За детальною конструкцією двигуна внутрішнього згоряння. Як влаштований двигун внутрішнього згоряння? Допоміжні системи двигуна внутрішнього згоряння

Двигуном внутрішнього згоряння (ДВЗ) називають двигун, у якому згоряння палива відбувається безпосередньо всередині робочої камери. Саме такі агрегати широко застосовуються в автомобільній індустрії, забезпечуючи перетворення теплової енергії від згоряння палива на механічну силу.

Спосіб здійснення робочого циклу може відбуватися в один такт, або два такти. Тому розрізняють двотактні та чотиритактні ДВС. Тактом називається хід поршня між двома мертвими точками, з поворотом колінчастого валу на 180 градусів.

Принцип роботи

Принципи роботи кожного з типів двигунів дещо відрізняються. У двотактному моторі за один оберт відбувається завершення робочого циклу за два етапи - за рахунок стиснення і розширення. Клапани в такому пристрої відсутні, а їхню функцію виконує поршень. Його переміщення забезпечує відкриття та закриття продувних вікон.

Робочий процес у чотиритактному моторі відбувається за чотири етапи. При цьому до стиснення та розширення додаються такі процеси, як впуск на першому та випуск на четвертому етапах відповідно.

Основною відмінністю таких моторів є хороші механізми газообміну, тобто. подача палива в циліндри та відведення відпрацьованих газів. У конструкцію чотиритактних агрегатів включений газорозподільний механізм, що забезпечує відкриття та закриття клапанів у певні моменти часу. У двотактних двигунах циліндри спорожняються і заповнюються в моменти тактів стиснення та розширення.

Відео: Пристрій та як працює двигун внутрішнього згоряння

Загальний пристрій ДВЗ

За типом перетворення теплової енергії всі двигуни можна розділити на такі види:

• Поршневі. У таких агрегатах згоряння палива відбувається в циліндрах, а завдяки зворотно-поступальному руху поршня за рахунок кривошипно-шатунного механізму теплова енергія перетворюється на механічну;
• Роторно-поршневі. Енергія перетворюється з допомогою обертання ротора зі спеціальним профілем з допомогою робочих газів;
• Газотурбінні. У таких двигунах перетворення енергії забезпечує ротор із клиноподібними лопатками.

Найпопулярнішим і затребуваним серед усіх видів агрегатів є поршневий ДВС, за рахунок своєї універсальності, здатності до швидкого запуску та можливості роботи з різними видами пального.

Загальний пристрій ДВЗ включає корпус агрегату, а також два типи механізмів – кривошипно-шатунний та газорозподільний. Крім цього він містить низку систем - живлення, запалення, пуску, охолодження та мастила. Усі перелічені системи складаються з певних вузлів та механізмів, а також необхідних комунікаційних елементів.

Важливо! Тільки завдяки злагодженому виконанню механізмами та системами своїх функцій забезпечується безперебійна робота ДВЗ.

Кривошипно-шатунний механізм

Циклічний поступальний рух поршня, що описується ним при переміщенні в циліндрі, повинен бути перетворений на обертальний рух колінчастого валу. Саме ця дія забезпечується завдяки кривошипно-шатунному механізму (КШМ).

У конструкцію такого механізму входять рухомі складові – поршні, поршневі кільця, пальці, шатуни, маховик та колінчастий вал. Також КШМ включає і нерухомі елементи – блок циліндрів та прокладка, головка блоку циліндрів, циліндри, картер, піддон. Крім того, пристрій включає різні елементи кріплень, кріпильні і шатунні підшипники.

Газорозподільчий механізм

Завдяки газорозподільчому механізму (ГРМ) своєчасна подача в циліндри в залежності від типу ДВЗ повітря або паливно-повітряної суміші, а також випуску в систему вихлопу відпрацьованих газів.

Цікаво! Завдяки своєчасному відкриття чи закриття клапанів ГРМ забезпечується безперебійна робота механізму.

До складу конструкції ГРМ входять такі вузли та механізми:

• Розподільний вал. Чавунний чи сталевий елемент, який відкриває чи закриває клапани.
• Штурхачі. Забезпечують передачу зусиль на клапани від кулачків.
• Впускні та випускні клапани. Сприяють подачі суміші в камеру, а також видаляють відпрацьовані гази. Залежно від діаметра головки різняться впускні та випускні клапани. Крім того головка впускного клапана має хромоване покриття, а головка випускного виготовлена ​​з жароміцної сталі.
• Штанги. Завдяки яким відбувається передача зусилля від штовхачів до штанг.
• Привід ГРМ, який забезпечує відкриття та закриття клапанів, за рахунок передачі обертання колінвала на розподільний вал. Як привод може використовуватися як ремінь, так і ланцюг ГРМ, а також зубчаста передача.

Система харчування

До складу даної системи входять такі пристрої, як елементи, призначені для зберігання палива, очисні прилади, вузли, що забезпечують очищення і подачу палива, а також прилади для приготування паливної суміші.

Елементами живлення ДВЗ є:

• Паливний бак та паливопроводи;
• Паливний фільтр та насос;
• Повітряний фільтр;
• Карбюратор, моновпорскування або інжектор, залежно від пристрою системи живлення.

Цікаво! В інжекторних системах живлення регулювання роботи паливних форсунок здійснює електронний пристрій - блок управління, конструкцію якого включені різні датчики контролю.

Головними функціями паливної системи є:

• Подача палива із бака;
• Фільтрування пального;
• Освіта горючої суміші;
• Подача суміші у циліндри.

Відрізняються паливні системи залежно від типу палива: в дизельних агрегатах впорскування в камеру відбувається під високим тиском, для чого застосовується паливний насос високого тиску.

Система запалювання

Головна функція даної системи є подача іскри до свічок запалювання у певний момент часу. Системи запалення бувають трьох основних типів:

• Контактна. Створення імпульсів відбувається у момент розриву контактів.
• Безконтактна. Керуючі імпульси створює транзисторний керуючий пристрій.
• Мікропроцесорна система запалювання керується електронним пристроєм.

Основними елементами системи є:

• Джерело живлення;
• Вимикач запалювання;
• Накопичувач;
• Свічки запалювання;
• Система розподілу;
• Високовольтний провід.

Принцип роботи цієї системи заснований на накопиченні котушкою запалювання напруги з низькими характеристиками та її перетворенні на високу. Після накопичена енергія передається до свічок запалювання, а іскра, що утворюється в необхідний момент часу, займає паливно-повітряну суміш.

Пуск

Основними складовими механізмами системи пуску ДВЗ є:

• Стартер;
• Акумуляторна батарея;
• Вмикач запалювання.

Дана система забезпечує зручний, надійний та швидкий пуск двигуна незалежно від умов експлуатації автомобіля.

Охолодження

Функціонування систем і механізмів ДВЗ без організації відведення зайвого тепла не можливе, оскільки їхня робота пов'язана з підвищеним температурним режимом. Основне призначення системи охолодження – це зменшення температури робочих елементів двигуна.

Цікаво! Якщо авто обладнане автоматичною трансмісією, система охолодження бере участь також у організації охолодження трансмісійної рідини.

Існує два основних типи систем охолодження ДВЗ:

• Рідина;
• Повітряна.

Крім основних функцій, система охолодження відповідає за:

• Роботу системи опалення, вентиляції та кондиціювання;
• Охолодження олії в змащувальній системі;
• Охолодження газів у системі вихлопу.

Найбільш поширеною є рідинна система охолодження, чому сприяють рівномірне та ефективне охолодження вузлів та механізмів, а також низький рівень шумності при роботі.

Важливими елементами системи охолодження є:

• Рідкісний радіатор;
• Масляний радіатор;
• Теплообмінник;
• Вентилятор;
• Відцентровий насос;
• Розширювальний бачок;
• Термостат.

Важливим витратним матеріалом, завдяки якому забезпечується охолодження, є робоча рідина антифриз.

Система змазки

Робота механізмів та вузлів ДВЗ відбувається в умовах постійного тертя елементів. Це негативно впливає на їх стан, викликаючи зношування та знижуючи експлуатаційні характеристики агрегату. Саме для запобігання таким негативним явищам у конструкцію ДВЗ включена система мастила. Вона є комбінованою, тобто. відбувається змішування моторної олії з паливом.

Основними елементами системи мастила ДВС є:

• Масляний фільтр та насос;
• Піддон;
• Забірник;
• Контури, що забезпечують подачу олії до елементів.

За допомогою масляного насоса відбувається подача олії у фільтр, а далі вона розподіляється між вузлами та каналами мастила. Цей процес відбувається постійно, а завдяки наявності спеціальних датчиків контролюється тиск у системі.

Тюнінг

Для підвищення експлуатаційних характеристик двигуна, його модернізації та збільшення крутного моменту використовується така процедура, як тюнінг. Основними видами тюнінгу є:

• Розточує циліндри, що сприяє збільшенню камери згоряння палива, що дещо збільшує силові можливості агрегату.
• Установка турбіни, що забезпечує збільшення потужності та ККД двигуна;
• Чіп-тюнінг - збільшення експлуатаційних характеристик за рахунок зміни роботи електронної частини блоку керування.
• Установка закису азоту, що сприяє значному збільшенню потужності двигуна.

Як правило, тюнінг проводиться тільки у разі повної справності вузлів та механізмів силового агрегату та має виконуватися кваліфікованими майстрами автосервісів.

Для безперебійної та ефективної роботи ДВЗ слід звертати увагу на будь-які зміни та своєчасно проводити діагностику та ремонт обладнання.

- Універсальний силовий агрегат, що використовується практично у всіх видах сучасного транспорту. Три промені ув'язнені, слова «На землі, на воді та в небі» — товарний знак і девіз компанії Мерседес Бенц, одного з провідних виробників дизельних і бензинових двигунів. Пристрій двигуна, історія його створення, основні види та перспективи розвитку – ось короткий зміст даного матеріалу.

Трохи історії

Принцип перетворення зворотно-поступального руху на обертальний, за допомогою використання кривошипно-шатунного механізму відомий з 1769 року, коли француз Ніколя Жозеф Кюньо показав світові перший паровий автомобіль. Як робоче тіло двигун використовував водяну пару, був малопотужним і вивергав клуби чорного диму. Подібні агрегати використовувалися як силові установки на заводах, фабриках, пароплавах і поїздах, компактні моделі існували у вигляді технічного курйозу.

Усе змінилося тоді, як у пошуках нових джерел енергії людство звернуло свій погляд на органічну рідину — нафту. У прагненні підвищити енергетичні характеристики даного продукту, вчені та дослідники, проводили досліди з перегонки та дистиляції, і, нарешті, отримали невідому досі речовину – бензин. Ця прозора рідина з жовтуватим відтінком згоряла без утворення кіптяви та сажі, виділяючи набагато більшу, ніж сира нафта, кількість теплової енергії.

Приблизно водночас Етьєн Ленуар сконструював перший газовий двигун внутрішнього згоряння, який працював за двотактною схемою, і запатентував його 1880 року.

У 1885 році німецький інженер Готтліб Даймлер, у співпраці з підприємцем Вільгельмом Майбахом, розробив компактний бензиновий двигун, який уже через рік знайшов своє застосування в перших моделях автомобілів. Рудольф Дизель, працюючи у напрямі підвищення ефективності ДВС (двигуна внутрішнього згоряння), 1897 року запропонував принципово нову схему займання палива. Запалення у двигуні, названому на честь великого конструктора та винахідника, відбувається за рахунок нагрівання робочого тіла при стисканні.

А 1903 року брати Райт підняли у повітря свій перший літак, оснащений бензиновим двигуном Райт-Тейлор, із примітивною інжекторною схемою подачі палива.

Як це працює

Загальний пристрій двигуна та основні принципи його роботи стануть зрозумілими щодо одноциліндрової двотактної моделі.

Такий ДВС складається з:

• камери згоряння;
• поршня, з'єднаного з колінвалом за допомогою кривошипно-шатунного механізму;
• системи подачі та займання паливно-повітряної суміші;
• клапана для видалення продуктів горіння (вихлопних газів)

При пуску двигуна поршень починає шлях від верхньої мертвої точки (ВМТ) до нижньої (НМТ) за рахунок повороту коленвала. Досягши нижньої точки, він змінює напрямок руху до ВМТ, одночасно з чим проводиться подача паливно-повітряної суміші в камеру згоряння. Поршень, що рухається, стискає ТВС, при досягненні верхньої мертвої точки система електронного запалення займає суміш. Швидко розширюючись, пари бензину, що горять, відкидають поршень в нижню мертву точку. Пройшовши певну частину шляху, він відкриває вихлопний клапан, через який розпечені гази залишають камеру згоряння. Пройшовши нижню точку, поршень змінює напрямок руху до ВМТ. За цей час колінвал здійснив один обіг.

Дані пояснення стануть більш зрозумілими під час перегляду відео роботи двигуна внутрішнього згоряння.

Даний відеоролик наочно показує пристрій та роботу двигуна автомобіля.

Два такти

Основним недоліком двотактної схеми, в якій роль газорозподільного елемента відіграє поршень, є втрата робочої речовини у момент видалення вихлопних газів. А система примусового продування та підвищені вимоги до термостійкості вихлопного клапана призводять до збільшення ціни двигуна. В іншому випадку досягти високої потужності і довговічності силового агрегату неможливо. Основна сфера застосування подібних двигунів – мопеди та недорогі мотоцикли, човнові мотори та бензокосарки.

Чотири такти

Описаних недоліків позбавлені чотиритактні ДВС, що використовуються у більш «серйозній» техніці. Кожна фаза роботи такого двигуна (впуск суміші, її стиск, робочий хід та випуск відпрацьованих газів) здійснюється за допомогою газорозподільного механізму.

Поділ фаз роботи ДВЗ дуже умовний. Інерційність відпрацьованих газів, виникнення локальних вихорів та зворотних потоків у зоні вихлопного клапана призводить до взаємного перекривання у часі процесів упорскування паливної суміші та видалення продуктів горіння. Як результат, робоче тіло в камері згоряння забруднюється відпрацьованими газами, внаслідок чого змінюються параметри горіння ТВС, зменшується тепловіддача, падає потужність.

Проблема була успішно вирішена шляхом механічної синхронізації роботи впускних та випускних клапанів із оборотами коленвала. Простіше кажучи, упорскування паливно-повітряної суміші в камеру згоряння відбудеться лише після повного видалення відпрацьованих газів та закриття вихлопного клапана.

Але дана система управління газорозподілом також має свої недоліки. Оптимальний режим роботи двигуна (мінімальна витрата палива та максимальна потужність), може бути досягнутий у досить вузькому діапазоні обертів колінвала.

Розвиток обчислювальної техніки та впровадження електронних блоків керування дало можливість успішно вирішити і це завдання. Система електромагнітного керування роботою клапанів ДВЗ дозволяє на льоту, залежно від режиму роботи, вибирати оптимальний режим газорозподілу. Анімовані схеми та спеціалізовані відео полегшать розуміння цього процесу.

На підставі відео не складно зробити висновок, що сучасний автомобіль це величезна кількість усіляких датчиків.

Види ДВЗ

Загальний пристрій двигуна залишається незмінним досить тривалий час. Основні відмінності стосуються видів палива, систем приготування паливно-повітряної суміші та схем її займання.
Розглянемо три основні типи:

1. бензинові карбюраторні;
2. бензинові інжекторні;
3. дизельні.

Бензинові карбюраторні ДВЗ

Приготування гомогенної (однорідної за своїм складом) паливно-повітряної суміші відбувається шляхом розпилення рідкого палива в повітряному потоці, інтенсивність якого регулюється ступенем повороту дросельної заслінки. Усі операції з приготування суміші проводяться поза камери згоряння двигуна. Перевагами карбюраторного двигуна є можливість регулювання складу паливної суміші «на коліні», простота обслуговування та ремонту, відносна дешевизна конструкції. Основний недолік - підвищена витрата палива.

Історична довідка. Перший двигун даного типу сконструював та запатентував у 1888 році російський винахідник Огнеслав Костович. Опозитна система горизонтально розташованих та рухаються назустріч один одному поршнів, досі успішно використовується при створенні двигунів внутрішнього згоряння. Найвідомішим автомобілем, в якому використовувався ДВС цієї конструкції, є Volkswagen Жук.

Бензинові інжекторні ДВЗ

Приготування ТВС здійснюється в камері згоряння двигуна шляхом розпилення палива інжекторними форсунками. Управління упорскуванням здійснюється електронним блоком або бортовим комп'ютером автомобіля. Миттєва реакція керуючої системи на зміну режиму роботи двигуна забезпечує стабільність роботи та оптимальну витрату палива. Недоліком вважається складність конструкції, профілактика та налагодження можливі лише на спеціалізованих станціях технічного обслуговування.

Дизельні ДВЗ

Приготування паливно-повітряної суміші відбувається у камері згоряння двигуна. Після закінчення циклу стиснення повітря, що знаходиться в циліндрі, форсунка проводить упорскування палива. Запалення відбувається за рахунок контакту з перегрітим у процесі стиснення атмосферним повітрям. Всього лише 20 років тому низькооборотні дизелі використовувалися як силові агрегати спеціальної техніки. Поява технології турбонагнітання відкрила їм дорогу у світ легкових автомобілів.

Шляхи подальшого розвитку ДВС

Конструкторська думка ніколи не стоїть на місці. Основні напрями подальшого розвитку та удосконалення двигунів внутрішнього згоряння – підвищення економічності та мінімізація шкідливих для екології речовин у складі вихлопних газів. Застосування шаруватих паливних сумішей, конструювання комбінованих та гібридних ДВЗ – лише перші етапи довгого шляху.

Двигун внутрішнього згоряння або ДВЗ – це найбільш поширений тип двигуна, який можна зустріти на автомобілях. Незважаючи на те, що двигун внутрішнього згоряння в сучасних автомобілях складається з безлічі елементів, його принцип роботи гранично простий. Давайте докладніше розглянемо, що таке ДВС, як і функціонує у автомобілі.

ДВС що це?

Двигун внутрішнього згоряння – це вид теплового двигуна, у якому перетворюється частина хімічної енергії, одержуваної при згорянні палива, на механічну, що приводить механізми в рух.

ДВС поділяються на категорії за робочими циклами: дво- та чотиритактні. Також їх розрізняють за способом приготування паливно-повітряної суміші: із зовнішнім (інжектори та карбюратори) та внутрішнім (дизельні агрегати) сумішоутворенням. Залежно від того, як у двигунах перетворюється енергія, їх поділяють на поршневі, реактивні, турбінні та комбіновані.

Основні механізми двигуна внутрішнього згоряння

Двигун внутрішнього згоряння складається з величезної кількості елементів. Але є основні, що характеризують його продуктивність. Давайте розглянемо будову ДВЗ та основних його механізмів.

1. Циліндр – це найважливіша частина силового агрегату. Автомобільні двигуни зазвичай мають чотири і більше циліндрів, аж до шістнадцяти на серійних суперкарах. Розташування циліндрів у таких двигунах може бути в одному з трьох порядків: лінійно, V-образно і опозитно.

2. Свічка запалювання генерує іскру, яка займає паливно-повітряну суміш. Завдяки цьому відбувається процес згоряння. Щоб двигун працював «як годинник», іскра повинна подаватися точно в певний час.

3. Клапани впуску та випуску також функціонують лише у певні моменти. Один відкривається, коли потрібно впустити чергову порцію палива, інший коли потрібно випустити відпрацьовані гази. Обидва клапани міцно закриті, коли у двигуні відбуваються такти стиснення та згоряння. Це забезпечує необхідну повну герметичність.

4. Поршень є металевою деталлю, яка має форму циліндра. Рух поршня здійснюється вгору-вниз усередині циліндра.

5. Поршневі кільця служать ущільнювачами ковзання зовнішньої кромки поршня та внутрішньої поверхні циліндра. Їх використання обумовлено двома цілями:

Вони не дають потрапляти горючій суміші в картер ДВЗ з камери згоряння в моменти стиснення та робочого такту.

Вони не дають потрапити маслу з картера в камеру згоряння, адже там воно може спалахнути. Багато автомобілів, які спалюють олію, обладнані старими двигунами, і їх поршневі кільця вже не забезпечують належного ущільнення.

6. Шатун служить сполучним елементом між поршнем і колінчастим валом.

7. Колінчастий вал перетворює поступальні рухи поршнів у обертальні.

8. Картер розташовується навколо колінчастого валу. У його нижній частині (піддоні) збирається певна кількість олії.

Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння

У попередніх розділах ми розглянули призначення та пристрій ДВЗ. Як ви вже зрозуміли, кожен такий двигун має поршні та циліндри, всередині яких теплова енергія перетворюється на механічну. Це, своєю чергою, змушує автомобіль рухатися. Цей процес повторюється з разючою частотою – по кілька разів на секунду. Завдяки цьому колінчастий вал, який виходить з двигуна, безперервно обертається.

Розглянемо докладніше принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння. Суміш палива та повітря потрапляє в камеру згоряння через впускний клапан. Далі вона компресується і спалахує іскрою від свічки запалювання. Коли паливо згоряє, у камері утворюється дуже висока температура, що призводить до появи надлишкового тиску в циліндрі. Це змушує рухатися поршень до «мертвої точки». Він таким чином робить один робочий хід. Коли поршень рухається вниз, він за допомогою шатуна обертає колінчастий вал. Потім, рухаючись від нижньої мертвої точки до верхньої, виштовхує відпрацьований матеріал у вигляді газів через клапан випуску далі вихлопну систему машини.

Такт - це процес, що відбувається в циліндрі за один хід поршня. Сукупність таких тактів, які повторюються у строгій послідовності і за певний період – це робочий цикл ДВЗ.

Впуск

Впускний такт є першим.Він починається з верхньої мертвої точки поршня. Він рухається вниз, всмоктуючи в циліндр суміш із палива та повітря. Цей такт відбувається, коли клапан впуску відкритий. До речі, існують двигуни, у яких є кілька впускних клапанів. Їхні технічні характеристики суттєво впливають на потужність ДВС. У деяких двигунах можна регулювати час знаходження впускних клапанів відкритими. Це регулюється натисканням на педаль газу. Завдяки такій системі кількість палива, що всмоктується, збільшується, а після його загоряння істотно зростає і потужність силового агрегату. Автомобіль у такому разі може суттєво прискоритися.

Стиснення

Другим робочим тактом двигуна внутрішнього згоряння є стиск.Після досягнення поршнем нижньої мертвої точки, він піднімається вгору. За рахунок цього суміш, що потрапила в циліндр, під час першого такту стискається. Паливно-повітряна суміш стискується до розмірів камери згоряння. Це те вільне місце між верхніми частинами циліндра і поршня, який знаходиться у своїй верхній мертвій точці. Клапани під час цього такту щільно закриті. Чим герметичніший освічений простір, тим якісніше стиск виходить. Дуже важливо, який стан у поршня, його кілець та циліндра. Якщо десь присутні зазори, то про гарне стиснення мови бути не може, а, отже, і потужність силового агрегату буде значно нижчою. За величиною стиску визначається те, наскільки зношений силовий агрегат.

Робочий хід

Цей третій такт починається з верхньої мертвої точки. І таку назву він одержав не випадково. Саме під час цього такту в двигуні відбуваються процеси, які рухають автомобіль.У цьому вся такті підключається система запалювання. Вона відповідає за підпал повітряно-паливної суміші, стиснутої в камері згоряння. Принцип роботи ДВС у цьому такті дуже простий – свічка системи дає іскру. Після займання палива відбувається мікровибух. Після цього воно різко збільшується в об'ємі, змушуючи поршень різко рухатися вниз. Клапани у цьому такті перебувають у закритому стані, як і попередньому.

Випуск

Заключний такт роботи двигуна внутрішнього згоряння – випуск. Після робочого такту поршнем досягається нижня мертва точка, а потім відкривається випускний клапан. Після цього поршень рухається нагору, і через цей клапан викидає відпрацьовані гази з циліндра. Це процес вентиляції. Від того, наскільки чітко працюють клапан, залежить ступінь стиснення камери згоряння, повне видалення відпрацьованих матеріалів і необхідну кількість повітряно-паливної суміші.

Після цього такту все починається наново. А рахунок чого обертається коленвал? Справа в тому, що не вся енергія йде на рух автомобіля. Частина енергії розкручує маховик, який під впливом інерційних сил розкручує колінчастий вал ДВС, переміщуючи поршень у неробочі такти.

А чи знаєте ви?Дизельний двигун важчий, ніж бензиновий, через більш високу механічну напругу. Тому конструктори використовують масивніші елементи. Натомість ресурс таких двигунів вищий за бензинові аналоги. Крім того, дизельні автомобілі загоряються значно рідше за бензинові, оскільки дизель нелеткий.

Гідності й недоліки

Ми з вами дізналися, що являє собою двигун внутрішнього згоряння, а також який його пристрій та принцип роботи. На закінчення розберемо його основні переваги та недоліки.

Переваги ДВЗ:

1. Можливість тривалого пересування повному баку.

2. Невелика вага та об'єм бака.

3. Автономність.

4. Універсальність.

5. Помірна вартість.

6. Компактні розміри.

7. Швидкий старт.

8. Можливість використання кількох видів палива.

Недоліки ДВЗ:

1. Слабкий експлуатаційний ККД.

2. Сильна забруднюваність довкілля.

3. Обов'язкова наявність коробки перемикання передач.

4. Відсутність режиму рекуперації енергії.

5. Більшість часу працює з недовантаженням.

6. Дуже галасливий.

7. Висока швидкість обертання колінчастого валу.

8. Невеликий ресурс.

Цікавий факт!Найменший двигун спроектований у Кембриджі. Його габарити становлять 5*15*3 мм, яке потужність 11,2 Вт. Частота обертання колінвалу становить 50 000 об/хв.

Складові деталі двигуна машини:

Циліндр та картер, захищений знизу піддоном;

Поршень з компресійними кільцями, розташований усередині циліндра;

Колінчастий вал, що рухається в корінних підшипниках картера.

Елементи колінчастого валу: корінні шийки, щоки та шатунні шийки. За допомогою циліндра, поршня, шатуна і колінчастого валу кривошипно-шатунний механізм призводить до руху поршні, в результаті чого відбувається обертання колінчастого валу.

Поверх циліндрів встановлений блок головки із клапанами. Їх відкриття та закриття технічно узгоджується з обертанням колінчастого валу, що призводить до послідовного руху поршень.

Поршень переміщається до верхньої кінцевої точки (ВМТ) та нижньої кінцевої точки (НМТ).

При двигуні автомобіля, поршень рухається без зупинок від ВМТ до НМТ завдяки маховику у формі диска і напресованого щільно на нього металевого вінця з зубами вигляді обода.

Чому двигун працює?

Робота двигуна заснована на тому, що при подачі палива в камеру згоряння в положенні ВМТ від свічки запалу подається іскра і відбувається міні-вибух палива. При цьому тиск вибухових газів виштовхує поршень до НМТ. У цьому процесі почергово виявляються задіяні всі поршні двигуна, що рухають криво-шатунний механізм колінчастого валу, що і дозволяє автомобілю рухатися.

Для постійної та правильно роботи двигуна необхідно щоб у впускний клапан періодично надходили нові порції повітря та пального через форсунки. Відпрацьовані гази після їх згоряння виштовхуються з камери згоряння через випускний клапан. За це відповідає механізм газорозподілу автомобіля та система упорскування палива.

Призначення систем та механізмів автомобільного двигуна

Кривошипно-шатунний механізм- Приводить у зворотно-поступальний рух поршні, що тягне за собою обертання коленвала.

Система подачі палива– служить для дозованого упорскування пального у двигун автомобіля.

Механізм газорозподілу– відповідає за своєчасний впуск та випуск відпрацьованих газів у двигуні.

Система запалювання– служить для подачі переривчастого сигналу електроструму по бронепроводах високої напруги на свічки запалювання, у результаті утворюється іскра в камері згоряння двигуна і відбувається запалення горючої суміші.

Система охолодження- захищає двигун від перегріву за допомогою механічного (зустрічного потоку повітря) або статичного включення примусового обдування двигуна крильчаткою, розташованої в безпосередній близькості до радіатора.

Система змазки- Забезпечує подачу масла по маслоканалам до рухомих і тертьових механізмів, щоб зменшити їх знос. Маслосистема включає в себе піддон з маслом, насос, фільтри тонкого та грубого очищення, маслоканали та масляні клапани.

Також автомобіль обладнаний пусковим пристроєм, що складається з акумулятора, стартера, замку запалювання та іншими приладами контролю, керування та забезпечення життєдіяльності автомобіля.

На сьогоднішній день двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ)або як його ще називають "атмосферник" – основний тип двигуна, який широко застосовується в автомобільній індустрії. Що таке ДВС? Це - багатофункціональний тепловий агрегат, який за допомогою хімічних реакцій та законів фізики перетворює хімічну енергію паливної суміші на 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 двигуна внутрішнього 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 ДВС для забезпечення своєчасного впуску в циліндри паливно-повітряної суміші та такий же 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 запалення (у бензинових ДВС), у дизельних моторах займання 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 (у сучасних моделях за це відповідає електронний блок керування (ЕБУ) або бортовий комп'ютер) необхідна для електронного керування всіма вищеописаними системами та забезпечення їхньої синхронності.

Як працює двигун внутрішнього згоряння?

Принцип роботи ДВСбазується 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 упорскуванням у 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 потім 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, стиснення, 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!