На наших дорогах найчастіше можна зустріти автомобілі, які споживають бензин та дизельне паливо. Час електрокарів поки не настав. Тому розглянемо принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ). Відмінною рисою його є перетворення енергії вибуху на механічну енергію.
Працюючи з бензиновими силовими установками розрізняють кілька способів формування паливної суміші. В одному випадку це відбувається в карбюраторі, а потім все це подається в циліндри двигуна. В іншому випадку бензин через спеціальні форсунки (інжектори) упорскується безпосередньо в колектор або камеру згоряння.
Для повного розуміння роботи ДВС необхідно знати, що існує кілька типів сучасних моторів, які довели свою ефективність у роботі:
- бензинові двигуни;
- двигуни, які споживають дизельне паливо;
- газові установки;
- газодизельні пристрої;
- роторні варіанти.
Принцип роботи ДВЗ цих типів практично однаковий.
Такти ДВС
У кожному є паливо, яке вибухаючи в камері згоряння, розширюється та штовхає поршень, встановлений на колінчастому валу. Далі це обертання за допомогою додаткових механізмів та вузлів передається на колеса автомобіля.
Як приклад розглядатимемо бензиновий чотиритактний мотор, оскільки саме він є найпоширенішим варіантом силової установки в машинах на наших дорогах.
Так ти:
- відкривається впускний отвір та відбувається заповнення камери згоряння підготовленою паливною сумішшю
- відбувається герметизація камери та зменшення її об'єму в такті стиснення
- вибухає суміш і виштовхує поршень, який отримує імпульс механічної енергії
- камера згоряння звільняється від продуктів горіння
У кожному з цих етапів роботи ДВС закладена своя, відбувається кілька одночасних процесів. У першому випадку поршень знаходиться в самій нижній позиції, при цьому відкриті всі клапани, що впускають паливо. Наступний етап починається з повного закриття всіх отворів та переміщення поршня у максимальну верхню позицію. При цьому все стискується.
Досягши знову крайньої верхньої позиції поршня, на свічку надходить напруга, і вона створює іскру, запалюючи суміш для вибуху. Сила цього вибуху штовхає поршень вниз, а в цей час відкриваються випускні отвори та камера очищається від залишків газу. Потім усе повторюється.
Робота карбюратора
Формування паливної суміші у машинах першої половини минулого століття відбувалося за допомогою карбюратора. Щоб зрозуміти, як працює двигун внутрішнього згоряння, потрібно знати, що автомобільні інженери сконструювали паливну систему так, що в камеру згоряння подавали вже підготовлену суміш.
Пристрій карбюратора
Її формуванням займався карбюратор. Він у потрібних співвідношеннях перемішував бензин та повітря і відправляв це все до циліндрів.Така відносна простота конструкції системи дозволяла йому довго залишатися незамінною частиною бензинових агрегатів. Але пізніше його недоліки стали переважати над достоїнствами і не забезпечувати підвищених вимог до автомобілів в цілому.
Недоліки карбюраторних систем:
- немає можливості забезпечувати економні режими при раптових змінах режимів їзди;
- перевищення лімітів шкідливих речовин у вихлопних газах;
- низька потужність автомобілів через невідповідність підготовленої суміші стану автомобіля.
Компенсувати ці недоліки спробували прямою подачею бензину через інжектори.
Робота інжекторних двигунів
Принцип роботи інжекторного двигуна полягає у безпосередньому впорскуванні бензину у впускний колектор або камеру згоряння. Візуально все схоже на роботу дизельної установки, коли подача виконується дозовано і тільки в циліндр.Різниця лише в тому, що інжекторні агрегати мають свічки для підпалювання.
Конструкція інжектора
Етапи роботи бензинових двигунів з прямим упорскуванням не відрізняються від карбюраторного варіанту. Різниця лише у місці формування суміші.
За рахунок цього варіанту конструкції забезпечуються переваги таких двигунів:
- збільшення потужності до 10% при подібних технічних параметрах з карбюраторним;
- помітна економія бензину;
- поліпшення екологічних показників по викидам.
Але за таких переваг є і недоліки.Основними є обслуговування, ремонтопридатність та налаштування. На відміну від карбюраторів, які можна самостійно розібрати, зібрати та відрегулювати, інжектори вимагають спеціального дорогого обладнання та встановленого великого числа різних датчиків в автомобілі.
Способи упорскування палива
У ході еволюції подачі палива у двигун відбувалося постійне зближення цього процесу з камерою згоряння. У найбільш сучасних ДВС сталося злиття точки подачі бензину та місця згоряння. Тепер суміш формується не в карбюраторі чи впускному колекторі, а впорскується в камеру напряму.Розглянемо всі варіанти інжекторних пристроїв.
Одноточковий варіант упорскування
Найбільш простий варіант конструкції виглядає як упорскування палива через одну форсунку у впускний колектор. Різниця з карбюратором у тому, що останній подає готову суміш. В інжекторному варіанті відбувається подача палива через форсунку.Вигода полягає у отриманні економії при витраті.
Моноточковий варіант подачі палива
Такий спосіб також формує суміш поза камерою, але тут задіяні датчики, які забезпечують подачу безпосередньо до кожного циліндра через колектор впускний. Це економічніший варіант використання палива.
Пряме впорскування в камеру
Цей варіант поки що найбільш ефективно використовує можливості інжекторної конструкції. Паливо безпосередньо розпорошується в камері. За рахунок цього знижується рівень шкідливих вихлопів, і автомобіль отримує, крім більшої економії бензину, збільшену потужність.
Збільшена міра надійності системи знижує негативний фактор, що стосується обслуговування. Але такі пристрої потребують якісного палива.
