Як працює двигун автомобіля - "серцеві" справи вашої машини. Основні механізми двигуна внутрішнього згоряння

Це дивно, що ми вже понад 100 років використовуємо вогонь, метал, бензин та олію, щоб приводити автомобілі в рух. І це в той час, коли в наші дні у кожного з нас є мобільні телефони, які за потужністю нічим не поступаються комп'ютерам. Наші смартфони можуть розпізнавати обличчя, відбитки пальців та навіть вимірювати серцевий ритм. У нас є технології та високотехнологічні об'єкти, які можуть розбити один об одного протони, що дозволяють вивчити їх уламки. Це дозволяє нам розкривати таємниці Всесвіту. Ми також можемо посадити зонд на комету та відправити супутник за межі Сонячної системи. І так можна продовжувати до нескінченності... Так чому ж у добу технологічної революції світ досі користується застарілими двигунами внутрішнього згоряння?

Незважаючи на всі наші досягнення, двигун внутрішнього згоряння фактично залишається основним джерелом руху всього автотранспорту у світі. І це з урахуванням того, що цей силовий агрегат був винайдений понад сто років тому.

Примітно, що на тлі інших, більш сучасних винаходів двигун внутрішнього згоряння (ДВС) виглядає дуже примітивно. Як і сто років тому, ДВС працює за рахунок упорскування палива, його стиснення, займання та ударної хвилі, яка утворюється через згоряння палива.

Давайте трохи проаналізуємо, як усе працює в автомобілі зі звичайним двигуном.

І так. Ви вставляєте в запалювання та повертаєте його, щоб запустити стартер. У результаті стартер починає рухати поршні двигуна вгору та вниз. Далі починає працювати паливний насосподаючи паливо в камеру згоряння двигуна.

Разом з ним починають працювати водяний насос, масляний насос, клапан двигуна, які починають свій гармонійний танець, щоб подавати паливо в камеру згоряння двигуна кожну секунду. У результаті двигун починає свою роботу, де всі його компоненти починають обертатися та змащуватися великою кількістю олії.

Погодьтеся, що цей процес відноситься до дуже марнотратної операції. Адже для роботи двигуна задіяно безліч допоміжного обладнаннящо практично витрачає 75 відсотків енергії двигуна марно. До того ж величезна кількість допоміжних компонентів ДВЗ швидко виходять з ладу через постійне високе навантаження.

Але, незважаючи на це не можна говорити, що двигун внутрішнього згоряння спочатку ґрунтується на дурній ідеї. Ні звичайно. ДВС служить нам вірою та правдою вже понад 100 років і фактично змінив наш світ до невпізнання. Але це не означає, що цей дивовижний двигун повинен служити нам ще наступні 100 років. Для того часу, коли з'явився ДВС, це був прорив, що відповідало технологіям, які панували в ту епоху.

Але сьогодні все змінилося, і тепер двигуни внутрішнього згоряння не вписуються в той світ, який нас оточує.

Ви подивитеся на сучасні автомобілі. Вони фактично стали виглядати як транспортні засоби, які ми бачили не раз у фантастичних фільмахта футуристичних оповіданнях. Нові автомобілі мають дивовижний дизайн завдяки новим технологіям конструкції та досягненням в аеродинаміці.

Сучасні автомобілі можуть обмінюватися інформацією із супутниками, автоматично брати на себе керування автомобілем, попереджати нас про небезпеку на дорозі, екстрено гальмувати, щоб уникнути небезпеки, виходити у всесвітню мережу Інтернет та багато іншого.

Але, незважаючи на високотехнологічність, під капотом сучасних автомобілівНайчастіше встановлюються двигуни внутрішнього згоряння, які є пережитками минулого. Це в наші дні виглядає так само, якби iPhone 7 оснащувався поворотним диском для набору номера.

У наші дні, в 21 столітті, дійсно виглядає застарілим. Особливо його технологія одержання енергії, що утворюється шляхом спалювання матеріалу (палива), від якого утворюються відходи у вигляді газу. І цей шкідливий газми повертаємо назад у природу, завдаючи непоправної шкоди всій планеті.

Хочу зазначити, що я не божевільний еколог, який годинами на проліт розмовляє про захист землі, атмосферу та збереження пінгвінів в Антарктиді. Таких "зелених фанатів" у нашому світі і так достатньо. Причому хочу відзначити, що різних затятих захисників природи (на межі фанатизму) було дуже багато ще задовго появи парових двигунів, не кажучи вже про появу ДВЗ І хочу вас запевнити, що подібних фондів та організацій буде велика кількість навіть у тому випадку, якщо екології нашої планети більше нічого загрожувати не буде.

Але незважаючи на свій нейтралітет по відношенню до екології природи, я хочу однозначно сказати, що двигун внутрішнього згоряння дійсно себе зжив і йому не місце в нашому 21 столітті і в майбутньому.

Тим більше, що в наші дні вже є технології, які ґрунтуються на більш простих і більш ефективних способаходержання енергії для руху транспорту.

Але для того, щоб двигун внутрішнього згоряння пішов назавжди в минуле, необхідно, щоб ми з вами зрозуміли, що настав час поміняти наш світ, почавши з себе. Справа в тому, щоб будь-яка технологія стала основною для використання по всьому світу, необхідно, щоб ми до неї звикли, перебудувавши свої підвалини та звички. Це так само, як ми спочатку важко звикали до мобільним телефонамі довгий часне могли відмовитись від домашніх стаціонарних телефонів. Потім на зміну прийшли смартфони, які довгий час залишалися нами непоміченими, але міцно увійшли в наше життя. Також можна сказати і про нові технології в автопромисловості. Адже, поки з нашого боку не з'явиться попит на нові джерела енергії, нові технології не зможуть відправити двигуни внутрішнього згоряння на пенсію.

На жаль, у наші дні не варто поки що розраховувати на швидке зникнення ДВС із сучасних автомобілів. До того моменту, коли двигуни внутрішнього згоряння ми зможемо побачити лише в музеї чи технічній літературі в бібліотеці чи в Інтернеті, може пройти ще достатньо часу. Справа в тому, що незважаючи на застарілу технологію отримання енергії, двигуни внутрішнього згоряння ще мають невеликий потенціал розвитку та збільшення потужності та економічності. Цим і користуються автовиробники. Але я вважаю, що зараз ми спостерігаємо переломний момент у історії ДВСі незабаром люди почнуть розуміти, що настав час відмовитися від використання автомобілів, оснащених традиційними двигунами, працюючі . І як тільки це станеться, автомобільні компаніїбудуть змушені в короткий термін перебудуватися та почати випускати масово автомобілі без ДВЗ.

Повірте, дуже скоро двигуни внутрішнього згоряння, як джерело енергії для пересування транспорту, стануть, як коні на початку 20 століття.

На першому етапі заходу двигуна підуть найнеефективніші силові агрегати. На ринку на певний час залишаться лише інноваційні та екологічно чисті двигунивнутрішнього згоряння. Потім зникнуть і вони.

Так що наше майбутнє пов'язане з автомобілями, які будуть оснащуватися двигунами, що працюють на альтернативних джерелахенергії.

Швидше за все, зовсім скоро ми володітимемо автомобілями з електричними двигунамичастина яких буде заряджатися електроенергією, а частина водневим паливом.

На сьогоднішній день двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ)або як його ще називають "атмосферник" - основний тип двигуна, який широко застосовується в автомобільної індустрії. Що таке ДВС? Це - багатофункціональний тепловий агрегат, який за допомогою хімічних реакцій та законів фізики перетворює хімічну енергію. паливної сумішіу механічну силу (роботу).

Двигуни внутрішнього згоряння поділяються на:

1. Поршневий ДВЗ.
2. Роторно-поршневий ДВЗ.
3. Газотурбінний ДВЗ.

Поршневий двигун внутрішнього згоряння - найпопулярніший серед перелічених вище двигунів, він завоював світове визнання і вже багато років лідирує в автоіндустрії. Пропоную детальніше розглянути пристрій ДВС, і навіть принцип його роботи.

До переваг поршневого двигунавнутрішнього згоряння можна віднести:

1. Універсальність (застосування різних транспортних засобах).
2. Високий рівень автономної роботи.
3. Компактні розміри.
4. Прийнятна ціна.
5. Здатність швидкого запуску.
6. Невелика вага.
7. Можливість роботи з різними видами палива.

Крім "плюсів" має двигун внутрішнього згоряння та низку серйозних недоліків, серед яких:

1. Висока частота обертання коленвала.
2. Великий рівень шуму.
3. Занадто великий рівень токсичності у вихлопних газах.
4. Маленький ККД (коефіцієнт корисної дії).
5. Невеликий ресурс служби.

Двигун внутрішнього згораннярозрізняються за типом палива, вони бувають:

1. Бензиновими.
2. Дизельні.
3. А також газовими та спиртовими.

Останні два можна назвати альтернативними, оскільки на сьогоднішній день вони не набули широкого застосування.

Спиртовий ДВЗ працюючий на водні - найперспективніший і найекологічніший, він не викидає в атмосферу шкідливий для здоров'я "СО2", який міститься у відпрацьованих газах поршневих двигунів внутрішнього згоряння.

Поршневий ДВС складається з наступних підсистем:

1. Кривошипно-шатунний механізм (КШМ).
2. Система впуску.
3. Паливна система.
4. Система змазки.
5. Система запалювання (у бензинових двигунах).
6. Випускна система
7. Система охолодження.
8. Система управління.

Корпус двигуна складається з декількох частин, які входять: блок циліндрів, а також головка блоку циліндрів (ГБЦ). Завдання КШМ - перетворити зворотно-поступальні рухи поршня в обертальні рухи коленвала. Газорозподільний механізм необхідний ДВЗ для забезпечення своєчасного впуску в циліндри паливно-повітряної сумішіі такий самий своєчасний випуск відпрацьованих газів.

Впускна система служить для своєчасної подачі повітря в двигун, необхідний освіти паливно-повітряної суміші. Паливна система здійснює подачу в двигун палива, в тандемі ці дві системи працюють над утворенням паливно-повітряної суміші після чого вона подається за допомогою системи впорскування в камеру згоряння.

Запалення паливно-повітряної суміші відбувається завдяки системі запалювання (в бензинових ДВЗ), в дизельних моторахзаймання відбувається за рахунок стиснення суміші та свічок розжарення.

Система мастила як зрозуміло з назви служить для мастила деталей, що труться, знижуючи тим самим їх знос, збільшуючи термін їх служби і відводячи тим самим від їх поверхонь температуру. Охолодження поверхонь і деталей, що нагріваються, забезпечує система охолодження, вона відводить температуру за допомогою охолоджуючої рідини по своїх каналах, яка проходячи через радіатор - охолоджується і повторює цикл. Система випуску забезпечує виведення відпрацьованих газів з циліндрів ДВС за допомогою , яка входить до складу цієї системи, знижує шум викидів газів, що супроводжується, і їх токсичність.

Система керування двигуном (в сучасних моделяхза це відповідає електронний блок управління (ЕБУ) або бортовий комп'ютер) необхідна для електронного керуваннявсіма вищеописаними системами та забезпечення їхньої синхронності.

Як працює двигун внутрішнього згоряння?

Принцип роботи ДВС базується на ефект теплового розширення газів, яке виникає під час згоряння паливно-повітряної суміші, за рахунок чого здійснюється рух поршня в циліндрі. Робочий цикл двигуна внутрішнього згоряння відбувається за два обороти колінвала і складається з чотирьох тактів, звідси і назва – чотиритактний двигун.

1. Перший такт – впуск.
2. Другий – стиск.
3. Третій – робочий хід.
4. Четвертий – випуск.

Під час перших двох тактів - впуску та робочого такту, рухається вниз, за ​​два інших стиск та випуск – поршень йде вгору. Робочий цикл кожного з циліндрів налаштований таким чином, щоб не збігатися по фазах, це необхідно для того, щоб забезпечити рівномірність роботи двигуна внутрішнього згоряння. Є у світі та інші двигуни, робочий цикл яких відбувається всього за два такти – стиск та робочий хід, цей двигун називається двотактним.

На такті впуску паливна система і впускна утворюють паливно-повітряну суміш, яка утворюється у колекторі впускного або безпосередньо в камері згоряння (все залежить від типу конструкції). У впускному колекторі у випадку з центральним та розподіленим упорскуванням бензинових ДВЗ. У камері згоряння у випадку з безпосереднім упорскуванняму бензинових та дизельних моторах. Паливно-повітряна суміш або повітря під час відкриття впускних клапанів ГРМ подається в камеру згоряння за рахунок розряджання, яке виникає під час руху поршня вниз.

Впускні клапани закриваються на такті стиснення, після чого паливно-повітряна суміш циліндрів двигуна стискається. Під час такту "робочий хід" суміш займається примусово або самозаймається. Після загоряння в камері виникає великий тиск, який створюють гази, цей тиск впливає на поршень, якому нічого не залишається, як почати рухатися вниз. Цей рух поршня в тісному контакті з кривошипно-шатунним механізмом надають руху колінчастий вал, який у свою чергу утворює крутний момент, що приводить колеса автомобіля в рух.

Такт "випуск", після чого відпрацьовані гази звільняють камеру згоряння, а після і випускну систему, йдучи охолодженими та частково очищеними в атмосферу.

Коротке резюме

Після того, як ми розглянули принцип роботи двигуна внутрішнього згорянняможна зрозуміти чому ДВС має низький ККД, який становить приблизно 40%. У той час як в одному циліндрі відбувається корисна дія, Інші циліндри грубо кажучи не діють, забезпечуючи роботу першими тактами: впуск, стиск, випуск.

На цьому у мене все, сподіваюся вам все зрозуміло, після прочитання цієї статті ви легко зможете відповісти на питання, що таке ДВЗ і як влаштований двигун внутрішнього згоряння. Дякую за увагу!

Двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) – це найпоширеніший тип двигуна з усіх, що встановлюються нині на автомобілі. Незважаючи на те що сучасний двигунвнутрішнього згоряння складається з тисячі частин, принцип роботи дуже простий. У рамках цієї статті ми розглянемо будову та принцип роботи ДВС.

Внизу сторінки дивіться відео, на якому наочно показано пристрій та принцип роботи бензинового ДВЗ.

У кожному двигуні внутрішнього згоряння є циліндр та поршень. Саме всередині циліндра ДВС відбувається перетворення теплової енергії, що виділяється при спалюванні палива, в механічну енергію, здатну змусити наш автомобіль рухатися. Цей процес повторюється з частотою кілька сотень разів на хвилину, що забезпечує безперервне обертання вихідного з двигуна колінчастого валу.

Принцип роботи чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння

У переважній більшості легкових автомобіліввстановлюють чотиритактні двигуни внутрішнього згоряння, тому ми беремо його за основу. Щоб краще зрозуміти принцип бензинового ДВС, пропонуємо вам поглянути на малюнок:

Паливно-повітряна суміш, потрапляючи через впускний клапанв камеру згоряння (такт перший – впуск), стискається (такт другий – стиск) і спалахує від іскри свічки запалювання. При спалюванні палива під впливом високої температурив циліндрі двигуна утворюється надлишковий тиск, що змушує поршень рухатися вниз до так званої нижньої мертвої точки (НМТ), роблячи при цьому такт третій - робочий хід. Переміщаючись під час робочого ходу вниз, за ​​допомогою шатуна, поршень обертає колінчастий вал. Потім, переміщаючись від НМТ до верхньої мертвоїточці (ВМТ) поршень виштовхує відпрацьовані гази через випускний клапану вихлопну систему автомобіля – це четвертий такт (випуск) роботи двигуна внутрішнього згоряння.

Такт- Це процес, що відбувається в циліндрі двигуна за один хід поршня. Сукупність тактів, що повторюються в суворій послідовності і з певною періодичністю, зазвичай називають робочим циклом , даному випадку, двигун внутрішнього згоряння.

1. Такт перший - ВПУСК. Поршень переміщається від ВМТ до НМТ, при цьому виникає розрядження і порожнину циліндра ДВС заповнюється горючою сумішшю через впускний відкритий клапан. Суміш, потрапляючи в камеру згоряння, змішується із залишками газів, що відпрацювали. Наприкінці впуску тиск у циліндрі становить 0,07-0,095 МПа, а температура 80-120 ºС.
2. Такт другий - Стиснення. Поршень рухається до ВМТ, обидва клапани закриті, робоча суміш у циліндрі стискається, а стиск супроводжується підвищенням тиску (1,2–1,7 МПа) та температури (300-400 ºС).
3. Такт третій – РОЗШИРЕННЯ. При запаленні робочої сумішів циліндрі ДВЗвиділяється значна кількість теплоти, різко збільшується температура (до 2500 градусів за Цельсієм). Під тиском поршень переміщається до НМТ. Тиск дорівнює 4-6 МПа.
4. Такт четвертий - ВИПУСК. Поршень прагне до ВМТ через відкритий випускний клапан, відпрацьовані гази виштовхуються у випускний трубопровід, а потім навколишнє середовище. Тиск у кінці циклу: 0,1-0,12 МПа, температура 600-900 ºС.

Отже, ви змогли переконатися, що двигун внутрішнього згоряння влаштований не дуже складно. Як то кажуть, все геніальне – просто. А для більшої наочності рекомендуємо подивитися відео, на якому також добре показаний принцип роботи ДВС.

Перш ніж розглядати питання, як працює двигун автомобілянеобхідно хоча б у загальних рисахрозумітися на його пристрої. У будь-якому автомобілі встановлено двигун внутрішнього згоряння, робота якого заснована на перетворенні теплової енергії на механічну. Заглянемо глибше у цей механізм.

Як влаштований двигун автомобіля – вивчаємо схему пристрою

Класичний пристрій двигуна включає циліндр і картер, закритий в нижній частині піддоном. Усередині циліндра знаходиться з різними кільцями, що переміщається у певній послідовності. Він має форму склянки, у його верхній частині розташовується днище. Щоб остаточно зрозуміти, як влаштований двигун автомобіля, необхідно знати, що поршень за допомогою поршневого пальцяі шатуна зв'язується з колінчастим валом.

Для плавного та м'якого обертання використовуються корінні та шатунні вкладиші, що грають роль підшипників. До складу колінчастого валу входять щоки, а також корінні та шатунні шийки. Всі ці деталі, зібрані разом, називаються кривошипно-шатунним механізмом, який перетворює зворотно-поступальне переміщення поршня в кругове обертання.

Верхня частина циліндра закривається головкою, де розташовані впускний та випускний клапани. Вони відкриваються і закриваються відповідно до переміщення поршня і рухом колінчастого валу. Щоб точно уявити, як працює двигун автомобіля, відео в нашій бібліотеці слід вивчити також детально, як і статтю. А поки що ми спробуємо висловити його дію на словах.

Як працює двигун автомобіля – коротко про складні процеси

Отже, межа переміщення поршня має два крайніх становища– верхню та нижню мертві точки. У першому випадку поршень знаходиться на максимальному віддаленні від колінчастого валу, а другий варіант являє собою найменшу відстань між поршнем і колінчастим валом. Для того, щоб забезпечити проходження поршня через мертві точки без зупинок, використовується маховик, виготовлений у формі диска.

Важливим параметром у двигунів внутрішнього згоряння є ступінь стиснення, що безпосередньо впливає на його потужність та економічність.

Щоб правильно зрозуміти принцип роботи двигуна автомобіля, необхідно знати, що в його основі лежить використання роботи газів, розширених у процесі нагрівання, внаслідок чого і забезпечується переміщення поршня між верхньою та нижньою мертвими точками. При верхньому положенніпоршня відбувається згоряння палива, що надійшло в циліндр і змішаного з повітрям. В результаті температура газів та їх тиск значно зростає.

Гази роблять корисну роботузавдяки якій поршень переміщається вниз. Далі через кривошипно-шатунний механізмдія передається на трансмісію, а потім на автомобільні колеса. Відпрацьовані продукти видаляються з циліндра через систему вихлопу, але в їх місце надходить нова порція палива. Весь процес від подачі палива до виведення відпрацьованих газів називається робочим циклом двигуна.

Принцип роботи двигуна автомобіля – відмінності у моделях

Існує кілька основних видів двигунів внутрішнього згоряння. Найбільш простим є двигун з рядним розташуванням циліндрів. Розташовані в один ряд, вони становлять загалом певний робочий об'єм. Але поступово деякі виробники відійшли від такої технології виготовлення до компактнішого варіанту.

А ти і твій автомобіль готові до зими, що настала? Сучасні гаджети допоможуть з комфортом пережити зиму:

Штрафи за перетин стоп-лінії та перевищення швидкості більше не потурбують!

Ось уже близько ста років усюди у світі основним силовим агрегатомна автомобілях та мотоциклах, тракторах та комбайнах, іншій техніці є двигун внутрішнього згоряння. Прийшовши на початку ХХ століття на зміну двигунам зовнішнього згоряння(паровим), він і в віці двадцять першому залишається найбільш економічно ефективним видом двигуна. У цій статті ми докладно розглянемо пристрій, принцип роботи різних видівДВС та його основних допоміжних систем.

Визначення та загальні особливості роботи ДВС

Головна особливість будь-якого двигуна внутрішнього згоряння полягає в тому, що паливо займається безпосередньо всередині його робочої камери, а не додаткових зовнішніх носіїв. У процесі роботи хімічна та теплова енергія від згоряння палива перетворюється на механічну роботу. Принцип роботи ДВС заснований на фізичному ефекті теплового розширення газів, що утворюється у процесі згоряння паливно-повітряної суміші під тиском усередині циліндрів двигуна.

Класифікація двигунів внутрішнього згоряння

У процесі еволюції ДВС виділилися такі типи даних моторів, що довели свою ефективність:

• Поршневідвигун внутрішнього згорання. Вони робоча камера перебуває усередині циліндрів, а теплова енергія перетворюється на механічну роботу у вигляді кривошипно-шатунного механізму, що передає енергію руху на колінчастий вал. Поршневі двигуниділяться, у свою чергу, на
• карбюраторні, В яких повітряно-паливна суміш формується в карбюраторі, впорскується в циліндр і займається там іскрою від свічки запалювання;

• інжекторні, в яких суміш подається безпосередньо в впускний колектор, через спеціальні форсунки, під контролем електронного блокууправління, а також займається за допомогою свічки;
• дизельні, В яких займання повітряно-паливної суміші відбувається без свічки, за допомогою стиснення повітря, яке від тиску нагрівається від температури, що перевищує температуру горіння, а паливо впорскується в циліндри через форсунки.
• Роторно-поршневідвигун внутрішнього згорання. У моторах даного типутеплова енергія перетворюється на механічну роботу за допомогою обертання робочими газами ротора спеціальної формита профілю. Ротор рухається «планетарною траєкторією» всередині робочої камери, що має форму «вісімки», і виконує функції як поршня, так і ГРМ (газорозподільного механізму), і колінчастого валу.
• Газотурбіннідвигун внутрішнього згорання. У цих моторах перетворення теплової енергії в механічну роботу здійснюється за допомогою обертання ротора зі спеціальними клиноподібними лопатками, що приводить в рух вал турбіни.

Найбільш надійними, невибагливими, економічними в плані витрачання палива та необхідності в регулярному техобслуговуванні є поршневі двигуни.

Техніку з іншими видами ДВС можна вносити до Червоної книги. У наш час автомобілі з роторно-поршневими двигунами робить лише Mazda. Досвідчену серію автомашин з газотурбінним двигуном випускав «Chrysler», але це було в 60-х роках, і більше до цього питання ніхто з автовиробників не повертався. У СРСР газотурбінними двигунамиоснащувалися танки "Т-80" і десантні кораблі "Зубр", але надалі вирішено було відмовитися від цього типу моторів. У зв'язку з цим, докладно зупинимося на тих, хто «завоював світове панування» поршневі двигуни внутрішнього згоряння.

Корпус двигуна поєднує в єдиний організм:

• блок циліндрів, всередині камер згоряння яких займається паливно-повітряна суміш, а гази від цього згоряння надають руху поршні;
• кривошипно-шатунний механізм, що передає енергію руху на колінчастий вал;
• газорозподільчий механізм, який покликаний забезпечувати своєчасне відкриття/закриття клапанів для впуску/випуску горючої сумішіта відпрацьованих газів;
• система подачі («уприскування») та займання («запалювання») паливно-повітряної суміші;
• система видалення продуктів горіння (вихлопних газів).

Чотирьохтактний двигун внутрішнього згоряння в розрізі

При пуску двигуна в його циліндри через впускні клапани впорскується повітряно-паливна суміш і запалюється там від свічки іскри запалювання. При згорянні і тепловому розширенні газів від надлишкового тиску поршень починає рухатися, передаючи механічну роботу на обертання коленвала.

Робота поршневого двигуна внутрішнього згоряння здійснюється циклічно. Ці цикли повторюються з частотою кілька сотень разів на хвилину. Це забезпечує безперервне поступальне обертання колінчастого валу, що виходить з двигуна.

Визначимося у термінології. Такт - це робочий процес, що відбувається в двигуні за один хід поршня, точніше, за його рух в одному напрямку, вгору або вниз. Цикл - це сукупність тактів, що повторюються певної послідовності. За кількістю тактів у межах одного робітника циклу ДВЗподіляються на двотактні (цикл здійснюється за один оборот коленвала і два ходи поршня) і чотиритактні (за два обороти колінвала і чотири ходи поршня). При цьому, як у тих, так і в інших двигунах, робочий процес йде за таким планом: впуск; стиск; згоряння; розширення та випуск.

Принципи роботи ДВС

- Принцип роботи двотактного двигуна

Коли відбувається запуск двигуна, поршень, що захоплюється поворотом колінчастого валу, починає рухатися. Як тільки він досягає своєї нижньої мертвої точки (НМТ) і переходить до руху вгору, камеру згоряння циліндра подається паливно-повітряну суміш.

У своєму русі вгору поршень стискає її. У момент досягнення поршнем його верхньої мертвої точки (ВМТ) іскра від свічки електронного запалюваннязаймає паливно-повітряну суміш. Миттєво розширюючись, пари палива, що горить, стрімко штовхають поршень назад до нижньої. мертвою точкою.

У цей час відкривається випускний клапан, через який розжарені. вихлопні газивидаляються з камери згоряння. Знову пройшовши НМТ, поршень відновлює свій рух до ВМТ. За цей час колінчастий вал здійснює один оборот.

При новому русі поршня знову відкривається канал впуску паливно-повітряної суміші, яка заміщає весь обсяг відпрацьованих газів, що вийшли, і весь процес повторюється заново. Зважаючи на те, що робота поршня в подібних моторах обмежується двома тактами, він робить набагато менше, ніж у чотиритактний двигун, кількість рухів за певну одиницю часу Мінімізуються втрати на тертя. Однак виділяється велика теплова енергія, і двотактні двигуни швидше та сильніше гріються.

У двотактних двигунах поршень замінює собою клапанний механізм газорозподілу, в ході свого руху в певні моменти відкриваючи та закриваючи робочі отвори впуску та випуску в циліндрі. Найгірший, в порівнянні з чотиритактним двигуном, газообмін є головним недоліком двотактної системиДВЗ. У момент видалення вихлопних газів втрачається певний відсоток як робочої речовини, а й потужності.

Сферами практичного застосування двотактних двигуніввнутрішнього згоряння стали мопеди та моторолери; човнові мотори, газонокосарки, бензопили тощо. малопотужна техніка.

Даних недоліків позбавлені чотиритактні ДВС, які, різних варіантах, і встановлюються на практично всі сучасні автомобілі, трактори та іншу техніку. Вони впуск/ випуск горючої суміші/вихлопних газів здійснюються як окремих робочих процесів, а чи не поєднані зі стиском і розширенням, як і двухтактных. За допомогою газорозподільного механізму забезпечується механічна синхронність роботи впускних та випускних клапанів із оборотами коленвала. У чотиритактному двигуні впорскування паливно-повітряної суміші відбувається тільки після повного видалення відпрацьованих газів та закриття випускних клапанів.

Процес роботи двигуна внутрішнього згоряння

Кожен такт роботи становить один хід поршня в межах від верхньої до нижньої мертвих точок. При цьому двигун проходить через наступні фази роботи:

• Такт перший, впуск. Поршень здійснює рух від верхньої до нижньої мертвої точки. У цей час усередині циліндра виникає розрядження, відкривається впускний клапан і надходить паливно-повітряна суміш. На завершення впуску тиск у порожнині циліндра становить у межах від 0,07 до 0,095 МПа; температура – ​​від 80 до 120 градусів Цельсія.
• Такт другий, стиск. При русі поршня від нижньої до верхньої мертвої точки і закритих впускний і випускний клапан відбувається стиснення горючої суміші в порожнині циліндра. Цей процес супроводжується підвищенням тиску до 1,2-1,7 МПа, а температури – до 300-400 градусів Цельсія.
• Такт третій, розширення. Паливно-повітряна суміш спалахує. Це супроводжується виділенням значної кількості теплової енергії. Температура в порожнині циліндра різко зростає до 2,5 тисячі градусів за Цельсієм. Під тиском поршень швидко рухається до своєї нижньої мертвої точки. Показник тиску становить від 4 до 6 Мпа.
• Такт четвертий, випуск. Під час зворотного руху поршня до верхньої мертвої точки відкривається випускний клапан, через який вихлопні гази виштовхуються з циліндра у випускний трубопровід, а потім і в довкілля. Показники тиск у завершальній стадії циклу становлять 0,1-0,12 МПа; температури – 600-900 градусів за Цельсієм.

Допоміжні системи двигуна внутрішнього згоряння

Система запалювання є частиною електрообладнання машини та призначена для забезпечення іскри, що займає паливно-повітряну суміш у робочій камері циліндра. Складовими частинамисистеми запалення є:

• Джерело живлення. Під час запуску двигуна таким є акумуляторна батарея, а під час його роботи – генератор.
• Вмикач або замок запалювання. Це раніше механічне, а в Останніми рокамивсе частіше електричне контактний пристрійдля подачі напруги.
• Накопичувач енергії. Котушка або автотрансформатор - вузол, призначений для накопичення та перетворення енергії, достатньої для виникнення потрібного розряду між електродами свічки запалювання.
• Розподільник запалювання (трамблер). Пристрій, призначений для розподілу імпульсу високої напругипо дротах, що ведуть до свічок кожного з циліндрів.

Система запалення ДВЗ

- Впускна система

Система впуску ДВЗ призначена длябезперебійний подачі в двигунатмосферного повітря,для його змішування з паливом та приготування горючої суміші. Слід зазначити, що в карбюраторних двигунахминулого впускна система складається з повітроводу та повітряного фільтра. І все. До складу впускної системи сучасних автомобілів, тракторів та іншої техніки входять:

• Повітрозабірник. Є патрубком зручної для кожного конкретного двигуна форми. Через нього атмосферне повітрявсмоктується всередину двигуна, за допомогою різниці в показниках тиску в атмосфері та двигуні, де при русі поршнів виникає розрідження.
• Повітряний фільтр. Це видатковий матеріал, призначений для очищення повітря, що надходить в мотор від пилу і твердих частинок, їх затримки на фільтрі.
• Дросельна заслінка. Повітряний клапанпризначений для регулювання подачі потрібної кількості повітря. Механічно вона активується натисканням на педаль газу, а в сучасної техніки- За допомогою електроніки.
• Впускний колектор. Розподіл потік повітря по циліндрах мотора. Для додання повітряному потокуНеобхідного розподілу використовуються спеціальні впускні заслінки та вакуумний підсилювач.

Паливна система, або система харчування ДВС, «Відповідає» за безперебійну подачу пальногодля утворення паливно-повітряної суміші В склад паливної системивходять:

• Паливний бак- ємність для зберігання бензину або дизпалива, із пристроєм для забору пального (насосом).
• Паливопроводи- комплекс трубок і шлангів, якими до двигуна надходить його «їжа».
• Пристрій сумішоутворення, тобто карбюратор або інжектор- спеціальний механізм для приготування паливно-повітряної суміші та її упорскування в ДВЗ.
• Електронний блок керування(ЕБУ) сумішоутворенням та упорскуванням - в інжекторних двигунахцей пристрій «відповідає» за синхронну та ефективну роботуза освітою та подачею горючої суміші в мотор.
• Паливний насос - електричний пристрійдля нагнітання бензину чи солярки у паливопровід.
• Паливний фільтр – витратний матеріал для додаткового очищення палива в процесі його транспортування від бака до двигуна.

Схема паливної системи ДВЗ

- Система змазки

Призначення системи мастила ДВС -зменшення сили тертята її руйнівного впливу на деталі; відведеннячастини зайвого тепла; видаленняпродуктів нагару та зносу; захистметалу від корозії. Система мастила ДВС включає:

• Піддон картера- резервуар для зберігання моторної олії. Рівень олії в піддоні контролюється не лише спеціальним щупом, а й датчиком.
• Масляний насос- хитає масло з піддону і подає його до потрібних деталей двигуна через спеціальні просвердлені канали-магістралі. Під дією сили тяжіння олія стікає зі змащених деталей вниз, назад у піддон картера, накопичується там, і цикл мастила повторюється знову.
• Масляний фільтрзатримує та видаляє з моторного масла тверді частинки, що утворюються з нагару та продуктів зносу деталей. Фільтруючий елемент завжди змінюється на новий разом із кожною заміною моторного масла.
• Масляний радіаторпризначений для охолодження моторної олії, за допомогою рідини із системи охолодження двигуна.

Вихлопна система ДВСслужить для видаленнявідпрацьованих газіві зменшення шумностіроботи двигуна. У сучасній техніці вихлопна системаскладається з наступних деталей (по порядку виходу відпрацьованих газів з двигуна):

• Випускний колектор.Це система труб із жароміцного чавуну, яка приймає розжарені відпрацьовані гази, гасить їх первинний коливальний процес і відправляє далі, у приймальну трубу.
• Приймальна труба- вигнутий газовідведення з вогнестійкого металу, що в народі називається «штанами».
• Резонатор, або, кажучи народною мовою, «банку» глушника - ємність, у якій відбувається поділ вихлопних газів та зниження їхньої швидкості.
• Каталізатор- пристрій, призначений для очищення вихлопних газів та їх нейтрадизації.
• Глушник- ємність з комплексом спеціальних перегородок, призначених для багаторазової зміни напрямку руху потоку газів і, відповідно, їхньої шумності.

Вихлопна система ДВЗ

- Система охолодження

Якщо на мопедах, моторолерах і недорогих мотоциклахдосі застосовується повітряна системаохолодження двигуна - зустрічним потоком повітря, то для більш потужної технікиїї, зрозуміло, недостатньо. Тут працює рідинна системаохолодження, призначена для забирання зайвого теплау мотора та зниження теплових навантаженьйого деталі.

• РадіаторСистема охолодження служить для віддачі надлишкового тепла в навколишнє середовище. Він складається з великої кількостівигнутих алюмінієвих трубок, з ребрами для додаткової тепловіддачі.
• Вентиляторпризначений для посилення охолодного ефекту на радіатор від зустрічного потоку повітря.
• Водяний насос(Помпа) - «ганяє» охолодну рідину по «малому» і «великому» колах, забезпечуючи її циркуляцію через двигун і радіатор.
• Термостат- спеціальний клапан, що забезпечує оптимальну температуру охолоджуючої рідини шляхом запуску її «малого кола», минаючи радіатор (при холодному двигуні) і по «великому колу», через радіатор - при прогрітому двигуні.

Злагоджена робота даних допоміжних систем забезпечує максимальну віддачу від двигуна внутрішнього згоряння та його надійність.

На закінчення необхідно відзначити, що в найближчому майбутньому не передбачається появи гідних конкурентів двигуну внутрішнього згоряння. Є всі підстави стверджувати, що у своєму сучасному, вдосконаленому вигляді він ще кілька десятиліть залишиться панівним видом мотора у всіх галузях світової економіки.