Який вигляд має двигун автомобіля. Двигун внутрішнього згоряння

30.09.2019

З моменту винаходу першого мотора, що працює за рахунок горіння паливної суміші, пройшло вже більше ста п'ятдесяти років. Людство просунулося у технічному прогресі, проте замінити так і не вдається. Цей тип силової установки використовується як привід техніки. За рахунок мотора працюють мопеди, автомобілі, трактори та інші самохідні агрегати.

За час експлуатації, винайдено та застосовано до використання більше десяти видів та типів моторів. Проте принцип роботи не змінився. У порівнянні з паровим агрегатом, який передував установці, двигун, що перетворює теплову енергію згоряння в механічну роботу, більш економічний з великим коефіцієнтом корисної дії. Ці властивості, запорука успіху двигуна, який півтора століття залишається затребуваним і користується популярністю.

Поршневий двигун внутрішнього згоряння у розрізі

Особливість роботи

Особливість, що робить двигун не схожим на інші установки, полягає в тому, що робота двигуна внутрішнього згоряння супроводжується займанням паливної суміші безпосередньо в камері. Саме місце, де відбувається горіння, всередині установки, це лягло в основу назви класифікації моторів. У процесі складної екзотермічної реакції, коли вихідна робоча суміш перетворюється на продукти згоряння з виділенням тепла, виконується перетворення на механічну роботу. Робота за рахунок теплового розширення, рушійна сила, без якої було б не можливе існування установки. Принцип зав'язаний тиску, газів у просторі циліндра.

Види двигунів

У процесі технічного прогресу розроблялися і випробовувалися види агрегатів, у яких пальне спалювалося у внутрішньому просторі, в повному обсязі довели свою доцільність. Виділено поширені типи двигунів внутрішнього згоряння:

Поршневе встановлення.

Складова частина агрегату виконана у вигляді блоку з вмонтованими всередину циліндричними порожнинами. Частина циліндра служить спалювання пального. За допомогою поршня, кривошипу та шатуна відбувається трансформація енергії горіння в енергію обертання валу. Залежно від того, як готується горюча суміш, агрегати ділять:

Карбюраторні.У таких установках пальне готується за рахунок карбюрації. Атмосферне повітря і паливо транспортуються в механізм пропорції, після чого змішується всередині установки. Готова суміш подається в камеру та спалюється;
Інжектор.В установку робоча суміш подається за допомогою розпилювача. Упорскування здійснюється в колектор і контролюється електронікою. По колектору пальне надходить у камеру, де підпалюється свічкою;
Дизель.Принцип докорінно відрізняється від попередніх опонентів. Процес протікає рахунок тиску. В об'єм через розпилювач впорскується порція палива (солярка), температура повітря вища за температуру горіння, пальне займається.

Поршневий мотор:

Роторно-поршневий двигун.Перетворення енергії розширення газів на механічну роботу відбувається за рахунок оборотів ротора. Ротор являє собою деталь спеціального профілю, на яку тиснуть гази, змушуючи здійснювати обертальні рухи. Траєкторія руху ротора камерою об'ємного витіснення складна, утворена епітрохоїдою. Ротор виконує функції: поршня, розподільника газів, валу.

Роторно-поршневий мотор:

Газотурбінні двигуни.Процес виконується рахунок перетворення тепла на роботу. Безпосередню участь беруть лопатки ротора. Обертання деталей від потоку газів передається на турбіну.

Сьогодні, поршневі мотори остаточно витіснили решту типів установок і зайняли домінуюче становище в автомобільній галузі. Відсоткове співвідношення роторно-поршневих двигунів мало, оскільки виробництвом займається тільки Mazda. До того ж, випуск установок ведеться в обмеженій кількості. Газотурбінні агрегати так само не прижилися, оскільки мали низку недоліків для цивільного використання, основний це підвищена витрата палива.

Класифікація двигунів внутрішнього згоряння так само можлива і по паливному, що споживається. Двигуни використовують: бензин, дизель, газ, комбіноване паливо.

Газотурбінний мотор:

Пристрій

Незважаючи на різноманітність установок, види двигунів внутрішнього згоряння компонуються з кількох вузлів. Сукупність компонентів розміщується у корпусі агрегату. Чітка і злагоджена робота кожної складової частини окремо, в сукупності представляє мотор єдиним неподільним організмом.

Блок мотора. Блок циліндрів поєднує в собі порожнини циліндричної форми, всередині яких відбувається займання, і згоряння паливоповітряної суміші. Горіння призводить до теплового розширення газів, а циліндри двигуна служать напрямною, що не дає тепловому потоку вийти за межі необхідних рамок;

Блок циліндрів двигуна:

Механізм кривошипів і шатунів мотора. Сукупність важелів, за допомогою яких на колінчастий вал передається сила, що змушує здійснювати обертальні рухи;

Кривошипно-шатунний механізм двигуна:

Розподільник газу мотора. Приводить в рух клапана впуску та випуску, сприяє процесу газообміну. Виводить відпрацювання із порожнини агрегату, наповнює її потрібною порцією з метою продовжити роботу механізму;

Газорозподільний механізм двигуна:

Підведення пального в моторе.Служить для приготування порції пального в потрібній пропорції з повітрям, передає цю порцію в порожнину за допомогою розпилення або самопливом;

Система запалення в моторі. Механізм підпалює порцію в порожнині камери. Виконується за допомогою свічки запалювання або свічки розжарювання.

Свіча запалювання:

Система виведення відпрацьованих продуктів з мотора. Механізм призначений для ефективного видалення згорілих продуктів та надлишків тепла.

Приймальна труба:

Запуск силової установки внутрішнього згоряння супроводжується подачею пального в агрегат, у порожнині камери об'ємного витіснення субстанція згоряє. Процес супроводжується виділенням тепла та збільшенням обсягу, що провокує переміщення поршня. Переміщаючись, деталь перетворює механічну роботу на кручення колінчастого механізму.

Після завершення дія повторюється знову, таким чином, не перериваючись ні на хвилину. Процеси, протягом яких здійснюється робота установки:

Переміщення поршня з крайнього нижнього положення в крайнє верхнє положення і в зворотному порядку. Такт вважається одним переміщенням в один бік.
Цикл.Сумарна кількість тактів, необхідна при виконанні роботи. Конструктивно, агрегати можуть виконувати цикл за 2 (один оборот валу) або 4 (два обороти) такту.
Робочий процес. Дія, яка передбачає: впуск суміші, здавлювання, окислення, робочий хід, видалення. Робочий процес характерний як двотактних моторів, так чотирьохтактних двигунів.

Двотактний мотор

Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння, що використовує як робочий процес два такти простий. Відмінна риса двигуна, виконання двох тактів: здавлювання і робочий хід. Такти впуску та очищення інтегровані у здавлювання та робочий хід, тому вал провертається на 360° за робочий процес.

Виконуваний порядок такий:

Здавлювання.Поршень з крайнього нижнього положення йде у крайнє верхнє положення. Переміщення створює розрядження під поршнем, завдяки чому через продувальні отвори просочується пальне. Подальше переміщення провокує перекриття отвору впуску спідницею поршня та отворів випуску, що виводять відпрацювання. Замкнутий простір сприяє зростанню напруги. У крайній верхній точці заряд запалюється.
Горіння створює тиск всередині камери, змушуючи за допомогою розширення газів переміщатися поршень в низ. Відбувається почергове відкриття випускних та продувних вікон. Напруга в ділянці днища провокує надходження пального в циліндричну порожнину, одночасно очищаючи її від відпрацювання.

Пристрій агрегату на два такти виключає механізм розподільчого газу, що позначається на якості процесу обміну. Крім того, неможливо виключити продування, а це сильно збільшує витрату палива, оскільки частина суміші викидається назовні з відпрацьованими газами.

Принцип роботи двотактного двигуна:

Чотирьохтактний мотор

Моторами, які виконують 4 такти роботи двигуна внутрішнього згоряння за робочий процес, оснащена техніка, що використовується сьогодні. У цих моторах, введення та виведення пального та відпрацювання, виконуються окремими тактами. Двигуни використовують механізм розподілу газів, що синхронізує клапани та вал. Перевага двигуна на чотири такти, подача пального в очищену від відпрацьованих газів камеру при закритих клапанах, що виключає витік палива.

Порядок такий:

Переміщення поршня з крайнього верхнього положення в крайнє нижнє. Відбувається розрядження в порожнині, що відкриває клапан впуску. Пальне входить у камеру об'ємного витіснення.
Здавлювання. Переміщення поршня знизу вгору (крайні положення). Отвори входу та виходу перекриті, що сприяє наростанню тиску в камері об'ємного витіснення.
Робочий хід. Суміш загоряється, виділяється тепло, різке збільшення обсягу та зростання сили, що давить на поршень. Рух останнього до крайнього нижнього положення.
Очищення. Отвори випуску відкриті, поршень переміщається знизу догори. Позбавлення відпрацьовування, очищення порожнини перед наступною порцією робочої суміші.

Механічний ККД двигуна внутрішнього згоряння, з циклом на 4 такти нижче, порівняно з агрегатом на 2 такти. Це зумовлено складним пристроєм та наявністю механізму розподілу газів, який забирає частину енергії на себе.

Принцип роботи чотиритактного двигуна:

Механізм іскроутворення

Мета механізму, своєчасне іскріння в порожнині циліндра двигуна. Іскра допомагає спалахнути паливу і зробити агрегату робочий хід. Механізм іскроутворення, складова частина електричного обладнання автомобіля, куди входять:

Джерело зберігання електроенергії, акумулятор. Джерело, яке виробляє електричну енергію, генератор.
Механічне або електричний пристрій, що подає електричну напругу в мережу автомобіля, ще називають запалювання.
Накопичувач та перетворювач електричної енергії, трансформатор, або котушка. Механізм забезпечує достатній заряд на свічках двигуна.
Механізм розподілу запалювання, або трамблер. Пристрій призначений для розподілу та своєчасної подачі у потрібний циліндр електричного імпульсу на свічки запалювання.

Механізм впускання

Мета механізму, безперебійне утворення у циліндрах двигуна внутрішнього згоряння автомобіля, потрібної кількості повітря. Згодом повітря змішується з паливом, і все це займається для робочого процесу. Застарілі, карбюраторні мотори для впуску використовували елемент для фільтрації повітря та повітропровід. Сучасні установки укомплектовані:

Механізм забору повітря двигуном. Деталь виконана у вигляді патрубка, певного профілю. Завдання конструкції, подати в циліндр якнайбільше повітря створивши при цьому менший опір на вході. Всмоктування повітряної маси відбувається за рахунок різниці тисків при русі поршня в положення нижньої мертвої точки.
Повітряний фільтруючий елемент двигуна. Деталь застосовується для очищення повітря, що потрапляє в двигун. Робота елемента впливає ресурс і працездатність силової установки. Фільтр відноситься до витратних матеріалів і змінюється через проміжок часу.
Заслінка дроселя мотора.Перепускний механізм, що знаходиться у впускному колекторі і регулює кількість повітря, що подається в мотор. Деталь працює рахунок електроніки, чи механічним шляхом.
Колектор впуску двигуна. Призначення механізму, розподілити кількість повітря рівномірно по циліндрах двигуна. Процес регулюється заслінками впуску та підсилювачами потоку.

Система впуску:

Механізм харчування

Призначення, безперебійна подача палива для наступного змішування з повітрям та приготуванням гомогенної стехіометричної суміші. Механізм харчування включає:

Бак мотора. Ємність замкнутого типу, в якій зберігається паливо (бензин, солярка). Бак обладнаний пристроєм забору пального (помпа) та пристроєм, що заправляє ємність (заливна горловина).
Паливна проводка мотора.Патрубки, шланги, якими транспортується або перенаправляється паливо.
Механізм, який змішує пальне в моторі. Спочатку силові установки обладналися карбюратором, в сучасних двигунах застосовують інжектор. Завдання подати приготовлену суміш усередину камери згоряння.
Блок управління. Призначення механізму, керувати сумішоутворенням та упорскуванням. В установках, обладнаних інжектором, пристрій синхронізує роботу для підвищення ефективності процесу.
Помпа мотора. Пристрій, що створює напругу в паливному дроті мотора і сприяє руху горючої рідини.
Елемент фільтрації. Механізм очищає паливо, що надходить від домішок і бруду, що збільшує ресурс силової установки.

Механізм харчування:

Механізм мастила

Призначення механізму забезпечити деталі силової установки необхідною кількістю масла для створення на поверхнях захисної плівки. Застосування рідини зменшує вплив сили тертя у точках зіткнення деталей, видаляє продукти зношування, захищає агрегат від корозії, ущільнює вузли та механізми. складається:

Піддон мотора. Ємність, в якій міститься, зберігається і охолоджується мастильна рідина. Для нормального функціонування мотора важливо дотримуватися необхідного рівня масла, тому піддони укомплектовані щупом для контролю.
Масляна помпа мотора. Механізм, що перекачує рідину з піддона двигуна і направляє масло до точок, що потребують мастила. Рух олії відбувається магістралями.
Масляний фільтруючий елемент. Призначення деталі, очистити олію від домішок та продуктів зносу, які циркулюють у моторі. Елемент змінюють при кожній заміні олії, оскільки робота впливає на знос механізму.
Охолоджувач масла мотора. Призначення механізму, відбір надлишків тепла, із системи мастила. Оскільки масло, відводить тепло від перегрітих поверхонь, то саме масло так само схильне до перегріву. Характерна особливість механізму мастила, обов'язкове використання, незалежно від того, яка модель двигуна внутрішнього згоряння застосовується. Відбувається це з тієї причини, що сьогодні ефективніше цього способу захисту двигуна немає.

Система змазки:

Механізм випуску

Механізм призначений для відведення відпрацьованих газів та зменшення шуму у процесі роботи двигуна. Складається з наступних компонентів:

Колектор випуску мотора.Набір патрубків, виготовлених з жароміцного матеріалу, оскільки вони першими стикаються з розпеченими газами, що виходять із камери згоряння. Колектор гасить коливання та переправляє гази далі в трубу;
Труба мотора. Приймальна труба призначена для отримання газів та транспортування далі за системою. Матеріал, з якого виконана деталь, має високу стійкість до температур.
Резонатор. Пристрій, що дозволяє розділити гази та знизити їхню швидкість.
Каталізатор. Пристрій очищення та нейтралізації газів.
Глушник мотора.Резервуар із вмонтованими перегородками, завдяки перенаправленню відпрацьованих газів, дозволяє знизити шум.

Система випуску двигуна:

Механізм охолодження

На малопотужних двигунах внутрішнього згоряння застосовується охолодження двигуна зустрічним потоком. Сучасні агрегати, автомобільні, суднові, вантажні використовують рідинне охолодження. Завдання рідини, забрати на себе частину надлишкового тепла та знизити теплове навантаження на вузли та механізми агрегату. Механізм охолодження включає:

Радіатор двигуна. Завдання пристрою передати надлишкове тепло від рідини навколишньому середовищу. Деталь включає набір алюмінієвих трубок з відвідними ребрами;
Вентилятор двигуна. Завдання вентилятора, збільшити ефект від охолодження за рахунок примусового обдування радіатора та відведення з його поверхні надлишків тепла.
Помпа мотора. Завдання водяної помпи забезпечити циркуляцію рідини, що охолоджує, по системі. Циркуляція проходить по малому колу (поки двигун не розігрітий), після чого клапан перемикає рух рідини на велике коло.
Перепускний клапан мотора. Завдання механізму забезпечити перемикання циркуляції рідини з малого кола звернення на велике коло.

Система охолодження двигуна:

Незважаючи на численні спроби уникнути двигуна внутрішнього згоряння, в найближчому майбутньому, такої можливості не передбачається. Тому силові установки даного типу ще довго радуватимуть нас своєю злагодженою роботою.

Ваша машина «застукала», а ви якомога довше не відкриваєте капот, щоб не стикатися з цією купою заліза, в якій ви нічого не розумієте? А може, ви голосніше вмикаєте радіо або просто глушите двигун і сподіваєтеся, що цей звук зникне, коли ви його заведете наступного дня? У будь-якому випадку, якщо двигун автомобіляє для вас великою загадкою, читайте далі! Дізнайтеся, за рахунок чого він працює і що може викликати цей страшний стукіт і брязкіт!

Двигун має кілька циліндрів, розташованих одним із трьох способів:

Опозитно
V-подібно
В один ряд

Робота елементів двигуна

Запалення бензину в невеликому замкнутому просторі створює достатньо енергії, щоб відкинути картоплину на 150 метрів! А якщо такий вибух відбувається 200 разів на хвилинуто енергії вистачить для руху автомобіля. Процес згоряння відбувається у 4 такти:

Впуск.Поршень нагадує гарматне ядро, тільки він не вилітає з гармати. На початку циклу він знаходиться вгорі циліндра і починає рух униз. У цей момент відкривається впускний клапан, який подає в циліндр, повітря та паливо.
Стиснення.Колінвал змушує поршень знову рухатися вгору, стискаючи суміш палива та повітря.
Робочий хід.Коли поршень досягає верхнього положення, свічка запалювання за допомогою іскри підпалює паливо. Це викликає вибух, під впливом якого поршень знову рухається вниз.
Випуск.Коли поршень сягає нижнього положення, відкривається випускний клапан. Він відводить вихлопні гази у вихлопну трубу.

Елементи двигуна автомобіля

очищає повітря, що надходить у циліндри, що забезпечує краще згоряння.
Система повітряного охолодженняне дає двигуну нагріватися, забезпечуючи циркуляцію води навколо циліндрів та через радіатор.
подає паливо з бензобака і за допомогою карбюратора змішує його з повітрям. Суміш потім надходить у циліндри.
Розподільний валзабезпечує відкриття та закриття клапанів. Швидкість обертання дорівнює 1/2 швидкості обертання коленвала.
Ремінь ГРМз'єднує колінвал і распредвал, забезпечуючи синхронність роботи клапанів та поршнів.
Поршневі кільцявстановлюються на поршень для запобігання витоку палива повітря з камери згоряння та витрати олії.
Система змазкидоставляє масло до всіх необхідних елементів двигуна зниження тертя.
стикується з колінвалом і забезпечує надходження олії з піддону картера.
Система зниження токсичності вихлопуза допомогою комп'ютера та датчиків регулює вихлопні гази, що спалює невикористане паливо у вихлопній суміші.
Автомобільний акумуляторзабезпечує електричний струм, необхідний запуску двигуна. Заряджається від .
з'єднується із блоком циліндрів. Для підвищення герметичності при згорянні між блоком та головкою знаходиться прокладка.
Система запалюваннястворює електричний розряд, що проходить через розподільник запалювання, який потім посилає іскру проводів до свічок запалювання. На кожен циліндр йде свій провід, заряд подається на свічки по черзі.
Вихлопна системавидаляє вихлопні гази через випускний колектор та вихлопну трубу. Традиційно гучний звук вихлопу пом'якшує глушник.

Якщо не заводиться двигун автомобіля, є три найбільш ймовірні причини:

Погана паливна суміш.Закінчилося паливо, тому в двигун надходить лише повітря. Засмічений повітрозабірник. Подається дуже багато або мало палива. У паливі є домішки (напр. вода), які не дають йому спалахувати.
Погана компресія.Знос поршневих кілець (викликає витік повітря). Чи не герметичність клапанів викликає витік під час компресії. Щілини в блоці циліндрів внаслідок зношування прокладки.
Погана іскра.або дротів до свічок запалювання. Обрив або втрата дроту. Неправильно виставлено запалювання, тобто. іскра подається надто рано чи надто пізно.

Проте світильний газ годився як для освітлення.

Честь створення комерційно успішного двигуна внутрішнього згоряння належить бельгійському механіку Жану Етьєну Ленуару. Працюючи на гальванічному заводі, Ленуар прийшов до думки, що паливно-повітряну суміш у газовому двигуні можна спалахувати за допомогою електричної іскри, і вирішив побудувати двигун на основі цієї ідеї. Вирішивши проблеми, що виникли по ходу (тугий хід і перегрів поршня, що веде до заклинювання) продумавши систему охолодження і змащення двигуна, Ленуар створив працездатний двигун внутрішнього згоряння. У 1864 році було випущено понад триста таких двигунів різної потужності. Розбагатівши, Ленуар перестав працювати над подальшим удосконаленням своєї машини, і це зумовило її долю - вона була витіснена з ринку досконалішим двигуном, створеним німецьким винахідником Августом Отто і одержав патент на винахід своєї моделі газового двигуна в 1864 році.

У 1864 році німецький винахідник Августо Отто уклав договір з багатим інженером Лангеном для реалізації свого винаходу - було створено фірму «Отто та Компанія». Ні Отто, ні Ланген не мали достатніх знань у галузі електротехніки і відмовилися від електричного запалювання. Запалення вони здійснювали відкритим полум'ям через трубку. Циліндр двигуна Отто, на відміну двигуна Ленуара, був вертикальним. Волок, що обертається, містився над циліндром збоку. Принцип дії: вал, що обертається, піднімав поршень на 1/10 висоти циліндра, в результаті чого під поршнем утворювався розріджений простір і відбувалося всмоктування суміші повітря і газу. Потім суміш спалахнула. Під час вибуху тиск під поршнем зростало приблизно до 4 атм. Під впливом цього тиску поршень піднімався, обсяг газу збільшувався і тиск падало. Поршень спочатку під тиском газу, а потім за інерцією піднімався доти, доки під ним не створювалося розрідження. Таким чином, енергія палива, що згоріло, використовувалася в двигуні з максимальною повнотою. У цьому полягала головна оригінальна знахідка Отто. Робочий хід поршня вниз починався під дією атмосферного тиску, і після того, як тиск у циліндрі досягав атмосферного, відкривався випускний вентиль, і поршень своєю масою витісняв відпрацьовані гази. Через більш повного розширення продуктів згоряння ККД цього двигуна був значно вищим, ніж ККД двигуна Ленуара і досягав 15%, тобто перевершував ККД найкращих парових машин того часу. Крім того, двигуни Отто були майже вп'ятеро економічнішими за двигуни Ленуара, вони відразу стали користуватися великим попитом. У наступні роки їх випустили близько п'яти тисяч штук. Незважаючи на це, Отто наполегливо працював над удосконаленням їхньої конструкції. Незабаром було застосовано кривошипно-шатунну передачу. Однак найважливіше з його винаходів було зроблено в 1877 році, коли Отто отримав патент на новий двигун із чотиритактним циклом. Цей цикл досі лежить в основі роботи більшості газових та бензинових двигунів.

Типи двигунів внутрішнього згоряння

Поршневий ДВЗ

Роторний ДВЗ

Газотурбінний ДВС

Поршневі двигуни - камера згоряння міститься в циліндрі, де теплова енергія палива перетворюється на механічну енергію, яка з поступального руху поршня перетворюється на обертальну за допомогою кривошипно-шатунного механізму.

ДВЗ класифікують:

а) За призначенням - поділяються на транспортні, стаціонарні та спеціальні.

б) За родом палива - легкі рідкі (бензин, газ), важкі рідкі (дизельне паливо, суднові мазути).

в) За способом утворення горючої суміші - зовнішнє (карбюратор, інжектор) та внутрішнє (в циліндрі ДВЗ).

г) За способом запалення (з примусовим запалюванням, із запаленням від стиснення, калоризаторні).

д) За розташуванням циліндрів поділяють рядні, вертикальні, опозитні з одним і двома колінвалами, V-подібні з верхнім і нижнім розташуванням колінвала, VR-подібні і W-подібні, однорядні і дворядні зіркоподібні, Н-подібні, дворядні з паралельними колінвалами, "подвійне віяло", ромбоподібні, трипроменеві та деякі інші.

Бензинові

Бензинові карбюраторні

Робочий цикл чотиритактних двигунів внутрішнього згоряння займає два повні обороти кривошипу, що складається з чотирьох окремих тактів:

впуску,
стиснення заряду,
робочого ходу та
випуску (вихлопу).

Зміна робочих тактів забезпечується спеціальним газорозподільним механізмом, найчастіше він представлений одним або двома розподільними валами, системою штовхачів та клапанами, що безпосередньо забезпечують зміну фази. Деякі двигуни внутрішнього згоряння використовували для цієї мети золотникові гільзи (Рікардо), що мають впускні та/або вихлопні вікна. Повідомлення порожнини циліндра з колекторами у разі забезпечувалося радіальним і обертальним рухами золотникової гільзи, вікнами відкриває потрібний канал. Зважаючи на особливості газодинаміки - інерційності газів, часу виникнення газового вітру такти впуску, робочого ходу та випуску в реальному чотиритактному циклі перекриваються, це називається перекриттям фаз газорозподілу. Чим вище робочі обороти двигуна, тим більше перекриття фаз і чим воно більше, тим менший момент двигуна внутрішнього згоряння, що крутить, на низьких оборотах. Тому в сучасних двигунах внутрішнього згоряння все ширше використовуються пристрої, що дозволяють змінювати фази газорозподілу у процесі роботи. Особливо придатні для цієї мети двигуни з електромагнітним керуванням клапанами (BMW, Mazda). Є також двигуни зі змінним ступенем стиснення (СААБ), що мають більшу гнучкість характеристики.

Двотактні двигуни мають безліч варіантів компонування та велику різноманітність конструктивних систем. Основний принцип будь-якого двотактного двигуна – виконання поршнем функцій елемента газорозподілу. Робочий цикл складається, строго кажучи, із трьох тактів: робочого ходу, що триває від верхньої мертвої точки ( ВМТ) до 20-30 градусів до нижньої мертвої точки ( НМТ), продування, що фактично поєднує впуск і вихлоп, і стиснення, що триває від 20-30 градусів після НМТ до ВМТ. Продування, з точки зору газодинаміки, слабка ланка двотактного циклу. З одного боку, неможливо забезпечити повний поділ свіжого заряду і вихлопних газів, тому неминучі або втрати свіжої суміші, що буквально вилітає у вихлопну трубу (якщо двигун внутрішнього згоряння - дизель, йдеться про втрату повітря), з іншого боку, робочий хід триває не половину обороту, а менше, що саме собою знижує ККД . У той же час тривалість надзвичайно важливого процесу газообміну, що в чотиритактному двигуні займає половину робочого циклу, не може бути збільшена. Двотактні двигуни можуть взагалі не мати системи газорозподілу. Однак, якщо мова не йде про спрощені дешеві двигуни, двотактний двигун складніший і дорожчий за рахунок обов'язкового застосування повітродувки або системи наддуву, підвищена теплонапруженість ЦПГ вимагає більш дорогих матеріалів для поршнів, кілець, втулок циліндрів. Виконання поршнем функцій елемента газорозподілу зобов'язує мати його висоту не менше хід поршня + висота вікон, що продувають, що некритично в мопеді, але істотно обтяжує поршень вже при відносно невеликих потужностях. Коли ж потужність вимірюється сотнями кінських сил, збільшення маси поршня стає дуже серйозним чинником. Введення розподільних гільз із вертикальним ходом у двигунах Рікардо було спробою уможливити зменшення габаритів та маси поршня. Система виявилася складною та дорогою у виконанні, крім авіації, такі двигуни ніде більше не використовувалися. Вихлопні клапани (при прямоточному клапанному продуванні) мають удвічі більшу теплонапруженість у порівнянні з вихлопними клапанами чотирьохтактних двигунів і гірші умови для тепловідведення, а їх сідла мають більш тривалий прямий контакт з вихлопними газами.

Найпростішою з точки зору порядку роботи і найскладнішою з точки зору конструкції є система Фербенкс - Морзе, представлена в СРСР та в Росії, переважно тепловозними дизелями серій Д100. Такий двигун є симетричною двовальною системою з поршнями, що розходяться, кожен з яких пов'язаний зі своїм коленвалом. Таким чином, цей двигун має два колінвали, механічно синхронізовані; той, який пов'язаний із вихлопними поршнями, випереджає впускний на 20-30 градусів. За рахунок цього випередження покращується якість продування, яка в цьому випадку є прямоточною, і покращується наповнення циліндра, тому що в кінці продування вихлопні вікна вже закриті. У 30х - 40х роках ХХ століття були запропоновані схеми з парами поршнів, що розходяться - ромбовидна, трикутна; існували авіаційні дизелі з трьома зіркоподібними поршнями, що розходяться, з яких два були впускними і один - вихлопним. У 20-х роках Юнкерс запропонував одновальну систему з довгими шатунами, пов'язаними з пальцями верхніх поршнів спеціальними коромислами; верхній поршень передавав зусилля на колінвал парою довгих шатунів, і на один циліндр припадало три коліна валу. На коромислах стояли також квадратні поршні продувних порожнин. Двотактні двигуни з поршнями будь-якої системи, що розходяться, мають, в основному, дві недоліки: по-перше, вони дуже складні і габаритні, по-друге, вихлопні поршні і гільзи в зоні вихлопних вікон мають значну температурну напруженість і схильність до перегріву. Кільця вихлопних поршнів також є термічно навантаженими, схильні до закоксовування та втрати пружності. Ці особливості роблять конструктивне виконання таких двигунів нетривіальним завданням.

Двигуни з прямоточним клапанним продуванням оснащені розподільним валом і вихлопними клапанами. Це значно знижує вимоги до матеріалів та виконання ЦПГ. Впуск здійснюється через вікна в гільзі циліндра, що відкриваються поршнем. Саме так компонується більшість сучасних двотактних дизелів. Зона вікон та гільза в нижній частині у багатьох випадках охолоджуються наддувним повітрям.

У випадках, коли однією з основних вимог до двигуна є його здешевлення, використовуються різні види кривошипно-камерної контурної віконно-віконної продувки - петльова, поворотно-петльова (дефлекторна) у різноманітних модифікаціях. Для поліпшення параметрів двигуна застосовуються різноманітні конструктивні прийоми - довжина впускного і вихлопного каналів, що змінюється, може варіюватися кількість і розташування перепускних каналів, використовуються золотники, що обертаються відсікачі газів, гільзи і шторки, що змінюють висоту вікон (і, відповідно, моменти початку впуску і вихлопу). Більшість таких двигунів мають повітряне пасивне охолодження. Їх недоліки - відносно невисока якість газообміну та втрати горючої суміші при продуванні, за наявності кількох циліндрів секції кривошипних камер доводиться розділяти та герметизувати, ускладнюється та здорожчується конструкція коленвала.

Додаткові агрегати, потрібні для ДВЗ

Недоліком двигуна внутрішнього згоряння є те, що він розвиває найвищу потужність лише у вузькому діапазоні обертів. Тому невід'ємним атрибутом двигуна внутрішнього згоряння є трансмісія. Лише окремих випадках (наприклад, у літаках) можна обійтися без складної трансмісії. Поступово завойовує світ ідея гібридного автомобіля, в якому двигун завжди працює в оптимальному режимі.

Крім того, двигуну внутрішнього згоряння необхідні система живлення (для подачі палива та повітря - приготування паливо-повітряної суміші), вихлопна система (для відведення вихлопних газів), також не обійтися без системи мастила (призначена для зменшення сил тертя в механізмах двигуна, захисту деталей) двигуна від корозії, а також спільно з системою охолодження для підтримки оптимального теплового режиму), системи охолодження (для підтримки оптимального теплового режиму двигуна), система запуску (застосовуються способи запуску: електростартерний, за допомогою допоміжного пускового двигуна, пневматичний, за допомогою м'язової сили людини ), система запалення (для запалення паливо-повітряної суміші, застосовується у двигунів з примусовим займанням).

Див. також

Філіп Лебон - французький інженер, який отримав в 1801 патент на двигун внутрішнього згоряння зі стисненням суміші газу і повітря.
Роторний двигун: конструкції та класифікація
Роторно-поршневий двигун (двигун Ванкеля)

Примітки

Посилання

Бен Найт «Збільшуємо пробіг» //Стаття про технології, які зменшують витрату палива автомобільним ДВС

Якщо ви потребуєте будь-яких автозапчастини для свого автомобіля, то наш інтернет-сервіс буде радий запропонувати вам їх за найнижчими цінами. Все, що вам потрібно, це зайти в меню "" і заповнити форму, або ввести назву запчастини у верхньому правому вікні даної сторінки, після цього на вас вийдуть наші менеджери і запропонують кращі ціни, яких ви ще виглядом не бачили і не чували! Тепер головне.

Отже, всі ми знаємо, що найважливішою частиною машини є маестро двигун. Основною метою роботи двигуна є перетворення бензину на рушійну силу. В даний час, найпростішим способом змусити автомобіль рухатися є спалювання бензину всередині двигуна. Саме тому двигун автомобіля називається двигуном внутрішнього згоряння.

Дві речі, які слід запам'ятати:

Існують різні двигуни внутрішнього згоряння. Наприклад, дизельний двигун відрізняється від бензинового. Кожен з них має свої переваги та недоліки.

Існує така річ, як двигун зовнішнього згоряння. Найкращим прикладом такого двигуна є паровий двигун пароплава. Паливо (вугілля, дерево, масло) згоряє поза двигуном, утворюючи пару, яка і є рушійною силою. Двигун внутрішнього згоряння є набагато ефективнішим (потрібно менше палива на кілометр шляху). До того ж він набагато менший за еквівалентний двигун зовнішнього згоряння. Це пояснює той факт, чому ми не бачимо на вулицях автомобілі з паровими двигунами.

Принцип, що лежить в основі будь-якого поршневого двигуна внутрішнього згоряння: якщо ви помістите невелику кількість високоенергетичного палива (наприклад, бензину) у невеликий замкнутий простір, і запаліть його, то при згоранні у вигляді газу вивільняється неймовірна кількість енергії. Якщо створити безперервний цикл маленьких вибухів, швидкість яких буде, наприклад, сто разів на хвилину, і пустити енергію в правильне русло, то ми отримаємо основу роботи двигуна.

Зараз майже всі автомобілі використовують так званий чотиритактний цикл згоряння для перетворення бензину на рушійну силу чотирьох колісного друга. Чотирьохтактний підхід також відомий як цикл Отто, на честь Ніколауса Отто, який винайшов його у 1867 році. До чотирьох тактів відносяться:

Такт впуску.
Такт стиснення.
Такт горіння.
Такт виведення продуктів згоряння.

Пристрій під назвою поршень, що виконує одну з основних функцій двигуна, своєрідно замінює картопляний снаряд в картопляній гарматі. Поршень з'єднаний з колінчастим валом шатуном. Як тільки колінчастий вал починає обертання, відбувається ефект «розряду гармати». Ось що відбувається, коли двигун проходить один цикл:

Ø Поршень знаходиться зверху, потім відкривається впускний клапан і поршень опускається, при цьому двигун набирає повний циліндр повітря та бензину. Цей такт називається тактом впуску. Для початку роботи досить змішати повітря із невеликою краплею бензину.

Ø Потім поршень рухається назад і стискає суміш повітря та бензину. Стиснення робить вибух потужнішим.

Ø Коли поршень досягає верхньої точки, свічка випромінює іскри, щоб запалити бензин. У циліндрі відбувається вибух бензинового заряду, що змушує поршень опуститися вниз.

Ø Як тільки поршень досягає дна, відкривається вихлопний клапан і продукти згоряння виводяться з циліндра через вихлопну трубу.

Тепер двигун готовий до наступного такту та цикл повторюється знову і знову.

Тепер розглянемо всі частини двигуна, робота яких взаємопов'язана. Почнемо із циліндрів.

Основні складові двигуна завдяки яким він працює

Основа двигуна - це циліндр, в якому вгору-вниз рухається поршень. Двигун, описаний вище, має циліндр. Це характерно для більшості газонокосарок, але більшість автомобілів має більш ніж один циліндр (як правило, чотири, шість та вісім). У багатоциліндрових моторах циліндри зазвичай розміщуються трьома способами: один ряд, V-подібним способом і плоским способом (також відомий як горизонтально-опозитний).

Різні зміни мають різні переваги та недоліки з погляду гладкості, виробничих витрат та характеристик форми. Ці переваги та недоліки роблять їх більш менш підходящими до різних видів транспортних засобів.

Давайте детальніше розглянемо деякі ключові деталі двигуна.

Свічки запалювання

Свічки запалювання забезпечують іскру, яка займає повітряно-паливну суміш. Іскра повинна виникнути у правильний момент для безвідмовної роботи двигуна.

Клапани

Впускні та випускні клапани відкриваються у певний момент для того, щоб впустити повітря та паливо та випустити продукти згоряння. Слід звернути увагу, що обидва клапани закриті в момент стиснення і згоряння, забезпечуючи герметичність камери згоряння.

Поршень

Поршень - це циліндричний шматок металу, який рухається вгору-вниз усередині циліндра двигуна.

Поршневі кільця

Поршневі кільця забезпечують герметичність між ковзним зовнішнім краєм поршня та внутрішньою поверхнею циліндра. Кільця мають два призначення:

Під час тактів стиснення та згоряння вони запобігають витоку повітряно-паливної суміші та вихлопних газів з камери згоряння.
Вони не дозволяють маслу потрапити до зони згоряння, де воно буде знищено.

Якщо ваш автомобіль починає "під'їдати масло" і вам доводиться підливати його кожні 1000 кілометрів, значить двигун автомобіля досить старий і поршневі кільця в ньому сильно зношені. Як наслідок, вони не можуть забезпечувати герметичність на належному рівні. А це означає, вам потрібно спантеличитися питанням, бо купівля нового двигуна ретельна і відповідальна справа.

Шатун

Шатун з'єднує поршень із колінчастим валом. Він може обертатися різні боки і з обох кінців, т.к. і поршень і колінчастий вал перебувають у русі.

Колінчастий вал

Круговими рухами колінчастий вал змушує поршень рухатися вгору-вниз.

Маслозбірник

Маслозбірник оточує колінчастий вал. Він містить деяку кількість олії, яка збирається в нижній частині (в масляному піддоні).

Основні причини неполадок і перебоїв у машині та двигуні

Одним прекрасним ранком ви можете сісти у свій автомобіль і усвідомити, що ранок не такий вже й чудовий… Автомобіль не заводиться, мотор не працює. Що може спричинити це. Тепер, коли ми розібралися в роботі двигуна, ви можете зрозуміти, що може спричинити його поломку. Існує три основні причини: погана паливна суміш, відсутність стиснення або відсутність іскри. Крім того, тисячі дрібниць можуть стати причиною його несправності, але ці три утворюють «велику трійку». Ми розглянемо, як ці чинники впливають працювати мотора з прикладу дуже простого двигуна, який ми вже обговорювали раніше.

Погана паливна суміш

Ця проблема може виникнути у таких випадках:

· У вас закінчився бензин і в автодвигун надходить тільки повітря, чого мало для згоряння.

· Можуть бути забиті повітрозабірники, і в двигун просто не надходить повітря, яке вкрай необхідне для такту згоряння.

· Паливна система може постачати занадто мало або занадто багато палива в суміш, а це означає, що горіння не відбувається належним чином.

· У паливі можуть бути домішки (наприклад, вода в бензобаку), які перешкоджають горінню палива.

Відсутність стиску

Якщо паливна суміш не може бути стиснута належним чином, то і не буде належного процесу згоряння, що забезпечує роботу машини. Відсутність стиснення може виникнути з таких причин:

· Поршневі кільця двигуна зношені, тому повітряно-паливна суміш просочується між стінкою циліндра та поверхнею поршня.

· Один із клапанів нещільно закривається, що, знову-таки, дозволяє суміші витікати.

· У циліндрі є отвір.

Найчастіше «дірки» в циліндрі з'являються там, де верхівка циліндра приєднується до самого циліндра. Як правило, між циліндром та головкою циліндра є тонка прокладка, яка забезпечує герметичність конструкції. Якщо прокладка ламається, між головкою циліндра і самим циліндром утворюються отвори, які також стають причиною витоку.

Відсутність іскри

Іскра може бути слабкою або взагалі відсутня з кількох причин:

Якщо свічка запалення або дріт, що йде до неї, зношені, то іскра буде досить слабкою.
Якщо провід перерізаний або відсутній взагалі, якщо система, що посилає іскри вниз по дроту, не працює належним чином, то іскри не буде.
Якщо іскра приходить в цикл занадто рано, або занадто пізно, паливо не зможе спалахнути в потрібний момент, що відповідно впливає на стабільну роботу мотора.

Можливі й інші проблеми із двигуном. Наприклад:

Якщо розряджений, двигун не зможе зробити жодного обороту, відповідно ви не зможете завести автомобіль.
Якщо підшипники, які дозволяють вільно обертатися колінчастому валу, зношені, колінчастий вал не зможе провернутися і запустити двигун.
Якщо клапани не будуть закриватися або відкриватися в необхідний момент циклу, робота двигуна буде неможлива.
Якщо в автомобілі закінчилося масло, поршні не зможуть вільно рухатися в циліндрі, і двигун зупиниться.

У правильно працюючому двигуні вищеописані проблеми не можуть. Якщо ж вони з'явилися, чекайте на лиха.

Як бачите, в моторі автомобіля є ряд систем, які допомагають йому виконувати головне завдання - перетворювати паливо на рушійну силу.

Клапанний механізм двигуна та система запалювання

Більшість підсистем автомобільного двигуна можуть бути впроваджені за допомогою різних технологій, і більш досконалі технології можуть покращити ефективність роботи двигуна. Давайте розглянемо ці підсистеми, що використовуються у сучасних автомобілях. Почнемо із клапанного механізму. Він складається з клапанів та механізмів, які відкривають та закривають прохід паливним відходам. Система відкриття та закриття клапанів називається валом. На розподільчому валу є виступи, які переміщують клапани вгору і вниз.

Більшість сучасних двигунів мають так звані накладні кулачки. Це означає, що вал розташований над клапанами. Кулачки валу впливають на клапани безпосередньо або через дуже короткі зв'язувальні ланки. Ця система налаштована так, що клапани знаходяться у синхронізації з поршнями. Багато високоефективних двигунів мають по чотири клапани на один циліндр - два на вхід повітря і два на вихід продуктів згоряння, і такі механізми вимагають два розподільні вали на один блок циліндрів.

Система запалювання виробляє високовольтний заряд та передає його на свічки запалення за допомогою дротів. Спочатку заряд надходить у розподільник, який ви можете легко знайти під капотом більшості легкових автомобілів. У центр розподільника підключено один провід, та якщо з нього виходить чотири, шість чи вісім інших проводів (залежно кількості циліндрів у двигуні). Ці дроти надсилають заряд на кожну свічку запалювання. Робота двигуна налаштована так, що за один раз лише один циліндр одержує заряд від розподільника, що гарантує максимально плавну роботу двигуна.

Система запалювання двигуна, охолодження та набору повітря

Система охолодження у більшості автомобілів складається з радіатора та водяного насоса. Вода циркулює навколо циліндрів спеціальними проходами, потім, для охолодження, вона надходить у радіатор. У поодиноких випадках двигуни автомобіля оснащені повітряною системою автомобіля. Це робить двигуни легшим, але охолодження при цьому менш ефективне. Як правило, двигуни з таким видом охолодження мають менший термін служби і меншу продуктивність.

Тепер ви знаєте, як і чому двигун вашої машини охолоджується. Але чому ж тоді така важлива циркуляція повітря? Існують автомобільні двигуни з наддувом - це означає, що повітря проходить через повітряні фільтри та потрапляє безпосередньо в циліндри. Для збільшення продуктивності деякі двигуни оснащені турбонаддувом, а це означає, що повітря, яке надходить у двигун, вже знаходиться під тиском, отже, в циліндр може бути втиснуте більше повітряно-паливної суміші.

Підвищення продуктивності автомобіля – це круто, але що ж відбувається насправді, коли ви провертаєте ключ у замку запалювання та запускаєте автомобіль? Система запалення складається з електромотора, або стартера, та соленоїда. Коли ви провертаєте ключ у замку запалювання, стартер обертає двигун на кілька обертів для того, щоб почався процес згоряння палива. Потрібно дійсно потужний двигун, щоб запустити холодний двигун. Так як запуск двигуна вимагає багато енергії, сотні ампер повинні надійти у стартер для його запуску. Соленоїд є тим перемикачем, який може впоратися з таким потужним потоком електрики, і коли ви провертаєте ключ запалювання, активується саме соленоїд, який, у свою чергу, запускає стартер.

Мастильні рідини двигуна, паливна, вихлопна та електричні системи

Коли справа доходить до щоденного використання автомобіля, перше, про що ви дбаєте, це наявність бензину в бензобаку. Як цей бензин приводить у дію циліндри? Паливна системадвигуна викачує бензин із бензобака і змішує його з повітрям таким чином, щоб у циліндр надійшла правильна повітряно-бензинова суміш. Паливо подається трьома поширеними способами: сумішоутворенням, упорскуванням через паливний порт і прямим упорскуванням.

При сумішоутворенні прилад під назвою карбюратор додає бензин у повітря, як тільки повітря потрапляє в двигун.

В інжекторному двигуні паливо впорскується індивідуально в кожен циліндр або через впускний клапан (впорскування через паливний порт), або безпосередньо в циліндр (прямий упорскування).

Олія також відіграє важливу роль у двигуні. Мастильна системагарантує, що в кожну з частин двигуна, що рухаються, надходить масло для плавної роботи. Поршні та підшипники (які дозволяють вільно обертатися колінчастому та розподільчому валу) – основні частини, які мають підвищену потребу олії. У більшості автомобілів масло засмоктується через масляний насос і маслозбірник, проходить через фільтр, щоб очиститися від піску, потім, під високим тиском впорскується в підшипники і на стінки циліндра. Далі олія стікає в маслозбірник, і цикл повторюється знову.

Тепер ви знаєте трохи більше про ті речі, які надходять у двигун вашого автомобіля. Але давайте поговоримо і про те, що виходить з нього. Вихлопна система.Вона вкрай проста і складається з вихлопної труби та глушника. Якби не було глушника, ви чули б звук усіх тих міні-вибухів, які відбуваються в двигуні. Глушник гасить звук, а вихлопна труба виводить продукти згоряння з автомобіля.

Тепер поговоримо про електричної системиавтомобіля, що теж приводить його в дію. Електрична система складається з акумулятора та генератора змінного струму. Генератор змінного струму підключений проводами до двигуна та виробляє електроенергію, необхідну для заряджання акумулятора. У свою чергу, акумулятор надає електроенергію всім системам автомобіля, які її потребують.

Тепер ви знаєте все про головні підсистеми двигуна. Давайте розглянемо, як ви можете збільшити потужність двигуна свого автомобіля.

Як збільшити продуктивність двигуна та покращити його роботу?

Використовуючи всю вищенаведену інформацію, ви, мабуть, звернули увагу на те, що є можливість змусити двигун працювати краще. Виробники автомобілів постійно грають з цими системами з однією метою: зробити двигун більш потужним і скоротити витрату палива.

Збільшення об'єму двигуна.Чим більший обсяг двигуна, тим більша його потужність, т.к. за кожен оберт двигун спалює більше палива. Збільшення об'єму двигуна відбувається за рахунок збільшення або самих циліндрів або їх кількості. Нині 12 циліндрів – це межа.

Збільшення ступеня стиснення.До певного моменту, вищий ступінь стиснення виробляє більше енергії. Однак, чим більше ви стискаєте повітряно-паливну суміш, тим вища ймовірність того, що вона спалахне раніше, ніж свічка запалювання дасть іскру. Чим вище октанове число бензину, тим менша ймовірність передчасного займання. Саме тому високопродуктивні автомобілі потрібно заправляти високооктановим бензином, тому що двигуни таких машин використовують дуже високий коефіцієнт стиску для отримання більшої потужності.

Більше заповнення циліндра.Якщо в циліндр певного розміру можна втиснути більше повітря (і, отже, палива), ви зможете отримати більше енергії від кожного циліндра. Турбонаддуви та наддуви нагнітають тиск повітря та ефективно вштовхують його в циліндр.

Охолодження повітря, що надходить.Стиснення повітря підвищує його температуру. Тим не менш, хотілося б мати якомога холодніше повітря в циліндрі, т.к. що температура повітря, тим він розширюється при горінні. Тому багато систем турбонаддуву та наддуву мають інтеркулер. Інтеркулер – це радіатор, через який проходить стиснене повітря та охолоджується, перш ніж потрапити в циліндр.

Зменшити вагу деталей.Чим легша частина двигуна, тим краще він працює. Щоразу, коли поршень змінює напрямок, він витрачає енергію на зупинку. Чим легше поршень, тим менше енергії він споживає.

Упорскування палива.Система упорскування палива дозволяє дуже точне дозування палива, яке надходить у кожен циліндр. Це підвищує продуктивність двигуна та суттєво економить паливо.

Тепер ви знаєте практично все про те, як працює двигун автомобіля, а також причини основних неполадок та перебоїв у машині. Нагадуємо, що якщо після прочитання цієї статті ви відчули, що ваша машина вимагає оновлення будь-яких автодеталей, то рекомендуємо замовити та купити їх через наш інтернет-сервіс заповнивши форму запиту в меню " ", або заповнивши назву запчастини у верхньому правому вікні даної сторінки. Сподіваємось, що наша стаття про те, як працює двигун автомобіля? А також основні причини неполадок та перебоїв у машині допоможе вам здійснити правильну покупку.

Для ознайомлення з головною та невід'ємною частиною будь-якого транспортного засобу розглянемо із чого складається двигун?Для повноцінного сприйняття його важливості двигун завжди порівнюють із серцем людини. Поки серце працює – людина живе. Аналогічно і двигун, як тільки він зупиняється, або не запускається - автомобіль з усіма його системами та механізмами перетворюється на купу марного заліза.

За час модернізації та вдосконалення автомобілів, двигуни дуже сильно змінилися за своєю конструкцією у бік компактності, економічності, безшумності, довговічності тощо. Але принцип роботи залишився незмінним - на кожному автомобілі є двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ). Виняток становлять лише електродвигуни як альтернативний спосіб отримання енергії.

Пристрій двигуна автомобіляпредставлено в розрізі на малюнку 2.

Назва «двигун внутрішнього згоряння» походить саме від принципу отримання енергії. Паливно-повітряна суміш, згоряючи всередині циліндра двигуна, виділяє величезну кількість енергії і змушує через численний ланцюжок вузлів і механізмів зрештою рухатися легковий автомобіль.

Саме пари палива у змішуванні з повітрям при запаленні дають такий ефект у обмеженому просторі.

Для наочності на малюнку 3показано влаштування одноциліндрового двигуна автомобіля.

Робочий циліндр зсередини є замкнутим простором. Поршень, з'єднаний через шатун з колінчастим валом, є єдиним рухомим елементом у циліндрі. Коли пари палива і повітря спалахують, вся енергія, що вивільняється, тисне на стінки циліндра і поршень, змушуючи його переміщатися вниз.

Конструкція колінчастого валу виконана таким чином, що рухом поршня через шатун створюється момент, що крутить, змушуючи провертатися сам вал і отримувати обертальну енергію. Таким чином, енергія, що вивільняється, від горіння робочої суміші перетворюється в механічну енергію.

Для приготування паливно-повітряної суміші використовуються два способи: внутрішнє або зовнішнє сумішоутворення. Обидва способи ще відрізняються за складом робочої суміші та методів її займання.

Щоб мати чітке поняття, варто знати, що у двигунах застосовують два види палива: бензин та дизельне паливо. Обидва види енергоносіїв виходять з урахуванням переробки нафти. Бензин дуже добре випаровується на повітрі.

Тому для двигунів, що працюють на бензині, для отримання паливно-повітряної суміші застосовується такий пристрій як карбюратор.

У карбюраторі потік повітря поєднується з крапельками бензину і подається в циліндр. Там отримана паливно-повітряна суміш спалахує при подачі іскри через свічку запалювання.

Дизельне паливо (ДП) має малу випаровуваність при звичайній температурі, але при змішуванні з повітрям під величезним тиском, отримана суміш самозаймається. На цьому й ґрунтується принцип роботи дизельних двигунів.

ДП впорскується в циліндр окремо від повітря через форсунку. Вузькі сопла форсунки у поєднанні з великим тиском при впорскуванні в циліндр перетворюють дизельне паливо на дрібні краплі, які змішуються з повітрям.

Для візуального представлення - це аналогічно тому, коли ви тиснете на кришку балончика з духами або одеколоном: рідина, що видавлюється, моментально змішується з повітрям, утворюючи дрібнодисперсійну суміш, яка відразу розпилюється, залишаючи приємний аромат. Той самий ефект розпилення відбувається і в циліндрі. Поршень, рухаючись нагору, стискає повітряний простір, збільшуючи тиск, і суміш самозаймається, змушуючи поршень рухатися у зворотному напрямку.

В обох випадках якість приготовленої робочої суміші сильно впливає на повноцінну роботу двигуна. Якщо йде недолік у паливі або повітрі - робоча суміш не повністю згоряє, а потужність двигуна, що виробляється, істотно зменшується.

Як і за рахунок чого подається робоча суміш в циліндр?

на малюнку 3видно, що від циліндра вгору виходять два стрижні з великими капелюшками. Це впускний і
випускний клапани, які закриваються та відкриваються у певні моменти часу, забезпечуючи робочі процеси у циліндрі. Вони можуть бути обидва закриті, але ніколи не можуть бути відкриті. Про це буде сказано трохи згодом.

На бензиновому двигуні в циліндрі присутня та сама свічка, яка спалахує паливно-повітряну суміш. Це відбувається за рахунок виникнення іскри під впливом електричного розряду. Принцип дії та роботи буде розглянуто щодо

Впускний клапан забезпечує своєчасне надходження робочої суміші в циліндр, а випускний клапан - своєчасний випуск газів, що відпрацювали, які більше не потрібні. Клапани працюють у певний час руху поршня. Весь процес перетворення енергії від згоряння на механічну енергію називається робочим циклом, що складається з чотирьох тактів: впуск робочої суміші, стиск, робочий хід і випуск газів, що відпрацювали. Звідси і назва – чотиритактний двигун.

Розглянемо, як це відбувається за малюнку 4.

Поршень у циліндрі здійснює лише зворотно-поступальні рухи, тобто вгору-вниз. Це називається ходом поршня. Крайні точки, між якими рухається поршень, називаються мертвими точками: верхня (ВМТ) та нижня (НМТ). Назва "мертва" йде від того, що в певний момент, поршень, змінюючи напрямок на 180 градусів, як би "застигає" в нижньому або верхньому положенні на тисячні частки секунди.

ВМТ знаходиться на певній відстані до верхньої межі циліндра. Ця область у циліндрі називається камерою згоряння. Область з ходом поршня зветься робочого об'єму циліндра. Це поняття ви, напевно, чули під час перерахування характеристик будь-якого двигуна автомобіля. Ну а сума робочого об'єму та камери згоряння утворює повний об'єм циліндра.

Співвідношення повного об'єму циліндра до об'єму згоряння камери називається ступенем стиснення робочої суміші. Це
Досить важливий показник для будь-якого двигуна автомобіля. Наскільки сильно стиснута суміш, настільки більше виходить віддача при згорянні, яка перетворюється на механічну енергію.

З іншого боку, надмірне стиск паливно-повітряної суміші призводить до її вибуху, а не горіння. Це явище зветься «детонація». Вона веде до втрати потужності та руйнування або надмірного зносу всього двигуна.

Для уникнення сучасне виробництво палива випускає бензин, стійкий до високого ступеня стиснення. Кожен бачив на АЗС написи на кшталт АІ-92 чи АІ-95. Цифра означає октанове число. Чим більше її значення, тим більша стійкість палива до детонації, відповідно його можна застосовувати з більшим ступенем стиснення.