーゼル燃料、ガソリン、または混合ガスを使用するその他の移動機器も考えられます。

内燃の原理が発明される前は、燃料、多くの場合固体 (石炭、薪) は別のチャンバーで燃焼していました。このために、水を加熱するボイラーが使用されました。蒸気が主な動力源として使用されました。このようなメカニズムは大規模かつ全体的でした。蒸気機関車や船の機関車が装備されていました。内燃機関の発明により、機構の寸法を大幅に縮小することが可能になりました。

システム

エンジンの動作中は、多数の周期的なプロセスが常に発生します。これらは安定しており、厳密に定義された期間内に発生する必要があります。この状態により、すべてのシステムがスムーズに動作します。

ディーゼルエンジンは燃料を前処理しません。燃料供給システムはタンクから燃料を供給し、高圧でシリンダーに供給します。ガソリンは途中で空気とあらかじめ混合されます。

内燃エンジンの動作原理は、点火システムがこの混合物に点火し、クランク機構がガスのエネルギーを受け取り、変換してトランスミッションに伝達するというものです。ガス分配システムはシリンダーから燃焼生成物を放出し、車両の外に取り出します。同時に排気音も低減されます。

潤滑システムにより、可動部品が回転する可能性が得られます。ただし、摩擦面は熱くなります。冷却システムにより、温度が許容値を超えないことが保証されます。すべてのプロセスは自動的に実行されますが、監視する必要があります。これは制御システムによって提供されます。運転室内の制御盤にデータを送信します。

かなり複雑な機構には本体が必要です。主要なコンポーネントとアセンブリはそこに取り付けられます。通常の動作を保証するシステムの追加機器は近くに配置され、取り外し可能なマウントに取り付けられます。

クランク機構はシリンダーブロック内にあります。燃焼した燃料ガスからの主な負荷はピストンに伝達されます。コネクティングロッドによってクランクシャフトに接続されており、並進運動を回転運動に変換します。

ブロック内にはシリンダーもあります。ピストンはその内面に沿って移動します。溝が刻まれており、そこにOリングが配置されます。これは、平面間のギャップを最小限に抑え、圧縮を生み出すために必要です。

シリンダーヘッドはボディ上部に取り付けられています。ガス分配機構が搭載されています。偏心器を備えたシャフト、ロッカーアーム、バルブで構成されています。交互に開閉することで、燃料がシリンダーに確実に流入し、使用済みの燃焼生成物が放出されます。

シリンダブロックのパレットはケース底部に取り付けられています。オイルは、アセンブリや機構の部品の摩擦接合部を潤滑した後、そこに流れます。エンジン内部には冷却液が循環する通路がまだあります。

内燃機関の動作原理

このプロセスの本質は、ある種類のエネルギーを別の種類のエネルギーに変換することです。これは、燃料がエンジンシリンダーの密閉空間で燃焼するときに発生します。この際に放出されたガスが膨張し、作業空間内に過剰な圧力が発生します。ピストンで受け止めます。彼は上下に動くことができます。ピストンはコンロッドを介してクランクシャフトに接続されています。実際、これらはクランク機構の主要部品であり、燃料の化学エネルギーをシャフトの回転運動に変換する役割を担う主要ユニットです。

内燃機関の動作原理は交互サイクル変更に基づいています。ピストンが下方に移動すると、仕事が行われ、クランクシャフトが特定の角度で回転します。巨大なフライホイールの一端が固定されています。加速度を受けた後も慣性で動き続け、それによってクランクシャフトが回転します。コネクティングロッドがピストンを押し上げています。彼は作業位置に就き、再び点火された燃料のエネルギーを受け入れる準備が整います。

特徴

乗用車の内燃機関の動作原理は、ほとんどの場合、可燃性ガソリンのエネルギーの変換に基づいています。トラック、トラクター、特殊車両には主にディーゼルエンジンが搭載されています。 LPGも燃料として使用できます。ディーゼルエンジンには点火システムがありません。燃料の点火は、シリンダーの作動室内に生じる圧力によって発生します。

作業サイクルは、クランクシャフトの 1 回転または 2 回転で実行できます。最初のケースでは、燃料の吸入と点火、動力行程、圧縮、排気ガスの 4 つのサイクルがあります。 2 ストローク内燃エンジンは、クランクシャフトの 1 回転で完全なサイクルを実行します。同時に、1 サイクルで燃料が導入されて圧縮され、2 番目のサイクルで点火、パワーストローク、排気ガスが放出されます。このタイプのエンジンにおけるガス分配機構の役割はピストンによって担われます。上下に動くことで、燃料の吸気口と排気口が交互に開きます。

ピストン内燃機関に加えて、タービン、ジェット、複合内燃機関もあります。それらの燃料エネルギーの車両の前進運動への変換は、他の原理に従って実行されます。エンジンと補助システムの設計も大きく異なります。

損失

内燃エンジンは信頼性が高く安定しているという事実にもかかわらず、一見したようにその効率は十分に高くありません。数学的に言えば、内燃エンジンの効率は平均 30 ～ 45% です。これは、可燃性燃料のエネルギーのほとんどが無駄になっていることを示唆しています。

最高のガソリンエンジンの効率はわずか 30% です。そして、多くの追加の機構やシステムを備えた大規模で経済的なディーゼルエンジンだけが、出力と有用な仕事の点で燃料エネルギーの最大 45% を効果的に変換できます。

内燃機関の設計では損失を排除することはできません。燃料の一部は燃焼する時間がなく、排気ガスとともに排出されます。もう 1 つの損失は、アセンブリや機構の部品の合わせ面の摩擦時のさまざまな種類の抵抗を克服するためのエネルギー消費です。そして、そのもう 1 つの部分は、通常の中断のない動作を保証するエンジンシステムの作動に費やされます。

内燃エンジン (ICE) は、燃料の燃焼が作動室内で直接起こるエンジンです。これらのユニットは自動車産業で広く使用されており、燃料燃焼からの熱エネルギーを機械力に変換します。

作業サイクルを実装する方法は、1 サイクルまたは 2 サイクルで実行できます。したがって、2 ストローク内燃エンジンと 4 ストローク内燃エンジンは区別されます。ストロークとは、クランクシャフトを 180 度回転させたときの 2 死点間のピストンストロークです。

動作原理

各タイプのエンジンの動作原理は多少異なります。 2 ストロークモーターでは、1 回転で圧縮と膨張の 2 段階で作業サイクルが完了します。このような装置にはバルブはなく、ピストンがその機能を果たします。その動きにより、パージウィンドウの開閉が確実に行われます。

4 ストロークエンジンの作動プロセスは 4 つの段階で行われます。同時に圧縮、膨張にそれぞれ1段目で吸入、4段目で放出という過程が加わります。

このようなモーターの主な違いは、優れたガス交換メカニズムです。シリンダーへの燃料供給と排気ガス。 4 ストロークユニットの設計には、特定の時点でバルブの開閉を保証するガス分配機構が含まれています。 2 ストロークエンジンでは、圧縮行程と膨張行程中にシリンダーが空になり、充填されます。

ビデオ: 内燃機関の装置と仕組み

一般的なICE装置

熱エネルギー変換のタイプに応じて、すべてのエンジンは次のタイプに分類できます。

ピストン。このようなユニットでは、シリンダー内で燃料の燃焼が発生し、クランク機構によるピストンの往復運動により、熱エネルギーが機械エネルギーに変換されます。
ロータリーピストン。エネルギーは、作動ガスによる特別なプロファイルのローターを回転させることによって変換されます。
ガスタービン。このようなエンジンでは、くさび形のブレードを備えたローターによってエネルギー変換が行われます。

あらゆる種類のユニットの中で最も人気があり需要があるのは、多用途性、迅速な始動能力、およびさまざまな種類の燃料を使用できる能力により、ピストン内燃エンジンです。

内燃機関の一般的な装置には、ユニットの本体と、クランクとガス分配の 2 種類の機構が含まれます。さらに、電源、点火、始動、冷却、潤滑などの多くのシステムが含まれています。これらのシステムはすべて、特定のユニットとメカニズム、および必要な通信要素で構成されています。

重要！機構とシステムによるそれらの機能の調整された実行のおかげでのみ、内燃エンジンの中断のない動作が保証されます。

クランク機構

シリンダー内を移動するときにピストンによって表現されるピストンの周期的並進運動は、クランクシャフトの回転運動に変換されなければなりません。この動作を可能にするのがクランク機構（KShM）です。

このような機構の設計には、ピストン、ピストンリング、フィンガー、コネクティングロッド、フライホイール、クランクシャフトなどの可動コンポーネントが含まれます。 KShM には、シリンダーブロックとガスケット、シリンダーヘッド、シリンダー、クランクケース、パレットなどの固定要素も含まれています。さらに、この装置にはさまざまな留め具、取り付け具、およびコネクティングロッドベアリングが含まれています。

ガス分配機構

ガス分配機構 (GRM) のおかげで、内燃エンジンの種類に応じて空気または燃料と空気の混合気がシリンダーにタイムリーに供給され、排気ガスが排気システムに放出されます。

面白い！タイミングバルブの適時開閉のおかげで、機構の中断のない動作が保証されます。

タイミング構造には、次のコンポーネントとメカニズムが含まれます。

カムシャフト。バルブを開閉する鋳鉄または鋼の要素。
プッシャー。カムからバルブに力を伝達します。
吸気バルブと排気バルブ。チャンバー内への混合物の供給に寄与し、排気ガスも除去します。ヘッドの直径に応じて、入口バルブと出口バルブが区別されます。また、吸気バルブヘッドはクロームメッキ、排気バルブヘッドは耐熱鋼製です。
ロッド。これにより、プッシャーからロッドへ力が伝達されます。
クランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達することでバルブの開閉を行うタイミングドライブ。駆動装置としては、ベルトやタイミングチェーンのほか、ギヤトレインも使用可能です。

供給体制

このシステムの構造には、燃料貯蔵要素、空気清浄装置、燃料清浄および供給ユニット、および燃料混合物を調製するための装置などの装置が含まれる。

内燃機関用バッテリーは次のとおりです。

燃料タンクと燃料ライン。
燃料フィルターとポンプ。
エア・フィルター;
パワーシステムのデバイスに応じて、キャブレター、モノラルインジェクション、またはインジェクター。

面白い！インジェクターパワーシステムでは、燃料インジェクターの動作は電子デバイス、つまりさまざまな制御センサーを含む設計の制御ユニットによって制御されます。

燃料システムの主な機能は次のとおりです。

タンクからの燃料供給。
燃料濾過;
可燃性混合物の形成。
混合気をシリンダーに供給します。

燃料システムは使用する燃料の種類によって異なります。ディーゼルユニットでは、チャンバーへの噴射が高圧で行われ、高圧燃料ポンプが使用されます。

点火システム

このシステムの主な機能は、特定の時点で点火プラグに火花を供給することです。点火システムには主に 3 つのタイプがあります。

コンタクト。インパルスの生成は、接触が切断された瞬間に発生します。
非接触。制御パルスはトランジスタ制御デバイスによって生成されます。
マイクロプロセッサ点火システムは電子デバイスによって制御されます。

システムの主な要素は次のとおりです。

電源;
点火スイッチ;
ストレージデバイス;
スパークプラグ;
流通システム;
高圧線。

このシステムの動作原理は、点火コイルによって低特性の電圧が蓄積され、それが高電圧に変換されることに基づいています。蓄積されたエネルギーが点火プラグに伝達された後、必要な時間に形成された火花が混合気に点火します。

始める

内燃エンジン始動システムの主なコンポーネントは次のとおりです。

スターター;
蓄電池。
点火スイッチ。

このシステムは、車の運転条件に関係なく、便利で信頼性が高く、迅速なエンジン始動を実現します。

冷却

内燃機関の動作には温度上昇が伴うため、過剰な熱の除去を組織化せずに内燃機関のシステムや機構を機能させることは不可能です。冷却システムの主な目的は、モーターの作動要素の温度を下げることです。

面白い！車にオートマチックトランスミッションが装備されている場合、冷却システムはトランスミッション液の冷却の組織化にも関与します。

内燃エンジンの冷却システムには主に 2 つのタイプがあります。

液体;
空気。

冷却システムは主な機能に加えて、次の役割を果たします。

暖房、換気、空調システムの作動。
潤滑システム内のオイル冷却。
排気システム内のガスを冷却します。

最も一般的なのは液体冷却システムで、コンポーネントや機構を均一かつ効率的に冷却し、動作中の騒音レベルを低く抑えることができます。

冷却システムの重要な要素は次のとおりです。

液体ラジエーター;
オイルラジエター;
熱交換器;
ファン;
遠心力ポンプ;
膨張タンク;
サーモスタット。

冷却を提供するための重要な消耗材料は、作動流体である不凍液です。

潤滑システム

内燃エンジンの機構とコンポーネントの動作は、要素の一定の摩擦条件下で行われます。これは状態に悪影響を及ぼし、磨耗を引き起こし、ユニットの性能を低下させます。このような悪影響を防ぐために、内燃機関の設計に潤滑システムが組み込まれています。それは結合されます、つまりエンジンオイルは燃料に混合されます。

ICE 潤滑システムの主な要素は次のとおりです。

オイルフィルターとポンプ。
パレット;
フェンス;
エレメントにオイルを供給する回路。

オイルポンプの助けを借りて、オイルはフィルターに供給され、潤滑ユニットとチャネルの間に分配されます。このプロセスは常に発生し、特別なセンサーの存在により、システム内の圧力が監視されます。

チューニング

エンジンの性能を向上させたり、近代化やトルクの増加を図るために、チューニングなどの手法が用いられます。チューニングの主な種類は次のとおりです。

シリンダーのボーリングは燃料の燃焼室の増加に貢献し、ユニットの出力能力を若干向上させます。
タービンの設置により、エンジン出力と効率が向上します。
チップチューニング - コントロールユニットの電子部品の動作を変更することによるパフォーマンスの向上。
エンジン出力の大幅な向上に貢献する亜酸化窒素の搭載。

原則として、チューニングはパワーユニットのコンポーネントと機構が完全に機能する場合にのみ実行され、資格のあるカーサービスマスターによって実行される必要があります。

内燃エンジンをスムーズかつ効率的に動作させるためには、あらゆる変化に注意を払い、機器をタイムリーに診断および修理する必要があります。

ページの下部にコメントを残して、提示された記事のトピックについて質問することができます。

マスタング教習所教務副所長がお答えします。

高校教師、技術科学科候補者

クズネツォフユーリ・アレクサンドロヴィッチ

第1部エンジンとそのメカニズム

エンジンは機械エネルギーの源です。

大多数の車両は内燃エンジンを使用しています。

内燃エンジンは、燃料の化学エネルギーが有用な機械的仕事に変換される装置です。

自動車用内燃エンジンは次のように分類されます。

使用される燃料の種類別:

軽質液体（ガス、ガソリン）、

重質液体（ディーゼル燃料）。

ガソリンエンジン

ガソリンキャブレター。混合気で準備中ですキャブレターまたは、スプレーノズル（機械式または電気式）を使用してインテークマニホールド内で混合物をシリンダーに供給し、圧縮して、電極間で飛び交う火花を使用して点火します。キャンドル .

ガソリン噴射混合は、ガソリンをインテークマニホールドに噴射するか、スプレーノズルを使用してシリンダーに直接噴射することによって行われます。ノズル ( インジェクター ov）。さまざまな機械的および電子システムの単一点および分散注入のシステムがあります。機械式噴射システムでは、混合組成を電子的に調整できるプランジャーレバー機構によって燃料が投与されます。電子システムでは、混合気の形成は、電動ガソリンバルブを制御する噴射による電子制御ユニット (ECU) の制御下で実行されます。

ガスエンジン

エンジンは、ガス状の炭化水素を燃料として燃焼します。ほとんどの場合、ガスエンジンはプロパンで動作しますが、関連 (石油)、液化、高炉、発電機、その他の種類のガス燃料で動作するものもあります。

ガスエンジンとガソリンエンジンやディーゼルエンジンの基本的な違いは、圧縮比が高いことです。ガスを使用すると、燃料の初期（ガス状）状態により混合気の燃焼プロセスがより正確に行われるため、部品の過度の摩耗を避けることができます。また、ガスエンジンは石油よりも安価で抽出が容易なため、経済的です。

ガスエンジンの疑いのない利点には、安全性と排気ガスの無煙が含まれます。

ガスエンジン自体が大量生産されることはほとんどありません。ほとんどの場合、特殊なガス機器を装備して従来の内燃エンジンを改造した後に登場します。

ディーゼルエンジン

特殊なディーゼル燃料が、ある時点（上死点に達する前）でインジェクターを通じて高圧でシリンダー内に噴射されます。燃料が噴射されると、可燃性混合物がシリンダー内で直接形成されます。シリンダー内へのピストンの移動により、混合気の加熱とその後の点火が引き起こされます。ディーゼルエンジンは低速であり、エンジンシャフトにかかるトルクが大きいという特徴があります。ディーゼルエンジンのさらなる利点は、ポジティブイグニッションエンジンとは異なり、作動するのに電気を必要としないことです (自動車用ディーゼルエンジンでは、電気システムは始動のみに使用されます)。その結果、水を恐れる必要がありません。。

点火方法によると、

火花（ガソリン）から、

圧縮（ディーゼル）から。

シリンダーの数と配置によると、次のようになります。

列をなして、

反対、

V - 比喩的、

VR - 比喩的、

W - 比喩的。

インラインエンジン

このエンジンは、自動車エンジン製造の初期から知られていました。シリンダーはクランクシャフトに対して垂直に一列に配置されています。

尊厳：デザインのシンプルさ

欠陥:多数のシリンダを使用すると、非常に長いユニットが得られ、車両の長手方向軸に対して横方向に配置することができない。

ボクサーエンジン

水平対向エンジンは直列エンジンやV型エンジンに比べて全高が低く、車両全体の重心が低くなります。軽量、コンパクトな設計と対称レイアウトにより、車両のヨーモーメントが軽減されます。

Vエンジン

エンジンの長さを短縮するために、このエンジンではシリンダーが 60 ～ 120 度の角度で配置され、シリンダーの長手軸がクランクシャフトの長手軸を通過します。

尊厳：比較的短いエンジン

欠点:エンジンは比較的幅が広く、ブロックの 2 つの別々のヘッドがあり、製造コストが増加し、排気量が大きすぎます。

VRエンジン

中産階級の乗用車用エンジンの性能を妥協する解決策を模索し、VR エンジンの開発を思いつきました。 150 度の 6 つのシリンダーが比較的狭く、全体的に短いエンジンを形成します。さらに、このようなエンジンにはブロックヘッドが 1 つしかありません。

Wモーター

Wファミリーエンジンでは、VRバージョンの2列のシリンダーが1つのエンジン内に接続されています。

各列の円柱は互いに 150 度の角度で配置され、円柱の列自体は 720 度の角度で配置されます。

標準的な自動車のエンジンは 2 つの機構と 5 つのシステムで構成されています。

エンジンの仕組み

クランク機構、

ガス分配機構。

エンジンシステム

冷却システム、

潤滑システム、

供給システム、

点火システム、

満たされたガスを放出するシステム。

クランク機構

クランク機構は、シリンダー内のピストンの往復運動をエンジンのクランクシャフトの回転運動に変換するように設計されています。

クランク機構は次のもので構成されています。

クランクケース付きシリンダーブロック、

シリンダーヘッド、

エンジンオイルパン,

リングとフィンガーが付いたピストン、

シャトゥノフ

クランクシャフト、

フライホイール。

シリンダーブロック

エンジンシリンダーを組み合わせた一体鋳造部品です。シリンダーブロックにはクランクシャフトを取り付けるための座面があり、シリンダーヘッドは通常ブロックの上部に取り付けられ、下部はクランクケースの一部です。したがって、シリンダーブロックはエンジンの基礎であり、その上に残りの部品がぶら下がっています。

原則として鋳鉄から鋳造されますが、それほど頻繁ではありませんがアルミニウムから鋳造されます。

これらの材料から作られたブロックは、その特性において決して同等ではありません。

したがって、鋳鉄ブロックは最も剛性が高く、他の条件が同じであれば、最も強い力に耐え、過熱に対する感度が最も低いことを意味します。鋳鉄の熱容量はアルミニウムの約半分であるため、鋳鉄ブロックを備えたエンジンは動作温度まで早く暖まります。ただし、鋳鉄は非常に重く (アルミニウムの 2.7 倍)、腐食しやすく、熱伝導率はアルミニウムの約 4 倍低いため、鋳鉄クランクケースを備えたエンジンはより強力な冷却システムを備えています。

アルミニウムシリンダーブロックは軽量で冷却性にも優れていますが、この場合はシリンダー壁を直接作る材料に問題があります。このようなブロックを備えたエンジンのピストンが鋳鉄または鋼で作られている場合、アルミニウムのシリンダー壁が非常に早く摩耗します。ピストンが柔らかいアルミニウムでできている場合、ピストンが壁に「引っかかる」だけで、エンジンはすぐに動かなくなります。

エンジンブロック内のシリンダーは、シリンダーブロック鋳造の一部であることも、「湿式」または「乾式」の別個の交換用ブッシュであることもできます。シリンダーブロックには、エンジンの形成部分に加えて、潤滑システムの基礎などの追加機能もあります。シリンダーブロックの穴を通じて、加圧されたオイルが潤滑ポイントに供給され、水冷エンジンでは、冷却システムのベース - 同様の穴を通って、液体がシリンダーブロック内を循環します。

シリンダーの内腔の壁は、ピストンが極端な位置の間を移動するときのガイドとしても機能します。したがって、シリンダーの母線の長さはピストンのストロークの大きさによってあらかじめ決まります。

シリンダーは、オーバーピストンキャビティ内の可変圧力条件下で動作します。その内壁は、1500～2500℃の温度に加熱された炎や高温ガスと接触しています。さらに、自動車エンジンのシリンダー壁に沿って設置されたピストンの平均滑り速度は、潤滑が不十分な場合には 12 ～ 15 m/s に達します。このため、シリンダーの製造に使用される材料には高い機械的強度が必要であり、壁構造自体の剛性も高める必要があります。シリンダー壁は、限られた潤滑でのスカッフィングに耐え、その他の考えられる種類の摩耗に対して全体的に高い耐性を備えていなければなりません。

これらの要求に応じて、シリンダの主材料には合金元素（ニッケル、クロムなど）を少量添加したパーライト質ねずみ鋳鉄が使用されます。高合金鋳鉄、鋼、マグネシウム、アルミニウム合金も使用されます。

シリンダー・ヘッド

これはエンジンの 2 番目に重要かつ最大のコンポーネントです。燃焼室、バルブ、シリンダーキャンドルはヘッド内にあり、カムを備えたカムシャフトが内部のベアリングで回転します。シリンダーブロックと同じように、ヘッドにも水と油の水路と空洞があります。ヘッドはシリンダーブロックに取り付けられており、エンジンの運転中はブロックと一体を形成します。

エンジンオイルパン

クランクケースを下から密閉し（シリンダーブロックと一体成形）、オイルリザーバーとして使用され、エンジン部品を汚れから保護します。サンプの底にはエンジンオイルを排出するためのプラグがあります。パンはクランクケースにボルトで固定されています。間にはオイル漏れを防ぐためのガスケットが取り付けられています。

ピストン

ピストンは、シリンダー内で往復運動を行う円筒形の部品で、気体、蒸気、または液体の圧力変化を機械的仕事に変換したり、その逆、往復運動を圧力変化に変換したりする役割を果たします。

ピストンは、異なる機能を実行する 3 つの部分に分かれています。

下、

シール部分、

ガイド部分（スカート）。

底部の形状はピストンが果たす機能によって異なります。たとえば、内燃エンジンの場合、形状は点火プラグ、インジェクター、バルブの位置、エンジン設計、その他の要因によって異なります。底部が凹状の形状では、最も合理的な燃焼室が形成されますが、その中に煤がより集中的に堆積します。底部を凸にするとピストンの強度は上がりますが、燃焼室の形状が悪くなってしまいます。

底部とシール部がピストンヘッドを形成します。圧縮リングとオイルスクレーパーリングはピストンのシール部分にあります。

ピストンの底部から最初の圧縮リングの溝までの距離は、ピストンの発火ゾーンと呼ばれます。ピストンの材質に応じて、防火ベルトには最小許容高さがあり、それが低くなると外壁に沿ったピストンの焼損や上部圧縮リングのシートの破壊につながる可能性があります。

ピストングループによって実行されるシール機能は、ピストンエンジンの通常の動作にとって非常に重要です。エンジンの技術的状態は、ピストングループのシール能力によって判断されます。例えば、自動車のエンジンでは、燃焼室内への過度の浸透（吸引）による無駄によるオイル消費量が燃料消費量の3％を超えることは認められていません。

ピストンスカート（トロンク）はシリンダー内を移動する際のガイド部分であり、ピストンピンを取り付けるための2つの潮目（ラグ）があります。ボスが配置されている両側のピストンの温度応力を軽減するために、スカートの表面から金属が 0.5 ～ 1.5 mm の深さまで除去されます。これらの凹部は、シリンダー内のピストンの潤滑を改善し、温度変形によるスカッフィングの形成を防止するために「冷凍機」と呼ばれます。オイルスクレーパーリングをスカートの底部に配置することもできます。

ピストンの製造にはねずみ鋳鉄とアルミニウム合金が使用されます。

鋳鉄

利点:鋳鉄ピストンは強度があり、耐摩耗性に優れています。

線膨張係数が低いため、比較的小さな隙間でも動作し、良好なシリンダーシールを実現します。

欠点:鋳鉄は比重がかなり大きいです。この点において、鋳鉄ピストンの適用範囲は、往復質量の慣性力がピストン底部にかかるガス圧力の 6 分の 1 を超えない、比較的低速のエンジンに限定されます。

鋳鉄は熱伝導率が低いため、鋳鉄ピストンの底部の加熱は 350 ～ 400 °C に達します。このような加熱はグロー点火を引き起こすため、特にキャブレターエンジンでは望ましくない。

アルミニウム

現代の自動車エンジンの大部分にはアルミニウム製ピストンが使用されています。

利点:

軽量 (鋳鉄と比較して少なくとも 30% 軽量)。

高い熱伝導率 (鋳鉄の熱伝導率の 3 ～ 4 倍) により、ピストンクラウンの加熱が 250 °C 以下に抑えられ、シリンダーの充填が向上し、圧縮比を高めることができます。ガソリンエンジン。

優れた耐摩擦特性。

コネクティングロッド

コネクティングロッドとは接続する部品ですピストン（終えたピストンピン)とクランクピンクランクシャフト。ピストンからクランクシャフトに往復運動を伝達する役割を果たします。クランクシャフトのコンロッドジャーナルの摩耗を軽減するために、減摩コーティングが施された特別なライナー.

クランクシャフト

クランクシャフトは締結用の首がついた複雑な形状の部品です連接棒、そこから努力を認識し、それらを次のことに変換します。トルク .

クランクシャフトはカーボン、クロムマンガン、クロムニッケルモリブデンなどの鋼材と高強度特殊鋳鉄で作られています。

クランクシャフトの主な要素

根元の首- メインにあるシャフトサポートベアリングにありますクランクケースエンジン。

コネクティングロッドジャーナル- シャフトを接続するサポート連接棒 (コンロッドベアリングの潤滑用のオイルチャンネルがあります)。

ほお- メインロッドネックとコンロッドネックを接続します。

フロントシャフト出力（トウ） - 取り付けられているシャフトの一部装備また滑車ドライブ用パワーテイクオフガス分配機構（GRM）およびさまざまな補助ユニット、システム、アセンブリ。

リア出力軸（シャンク） - シャフトに接続されている部分フライホイールまたはパワーの主要部分の大規模なギア選択。

カウンターウェイト- クランクとコネクティングロッドの下部の不平衡質量の一次遠心慣性力によるメインベアリングの負荷を軽減します。

フライホイール

歯の付いたリムを持つ巨大なディスク。リングギヤはエンジンを始動するために必要です（スターターギヤはフライホイールギヤと噛み合い、エンジンシャフトを回転させます）。フライホイールはクランクシャフトの回転ムラを軽減する役割も果たします。

ガス分配機構

可燃性混合気をシリンダー内にタイムリーに吸入し、排気ガスを放出するように設計されています。

ガス分配メカニズムの主要部分は次のとおりです。

カムシャフト、

入口および出口バルブ。

カムシャフト

カムシャフトの位置に応じて、エンジンは次のように区別されます。

カムシャフトが配置されている場合シリンダーブロック (カムインブロック);

シリンダーヘッド内にカムシャフトを配置したもの（カムインヘッド）。

最新の自動車エンジンでは、通常、ブロックヘッドの上部に配置されています。シリンダーそして接続されています滑車または歯付きスプロケットクランクシャフトそれぞれベルトまたはタイミングチェーンに接続され、後者 (4 ストロークエンジンの場合) の半分の周波数で回転します。

カムシャフトの不可欠な部分は、カムの数は吸気と排気の数に対応しますバルブエンジン。したがって、各バルブは個別のカムに対応し、バルブリフターレバーを動かすことによってバルブが開きます。カムがレバーから「逃げる」と、バルブは強力なリターンスプリングの作用で閉じます。

直列構成のシリンダーとシリンダーごとに 1 対のバルブを備えたエンジンには、通常 1 つのカムシャフト (シリンダーごとに 4 つのバルブの場合は 2 つ) がありますが、V 字型エンジンと対向エンジンには、ブロックの崩壊部分にカムシャフトが 1 つあります。または 2 つ、各ハーフブロック (各ブロックのヘッド内) に 1 つずつ。シリンダーあたり 3 つのバルブ (最も一般的には吸気 2 つと排気 1 つ) を備えたエンジンにはヘッドあたり 1 つのカムシャフトがありますが、シリンダーあたり 4 つのバルブ (吸気 2 つと排気 2 つ) を備えたエンジンにはヘッドあたり 2 つのカムシャフトがあります。

最新のエンジンには、バルブタイミングシステム、つまりドライブスプロケットに対してカムシャフトを回転させる機構が組み込まれている場合があります。これにより、バルブの開閉の瞬間 (位相) が変化し、より効率的にシリンダーに空気を充填することが可能になります。作動混合物を異なる速度で使用します。

バルブ

バルブは、平らなヘッドとスムーズな移行部で接続されたステムで構成されています。シリンダーを可燃性混合気でよりよく満たすために、吸気バルブのヘッドの直径は排気の直径よりもはるかに大きく作られています。バルブは高温で動作するため、高品質の鋼材で作られています。吸気バルブはクロム鋼で作られ、排気バルブは可燃性の排気ガスと接触し、600～800℃まで加熱されるため、耐熱鋼で作られています。バルブの加熱温度が高いため、特別な装置の設置が必要です。シリンダーヘッドにはシートと呼ばれる耐熱鋳鉄製のインサートが入っています。

エンジンの原理

基本概念

上死点 - シリンダー内のピストンの最高位置。

下死点 - シリンダー内のピストンの最低位置。

ピストンストローク- ピストンがある死点から別の死点まで移動する距離。

燃焼室- シリンダーヘッドが上死点にあるときのシリンダーヘッドとピストンの間の空間。

シリンダ変位 - ピストンが上死点から下死点に移動するときにピストンによって解放される空間。

エンジン排気量 - すべてのエンジンシリンダーの作動容積の合計。リットルで表されるため、エンジンの排気量と呼ばれることがよくあります。

シリンダー全容積 - 燃焼室の容積とシリンダーの作動容積の合計。

圧縮率- シリンダーの総容積が燃焼室の容積の何倍であるかを示します。

圧縮圧縮行程終了時のシリンダー内の圧力。

タクト- ピストンの 1 ストロークでシリンダー内で発生するプロセス (作業サイクルの一部)。