Принцип роботи та влаштування двигуна автомобіля. Технічне обслуговування двигуна автомобіля

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

Визначення та загальні особливості роботи ДВС

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

Класифікація двигунів внутрішнього згоряння

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

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

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

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

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

Корпус двигуна поєднує в єдиний організм:

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

Чотирьохтактний двигун внутрішнього згоряння в розрізі

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

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

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

Принципи роботи ДВС

- Принцип роботи двотактного двигуна

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

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

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

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

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

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

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

Процес роботи двигуна внутрішнього згоряння

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

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

Допоміжні системи двигуна внутрішнього згоряння

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

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

Система запалення ДВЗ

- Впускна система

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

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

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

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

Схема паливної системи ДВЗ

- Система змазки

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

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

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

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

Вихлопна система ДВС

- Система охолодження

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

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

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

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

Двигун автомобіля може виглядати як велика заплутана мішанина металевих частин, трубки і дроти для необізнаних. Водночас двигун – це "серце" майже будь-якого автомобіля – 95% усіх машин працюють на двигуні внутрішнього згоряння.

У цій статті ми обговоримо роботу двигуна внутрішнього згоряння: його загальний принцип, вивчимо конкретні елементи та фази роботи двигуна, дізнаємося, як саме потенційне паливо перетворюється на обертальну силу, і постараємося відповісти на такі питання: як працює двигун внутрішнього згоряння, які бувають двигуни та їх типи і що означають ті чи інші параметри та характеристики двигуна? І, як завжди, все це просто і доступно, як двічі по два.

Головна мета бензинового двигуна автомобіля полягає в перетворенні бензину на рух, щоб Ваш автомобіль міг рухатися. В даний час найпростіший спосіб створити рух від бензину - це просто спалити його всередині двигуна. Таким чином, автомобільний двигун є двигуном внутрішнього згоряння - тобто. згоряння бензину відбувається усередині нього.

Існують різні видидвигунів внутрішнього згоряння. Дизельні двигуниє однією з форм, а газотурбінні – зовсім іншою. Кожен з них має свої переваги та недоліки.

Ну, як Ви помітите, якщо існує двигун внутрішнього згоряння, то має існувати і двигун зовнішнього згоряння. Паровий двигун у старомодних поїздах і пароплавах якраз і є найкращим прикладомдвигуна зовнішнього згоряння Паливо (вугілля, дерево, масло, будь-яке інше) в паровій машині горить поза двигуном для створення пари, і пара створює рух усередині двигуна. Зрозуміло, двигун внутрішнього згоряння є набагато ефективнішим (як мінімум споживає набагато менше палива на кілометр шляху автомобіля), ніж зовнішнього згоряння, крім того, двигун внутрішнього згоряння набагато менший за розмірами, ніж еквівалентний за потужністю двигун зовнішнього згоряння. Це пояснює, чому ми не бачимо жодного автомобіля, схожого на паровоз.

А тепер давайте подивимося докладніше, як працює двигун внутрішнього згоряння.

Давайте розглянемо принцип, що лежить у будь-якому зворотно-поступальному русі двигуна внутрішнього згоряння: якщо Ви помістите не велика кількістьвисокоенергічного палива (наприклад, бензину) в невеликий закритий простір і запалите його (це паливо), то виділиться неймовірна кількість енергії у вигляді газу, що розширюється. Ви можете використовувати цю енергію, наприклад, для руху картоплини. У цьому випадку енергія перетворюється на рух цієї картоплини. Наприклад, якщо Ви в трубу, у якої один кінець щільно закритий, а інший - відкритий, наллєте трохи бензину, а потім засунете картоплину і підпалите бензин, то його вибух спровокує приведення в рух цієї картоплини за рахунок видавлювання її бензином, що вибухає, таким чином, картоплина підлітить високо в небо, якщо ви направите трубу вгору. Це ми стисло описали принцип дії старовинної гармати. Але Ви також можете використовувати таку енергію бензину з більш цікавою метою. Наприклад, якщо Ви можете створити цикл вибухів бензину в сотні разів на хвилину, і якщо Ви зможете використовувати цю енергію з корисною метою, то знайте, що у Вас вже є ядро ​​для двигуна автомобіля!

Майже всі автомобілі зараз використовують те, що називається чотиритактним циклом згоряннядля перетворення бензину на рух. Чотирьохтактний цикл також відомий як цикл Отто - на честь Миколи Отто, який винайшов його в 1867 році. Отже, ось вони, ці 4 такти роботи двигуна:

1. Такт впуску палива
2. Такт стиснення палива
3. Такт згоряння палива
4. Такт випуску відпрацьованих газів

Начебто вже все зрозуміло з цього, чи не так? Ви можете подивитися нижче на малюнку, що елемент, який називається поршень, замінює картоплю в описаній нами раніше картопляній гарматі. Поршень з'єднаний з колінчастим валом за допомогою шатуна. Тільки не лякайтеся нових термінів - їх, насправді, не так багато в принципі роботи двигуна!

На малюнку літерами позначені такі елементи двигуна:

A - Розподільний вал
B - Кришка клапанів
C - Випускний клапан
D - Вихлопний отвір
E - Головка циліндра
F - Порожнина для охолоджувальної рідини
G - Блок двигуна
H - Маслозбірник
I - Піддон двигуна
J - Свічка запалювання
K - Впускний клапан
L - Впускний отвір
M - Поршень
N - Шатун
O - Підшипник шатуна
P - Колінчастий вал

Ось що відбувається, коли двигун проходить свій повний чотиритактний цикл:

1. Початкове положення поршня - в самому верху, в цей момент відкривається впускний клапан, і поршень рухається вниз, таким чином засмоктуючи в циліндр приготовлену суміш бензину і повітря. Це такт впускання. Лише крихітна крапля бензину повинна змішатися з повітрям, щоб усе це працювало.
2. Коли поршень досягає своєї нижньої точки, то впускний клапан закривається, а поршень починає переміщатися назад вгору (бензин виявляється в "західні"), стискаючи цю суміш з палива та повітря. Стиснення згодом зробить вибух потужнішим.
3. Коли поршень досягає верхньої точки свого ходу, свічка запалювання випромінює іскру, породжену напругою понад десяток тисяч Вольт, щоб запалити бензин. Відбувається детонація, і бензин у циліндрі вибухає, з неймовірною силою штовхаючи поршень униз.
4. Після того, як поршень знову досягає дна свого ходу, настає черга відкриватися випускному клапану. Потім поршень рухається вгору (це відбувається вже за інерцією) і суміш бензину і повітря, що відпрацювала, виходить через вихлопний отвір з циліндра, щоб відправитися в свою подорож до вихлопної труби і далі у верхні шари атмосфери.

Тепер, коли клапан знову в самому верху, двигун готовий до наступного циклу, так що він всмоктує наступну порцію суміші повітря та бензину, щоб ще сильніше розкрутити колінчастий вал, який, власне, і передає своє кручення далі через трансмісію до коліс. Тепер подивіться нижче, як двигун працює у всіх своїх чотирьох тактах.

Більше наочно роботу двигуна внутрішнього згоряння Ви можете побачити на двох анімаціях нижче:

Як працює двигун - анімація

Зверніть увагу, що рух, який створюється роботою двигуна внутрішнього згоряння, є обертанням, у той час як рух, який створюється "картопляною гарматою", є лінійним (прямим). У двигуні лінійний рух поршнів перетворюється на обертальний рух колінчастого валу. Обертальний рух нам потрібний, тому що ми плануємо повернути наші колеса автомобіля.

Тепер давайте подивимося на всі частини, які працюють разом у дружній команді, щоб це сталося, починаючи з циліндрів!

Ядром двигуна є циліндр з поршнем, який рухається вгору та вниз усередині циліндра. Двигун, описаний вище, має циліндр. Здавалося б, що ще потрібно для автомобіля? А ось і ні, автомобілю для комфортної їзди на ньому потрібні щонайменше ще 3 таких циліндри з поршнями та всіма необхідними цій парочці атрибутами (клапанами, шатунами і так далі), а ось один циліндр підійде хіба що для більшості газонокосарок. Подивіться - нижче на анімації Ви побачите роботу 4-циліндрового двигуна:

Типи двигунів

Автомобілі найчастіше мають чотири, шість, вісім і навіть десять, дванадцять та шістнадцять циліндрів (останні три варіанти встановлюють, в основному на спортивні автомобілі та боліди). У багатоциліндровому двигунівсі циліндри, як правило, розташовані одним із трьох способів:

• Рядний
• V-подібний
• Опозитний

Ось вони - всі три типи розташування циліндрів у двигуні:

Рядне розташування 4-х циліндрів

Опозитне розташування 4-х циліндрів

V-подібне розташування 6 циліндрів

Різні конфігурації мають різні перевагита недоліки з погляду вібрації, вартості виробництва та характеристик форми. Ці переваги та недоліки роблять їх більш підходящими для використання деяких конкретних транспортних засобів. Так, 4-циліндрові двигуни рідко має сенс робити V-подібними, таким чином, вони зазвичай рядні; а 8-циліндрові двигуни роблять частіше з V-подібним розташуваннямциліндрів.

Тепер давайте наочно подивимося, як працює система упорскування палива, олія та інші вузли в двигуні:

Давайте розглянемо деякі ключові деталі двигуна докладніше:

А тепер увага! На основі всього прочитаного подивимося на повний цикл роботи двигуна з усіма його елементами:

Повний цикл роботи двигуна

Чому двигун не працює?

Допустимо, Ви виходите вранці до машини і починаєте її заводити, але вона не заводиться. Що може бути негаразд? Тепер, коли Ви знаєте, як двигун працює, можна зрозуміти основні речі, які можуть перешкодити двигуну завестися. Три фундаментальні речі можуть статися:

• Погана паливна суміш
• Відсутність стиску
• Відсутність іскри

Так, є ще тисячі незначних речей, які можуть створити проблеми, але вказана велика трійкає найчастіше наслідком або причиною однієї з них. На основі простого уявлення про роботу двигуна ми можемо скласти короткий список того, як ці проблеми впливають на двигун.

Погана паливна суміш може бути наслідком однієї з причин:

• У Вас просто закінчився в баку бензин, і двигун намагається завестися від повітря.
• Повітрозабірник може бути забитий, тому в двигун надходить паливо, але йому не вистачає повітря, щоб здетонувати.
• Паливна система може постачати надто багато чи надто мало палива у суміш, а це означає, що горіння не відбувається належним чином.
• У паливі можуть бути домішки (а для російської якості бензину особливо актуально), які заважають паливу повноцінно горіти.

Відсутність стиснення - якщо заряд повітря та палива не можуть бути стиснуті належним чином, процес згоряння не працюватиме як слід. Відсутність стиснення може відбуватися з таких причин:

• Поршневі кільця зношені (дозволяючи повітрю та паливу текти повз поршня при стисканні)
• Впускні або випускні клапани не герметизуються належним чином, знову відкриваючи текти під час стиснення
• З'явився отвір у циліндрі.

Відсутність іскри може бути з низки причин:

• Якщо свічки запалення або дріт, що йде до них, зношені, іскра буде слабкою.
• Якщо провід пошкодився або просто відсутня або якщо система, яка надсилає іскру по дроту, не працює належним чином.
• Якщо іскра відбувається або занадто рано або занадто пізно в циклі, паливо не буде запалене в потрібний час, і це може спричинити всілякі проблеми.

І ось ще ряд причин, з яких двигун може не працювати, і тут ми торкнемося деякі деталі за межами двигуна:

• Якщо акумулятор мертвий, Ви не зможете прокрутити двигун, щоб запустити його.
• Якщо підшипники, які дозволяють колінчастому валу вільно обертатися, зношені, колінчастий вал не зможе провернутися, тому двигун не зможе працювати.
• Якщо клапани не відкриваються і не закриваються в потрібний час або не працюють взагалі, повітря не зможе увійти, а вихлопи - вийти, тому двигун знову-таки не зможе працювати.
• Якщо хтось із хуліганських спонукань засунув картоплю у вихлопну трубу, випускні гази не зможуть вийти з циліндра, і двигун знову не працюватиме.
• Якщо в двигуні недостатньо масла, то поршень не зможе рухатися вгору і вниз вільно в циліндрі, що ускладнить або унеможливить нормальну роботу двигуна.

У правильно працюючому двигуні всі ці фактори перебувають у межах допуску. Як Ви можете бачити, двигун має низку систем, які допомагають йому зробити свою роботу перетворення палива в рух бездоганною. Ми розглянемо різні підсистеми, які у двигунах, у наступних розділах.

Більшість підсистем двигуна може бути реалізована з використанням різних технологій, та найкращі технологіїможуть значно підвищити продуктивність двигуна. Ось чому розвиток автомобілебудування триває найвищими темпами, адже конкуренція серед автоконцернів досить велика, щоб вкладати великі гроші в кожну додатково вичавлену кінську силуз двигуна при тому самому обсязі. Давайте подивимося на різні підсистеми, що використовуються у сучасних двигунах, починаючи з роботи клапанів у двигуні.

Як працюють клапани?

Система клапанів складається з, власне, клапанів та механізму, який відкриває та закриває їх. Система відкриття та закриття їх називається розподільчим валом . Розподільний вал має спеціальні деталіна своїй осі, які рухають клапани вгору та вниз, як показано на малюнку нижче.

Більшість сучасних двигунів мають те, що називають накладними кулачками. Це означає, що вал розташований над клапанами, як ви бачите на малюнку. Старі двигуни використовують розподільний вал, розташований у картері біля колінчастого валу. Розподільний вал, крутячись, рухає кулачок виступом вниз таким чином, щоб він продавлював клапан вниз, створюючи зазор для проходу палива або випуску газів, що відпрацювали. Ремінь ГРМ або ланцюговий привід рухається колінчастим валом і передає кручення від нього до розподільного валу так, що клапани знаходяться в синхронізації з поршнями. Розподільний вал завжди крутиться в один-два рази повільніше за колінчастий вал. Багато високопродуктивних двигунів мають чотири клапани на циліндр (два для прийому палива всередину і два для витяжки відпрацьованої суміші).

Як працює система запалювання?

Система запалення виробляє заряд високої напруги та передає його до свічок запалювання за допомогою проводів запалювання. Заряд спочатку проходить до котушки запалювання (такого собі дистриб'ютора, який розподіляє подачу іскри по циліндрах у певний час), яку Ви можете легко знайти під капотом більшості автомобілів. Котушка запалювання має один провід, що йде в центрі і чотири, шість, вісім проводів або більше, залежно від кількості циліндрів, які виходять з нього. Ці дроти запалювання відправляють заряд до кожної свічки запалювання. Двигун отримує таку іскру за часом таким чином, що тільки один циліндр отримує іскру від розподільника в один момент. Такий підхід забезпечує максимальну гладкість роботи двигуна.

Як працює охолодження?

Система охолодження у більшості автомобілів складається з радіатора та водяного насоса. Вода циркулює через проходи (канали) навколо циліндрів, а потім проходить через радіатор, щоб її максимально охолодив. Однак, існують такі моделі автомобілів (в першу чергу Volkswagen Beetle(Жук)), а також більшість мотоциклів та газонокосарок, які мають двигун з повітряним охолодженням. Ви мабуть, бачив такі двигуни з повітряним охолодженням, збоку яких розташовані такі собі плавці - ребриста поверхня, що прикрашають зовні кожен циліндр, щоб допомогти розсіяти тепло.

Повітряне охолодження робить двигун легшим, але гарячим, і, як правило, зменшується термін служби двигуна і загальна продуктивність. Отже, тепер Ви знаєте, як і чому Ваш двигун залишається не перегрітим.

Як працює пускова система?

Підвищення продуктивності Вашого двигуна є великою справою, але важливіше те, що саме відбувається, коли Ви повертаєте ключ, щоб запустити його! Пускова система складається із стартера з електродвигуном. Коли Ви повертаєте ключ запалювання, стартер крутить двигун на кілька обертів, щоб процес горіння почав свою роботу, і зупинити його зміг тільки поворот ключа у зворотний бік, коли перестає подаватися іскра в циліндри, і двигун таким чином глухне.

Стартер же має потужний електродвигун, що обертає холодний двигун внутрішнього згоряння. Стартер - це завжди досить потужний і, отже, двигун, що "їсть" ресурси акумулятора, адже повинен подолати:

• Все внутрішнє тертя, викликане поршневими кільцями і погіршується холодним непрогрітим маслом.
• Тиск стиснення будь-якого циліндра (циліндрів), що відбувається у процесі такту стиснення.
• Опір, що чиниться відкриттям та закриттям клапанів розподільчим валом.
• Всі інші процеси безпосередньо пов'язані з двигуном, в тому числі опір водяного насоса, масляного насосу, генератор і т.д.

Ми бачимо, що стартеру потрібно дуже багато енергії. Автомобіль найчастіше використовує 12-вольтову електричну систему, і сотні амперів електрики повинні надходити в стартер.

Як працює впорскування та мастильна система?

Коли справа доходить щоденного обслуговуванняавтомобіля, Ваша перша турбота, ймовірно, полягає у перевірці кількості бензину у Вашому автомобілі. А як бензин потрапляє із паливного бака в циліндри? Паливна система двигуна висмоктує бензин із бака за допомогою паливного насоса, який знаходиться в баку, і змішує його з повітрям так, щоб належна суміш повітря та палива могла протікати у циліндри. Паливо поставляється в одному з трьох поширених способів: карбюратор, упорскування палива та система безпосереднього впорскування палива.

Карбюратори на сьогоднішній день сильно застаріли і їх не поміщають у нові моделі автомобілів. В інжекторному двигуні необхідна кількість палива впорскується індивідуально в кожен циліндр або прямо в впускний клапан (уприскування палива) або безпосередньо в циліндр (безпосереднє упорскування палива).

Олія також грає важливу роль. Ідеально і правильно змащена система гарантує, що кожна рухлива частина двигуна отримує масло так, що вона може легко переміщатися. Дві головні частини, що потребують олії - це поршень (а, точніше, його кільця) та будь-які підшипники, які дозволяють таким елементам, як колінчастий та інші вали, вільно обертатися. У більшості автомобілів масло всмоктується з масляного піддону масляним насосом, проходить через масляний фільтр для видалення частинок бруду, а потім бризкається під високим тиском на підшипники та стінки циліндра. Потім олію стікає у відстійник, де знову збирається, і цикл повторюється.

Система випуску відпрацьованих газів

Тепер, коли ми знаємо про низку речей, які ми поклали (налили) у свій автомобіль, давайте подивимося на інші речі, які виходять із нього. Система випуску включає вихлопну трубу і глушник. Без глушника Ви почули б звук тисяч маленьких вибухів зі своєї вихлопної труби. Глушник гасить звук. Вихлопна система також включає в себе каталітичний нейтралізатор, який використовує каталізатор та кисень, щоб спалити все невикористане паливо та деякі інші хімічні речовини у вихлопних газах. Таким чином, Ваш автомобіль відповідає певним євростандартам за рівнем забруднення повітря.

Що ще є, крім усього перерахованого вище в автомобілі? Електрична системаскладається з акумулятора та генератора

Як працює двигун? Відео

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

Як влаштований двигун автомобіля – вивчаємо схему пристрою

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

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

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

Як працює двигун автомобіля – коротко про складні процеси

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

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

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

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

Принцип роботи двигуна автомобіля – відмінності у моделях

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

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

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

Принцип роботи чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння
Цей принцип і циклічність називається "Цикл ОТТО"

дивимося...
Рядний двигун внутрішнього згоряння

V-подібний двигун внутрішнього згоряння

Оппозитний двигун внутрішнього згоряння

Роторно поршневий двигунвнутрішнього згоряння

Схема системи запалювання двигуна внутрішнього згоряння


A. Провід до свічки
B. Кришка трамблера
C. Бігунок
D. Високовольтний провід котушки запалювання
E. Корпус трамблера
F. Кулачок трамблера
G. Датчик імпульсів запалювання
H. Блок контролю запалювання
I. Котушка запалювання
J. Свічки

РОТОРНО ПОРШНЕВИЙ ДВИГУН ВАНКЕЛЯ

Переваги та недоліки сучасного РПД у порівнянні з традиційними ДВС

Переваги:
На 30 – 40% менше деталей
Істотно менша питома вага. Компактна конструкція. Повна
врівноваженість мас. Відсутність газорозподільного
механізму. Двигун тяговітий і дуже еластичний, що дозволяє рідше
перемикати передачі. Можливість легкої модернізації для
роботи на водні.

Недоліки:
У розтягнутій камері згоряння РПД важко створити турбулентне
рух високої інтенсивності для швидкого та повного згоряння
паливної суміші, що погіршує показники економічності двигуна та
ускладнює боротьбу з шкідливими викидами. Неможливо створити
дизельний РПД. Більша витрата олії (для мастила камери згоряння)

1. Ротор обертається на поздовжньому валу, вал має ексцентрик,
саме на ньому і крутиться ротор, а шістьох присутній для
передачі потрібної фазиротор при обертанні на ексцентриці.
2. Обертання ротора на валу змащується, в РПД є масляний насос
та масляний піддон. Кутова поверхня ротора в камері згоряння
не змащується, там застосовується прокладочний матеріал з
тефлону, який несе функцію ущільнення та ковзання, але на
бічні поверхні ротора подається масло, яке не уникнути
потрапляє в камеру згоряння, тому про екологічність РПД не може
йти мови...

ДВС з поршнем "Гойдалка"

Розрізаний навпіл поршень нового двигуна наочно показує
одна з головних своїх переваг. Сині вставки зображають
охолоджувальну рідину, яка постачається в поршень через нього
опорну вісь

Технічні терміни

DOHC - Double Over-Head Camshaft (Два верхні розподільні вали)
SOHC - Single Over-Head Camshaft (Один верхній розподільчий вал)
OHC - Over-Head Camshaft (Верхнє розташування розподільчого валу)
Twin Cam - Подвійний Кулачок - НЕ ДВА РОЗПОДІВАЛА!
(Якщо в двигуні застосовується два клапани з єдиною і
одночасною функцією, на впуску горючої суміші або випуску
відпрацьованих газів, при цьому, обидва однофункціональні клапани,
одночасно рухаються власним кулачком
розподільного валу. Два клапани - "близнюки", плюс два однофазні
приводні кулачки розподільного валу і є системою "TWIN CAM".
Дана система застосовується тільки в двигунах із системою "DOHC")

HETC - High Efficiency Twin Cam - (Подвійний кулачок з високим ККД,
система Twin Cam із змінною фазою газорозподілу)
Supercharger - Нагнітач (компресор Рутса, механічний нагнітач, Котрий
має привід від колінчастого валу через приводний ремінь.
Система збільшення потужності, без збільшення обертів двигуна)
EFI - Electronic Fuel Injection - ( електронний упорскуванняпалива)
GDI - Gasolin Direct Injection - (пряме упорскування бензину)
MPI - Multi Point Injection - (розподілене упорскування палива)
Intercooler – проміжне охолодження повітря.
4WD - 4 Wheel Drive - (Привід на 4 колеса)
4WS - 4 Wheels Swivel - (4 поворотні колеса) Усі 4 колеса управляються
при повороті, причому задні колеса швидкості до 35км/ч. повертаються
у протилежний передній бік, а при більшої швидкостіу ту саму.
AWD - All Wheel Drive - (Всі колеса провідні)
FWD - Four Wheel Drive - (Чотири провідні колеса)

GT (Gran Turismo)
Дослівно перекладається як «велика подорож»
Автомобільний клас GT - це високошвидкісні автомобілі, як
правило з 2-х або 4-х місним кузовом купе, призначені для
доріг загального користування. Абревіатура GT також є
позначенням гоночного класуу автомобільних змаганнях.
Спостерігається також неправильне розширювальне тлумачення терміну,
за яким до категорії GT відносять усі автомобілі спортивного
вигляду.

GTi - Gran Turismo Iniezione (автомобіль оснащений упорскуванням)
GTR - Gran Turismo Racer
GTO - Gran Turismo Omologato (Автомобіль допущений для участі у гонках класу GT)
GTS - Gran Turismo Spider
GTB - Gran Turismo Berlinetta (купе з довгим капотом і дахом, що м'яко спадає)
GTV - Gran Turismo Veloce (Позначення форсованих автомобілів класу GT)
GTT - Gran Turismo Turbo
GTE - Einspritzung German for fuel injection (це німецький аналог індексу GTi)
GTA - Gran Turismo Alleggerita (Полегшений автомобіль класу GT)
GTAm modified lightened car (це абревіатура модифікованого полегшеного автомобіля класу GT)
GTC - Gran Turismo Compressore/Compact/Cabriolet/Coupe
GTD - Gran Turismo Diesel
HGT - High Gran Turismo

BEAMS (Breakthrough Engine with Advanced Mechanism System)
Новий двигун із удосконаленою системою механізмів
BEAMS - це ціла родина (або покоління) двигунів
(абсолютно всіх типів) із встановленими механічними
газорозподільними механізмами з можливістю зміни
фаз будь-якої конструкції: VVT, VTEC, MIVEC, Vanos або будь-яких
інших. BEAMS - це загальний автомобільний термін, що відноситься не
тільки до Toyota, але і до Subaru, BMW, Mercedes, Audi, Honda та інше.
Наступне покоління двигунів було названо Dual BEAMS та
належало до ДВС із встановленими газорозподільними
механізмами VVT-i, iVTEC, Double Vanos, Bi-Vanos та іншими
додатковим електронним керуваннямкрім механічного
приводу.

CVVT (Continuous variable valve timin)
Система зміни фаз газорозподілу
Alfa Romeo - Double continuous variable valve timing. CVVT використовується на впуску та випуск
BMW - VANOS/Double VANOS. Вперше була застосована в 1993 році для BMW 3-ї та 5-ї серій
PSA Peugeot Citro?n - Continuous variable valve timing (CVVT)
Chrysler - dual Variable Valve Timing (dual VVT)
Daihatsu - Dynamic variable valve timing (DVVT)
General Motors - Continuous variable valve timing (CVVT)
Honda – i-VTEC = VTEC. Вперше була застосована у 1990 році на автомобілях Civic та CRX.
Hyundai – Continuous variable valve timing (CVVT) – дебютувала у двигуні 2.0 L Beta I4
в 2005 в автомобілі «Elantra» та « Kia Spectra», також була застосована
в новому двигуні (Alpha II DOHC) в 2006 для автомобілів «Accent Verna», «Tiburon» і «Kia cee'd»
MG Rover - Variable Valve Control (VVC)
Mitsubishi - Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control (MIVEC). Вперше застосована у 1992 році у двигуні 4G92
Nissan - Continuous Variable Valve Timing Control System (CVTCS)
Toyota - Variable Valve Timing with intelligence (VVT-i), Variable Valve Timing with Lift and Intelligence (VVTL-i)
Volvo - Continuous variable valve timing (CVVT)

ДВС з обертовим циліндром, що виконує
функцію впускного та випускного клапана.



чотиритактний двигун, в якому немає звичних клапанів та
всієї системи їхнього приводу. Натомість британці змусили працювати
розподільником газів сам робочий циліндр двигуна, який
мотори RCV обертаються навколо своєї осі. Поршень у своїй
здійснює точно ті ж рухи, що й раніше. А ось стінки
циліндра обертаються навколо поршня (циліндр закріплений усередині
двигуна на двох підшипниках). З краю циліндра влаштований патрубок,
який поперемінно відкривається до впускного або випускного
вікно. Передбачено тут і ковзне ущільнення, що працює
аналогічно поршневим кільцям – воно дозволяє циліндру
розширюватись при нагріванні, не втрачаючи герметичність. Наводять
циліндр у обертання всього три шестерні: одна на циліндрі, одна
на колінчастому валу та одна – проміжна. Звичайно, швидкість
обертання циліндра - удвічі менше оборотів коленвала.

Ключова деталь приводу обертання циліндра – проміжна
комбінована шестірня.

Двотактний двигун - поршневий двигун внутрішнього згоряння, в якому робочий процес у кожному з циліндрів відбувається за один оборот колінчастого валу, тобто за два ходи поршня. Такти стиснення та робочого ходу у двотактному двигуні відбуваються так само, як і у чотиритактному, але процеси очищення та наповнення циліндра поєднані та здійснюються не в рамках окремих тактів, а за короткий час, коли поршень знаходиться поблизу нижньої мертвої точки, за допомогою допоміжного агрегату - продувного насоса
У зв'язку з тим, що у двотактному двигуні, при рівній кількості циліндрів і кількості обертів колінчастого валу, робочі ходи відбуваються вдвічі частіше, літрова потужність двотактних двигунів вища, ніж чотиритактні - теоретично вдвічі, на практиці в 1,5-1,7 рази, оскільки частина корисного ходу поршня займають процеси газообміну, а сам газообмін менш досконалий, ніж у чотиритактних двигунів.
На відміну від чотиритактних двигунів, де витіснення відпрацьованих газів та всмоктування свіжої суміші здійснюється самим поршнем, у двотактних двигунах газообмін виконується за рахунок подачі в циліндр. робочої сумішіабо повітря (у дизелях) під тиском, створюваним продувним насосом, а сам процес газообміну отримав назву - продування. У процесі продування, свіже повітря (суміш) витісняє продукти згоряння з циліндра у випускні органи, займаючи їхнє місце.
За способом організації руху потоків продувного повітря (суміші), розрізняють двотактні двигуни з контурною та прямоточною продуванням.

Винахід двигуна внутрішнього згоряння дозволило людству в розвитку зробити крок значно вперед. Зараз двигуни, які використовують для виконання корисної роботиенергію, що виділяється при згорянні палива, використовують у багатьох сферах діяльності. Але найбільшого поширення ці двигуни набули у транспорті.

Всі силові установки складаються з механізмів, вузлів і систем, які взаємодіють між собою, забезпечують перетворення енергії, що виділяється при згорянні легкозаймистих продуктів у обертальний рух колінчастого валу. Саме цей рух є його корисною роботою.

Щоб зрозуміліше, слід розібратися з принципом роботи силової установки внутрішнього згоряння.

Принцип роботи

При згорянні горючої суміші, що складається з легкозаймистих продуктів і повітря, виділяється більше енергії. Причому в момент займання суміші вона значно збільшується в обсязі, зростає тиск в епіцентрі займання, по суті, відбувається невеликий вибух із вивільненням енергії. Цей процес і взято за основу.

Якщо згоряння буде проводитися в закритому просторі - тиск, що виникає при згорянні, буде тиснути на стінки цього простору. Якщо одну зі стінок зробити рухомою, то тиск, намагаючись збільшити об'єм замкнутого простору, переміщатиме цю стінку. Якщо до цієї стінки приєднати якийсь шток, то вона вже виконуватиме механічну роботу – відсуваючись, штовхатиме цей шток. З'єднавши шток з кривошипом, при переміщенні він змусить провернути кривошип щодо своєї осі.

У цьому полягає принцип роботи силового агрегатуз внутрішнім згорянням є закритий простір (гільза циліндра) з однією рухомою стінкою (поршнем). Стінка штоком (шатуном) пов'язана з кривошипом (колінчастим валом). Потім проводиться зворотна дія – кривошип, роблячи повний оберт навколо осі, штовхає штоком стінку і так повертається назад.

Але це лише принцип роботи із поясненням на простих складових. Насправді процес виглядає дещо складніше, адже треба спочатку забезпечити надходження суміші в циліндр, стиснути її для кращого займання, а також вивести продукти горіння. Ці дії дістали назву тактів.

Усього тактів 4:

• впуск (суміш надходить у циліндр);
• стиск (суміш стискається за рахунок зменшення об'єму всередині гільзи поршнем);
• робочий хід (після займання суміш через своє розширення штовхає поршень вниз);
• випуск (відведення продуктів горіння із гільзи для подачі наступної порції суміші);

Такти поршневого двигуна

З цього випливає, що корисна дія має лише робочий хід, три інші – підготовчі. Кожен такт супроводжується певним переміщенням поршня. При впуску та робочому ході він рухається вниз, а при стисканні та випуску – вгору. А оскільки поршень пов'язаний із колінчастим валом, то кожен такт відповідає певному куту провороту валу навколо осі.

Реалізація тактів у двигуні виробляється двома способами. Перший – із поєднанням тактів. У такому моторі всі такти виконуються за один повний проворот коленвала. Тобто півоберта колін. валу, у якому виконується рух поршня вгору чи вниз супроводжується двома тактами. Ці двигуни отримали назву 2-тактні.

Другий спосіб – роздільні такти. Один рух поршня супроводжується лише одним тактом. У результаті, щоб відбувся повний цикл роботи, потрібно 2 обороти колін. валу навколо осі. Такі двигуни одержали позначення 4-тактних.

Блок циліндрів

Тепер сам пристрій двигуна внутрішнього згоряння. Основою будь-якої установки є блок циліндрів. У ньому та на ньому розташовуються всі складові.

Конструктивні особливості блоку залежить від деяких умов – кількості циліндрів, їх розташування, способу охолодження. Кількість циліндрів, які об'їдені в одному блоці, може варіюватися від 1 до 16. Причому блоки з непарною кількістю циліндрів зустрічаються рідко, з двигунів, що випускаються нині, можна зустріти тільки одно- і трициліндрові установки. Більшість агрегатів йдуть з парною кількістю циліндрів - 2, 4, 6, 8 і рідше 12 і 16.

Чотирьохциліндровий блок

Силові установки з кількістю від 1 до 4 циліндрів мають рядне розташування циліндрів. Якщо кількість циліндрів більша, їх розташовують у два ряди, при цьому з певним кутом положення одного ряду щодо іншого, так звані силові установки з V-подібним положенням циліндрів. Таке розташування дозволило зменшити габарити блоку, але при цьому виготовлення їх складніше ніж рядним розташуванням.

Восьмициліндровий блок

Існує ще один тип блоків, в яких циліндри розташовуються в два ряди і з кутом між ними 180 градусів. Ці двигуни отримали назву. Зустрічаються вони здебільшого на мотоциклах, хоча є й авто з таким типом силового агрегату.

Але умова кількістю циліндрів та їх розташуванням – необов'язкова. Зустрічаються 2-циліндрові і 4-циліндрові двигуни з V-подібним або оппозитним положенням циліндрів, а також 6-циліндрові двигуни з рядним розташуванням.

Використовується два типи охолодження, що застосовуються на силових установках – повітряне та рідинне. Від цього залежить конструктивна особливістьблоку. Блок з повітряним охолодженням менш габаритний та конструктивно простіше, оскільки циліндри не входять до його конструкції.

Блок з рідинним охолодженням більш складний, в його конструкцію входять циліндри, а поверх блоку з циліндрами розташована сорочка охолодження. Усередині її циркулює рідина, відводячи тепло від циліндрів. При цьому блок разом з сорочкою охолодження представляють одне ціле.

Зверху блок накривається спеціальною плитою головкою блоку циліндрів (ГБЦ). Вона є однією зі складових, що забезпечують закритий простір, у якому відбувається процес горіння. Конструкція її може бути проста, що не включає додаткові механізми, або складна.

Кривошипно-шатунний механізм

Вхідний у конструкцію мотора, забезпечує перетворення зворотно-поступального переміщення поршня в гільзі в обертальний рух коленвала. Основним елементом цього механізму є колінвал. Він має рухоме з'єднання із блоком циліндрів. Така сполука забезпечує обертання цього валу навколо осі.

До одного з кінців валу прикріплено маховик. У завдання маховика входить передача моменту, що крутить, від валу далі. Оскільки у 4-тактного двигуна на два обороти колінвала припадає лише один напівоборот з корисною дією- Робочий хід, інші ж вимагають зворотної дії, яка виконується маховиком. Маючи значну масу та обертаючись, за рахунок своєї кінетичної енергії він забезпечує провороти колін. валу під час підготовчих тактів.

Коло маховика має зубчастий вінець, за допомогою його виконується запуск силової установки.

З іншого боку валу розміщується приводна шестерня масляного насоса та газорозподільного механізму, а також фланець для кріплення шківа.

Цей механізм також включає шатуни, які забезпечують передачу зусилля від поршня до колінвалу та назад. Кріплення до валу шатунів також робиться рухомо.

Поверхні блоку циліндрів, колін. валу та шатунів у місцях з'єднання безпосередньо між собою не контактують, між ними знаходяться підшипники ковзання – вкладиші.

Циліндро-поршнева група

Складається дана групаз гільз циліндрів, поршнів, поршневих кілець та пальців. Саме в цій групі і відбувається процес згоряння і передача енергії, що виділяється для перетворення. Згоряння відбувається всередині гільзи, яка з одного боку закрита головкою блоку, з другого – поршнем. Сам поршень може переміщатися усередині гільзи.

Щоб забезпечити максимальну герметичність усередині гільзи, використовуються поршневі кільця, які запобігають просоченню суміші та продуктів горіння між стінками гільзи та поршнем.

Поршень за допомогою пальця рухомо з'єднаний із шатуном.

Газорозподільчий механізм

Завданням цього механізму є своєчасна подача горючої суміші або її складових в циліндр, а також відведення продуктів горіння.

У двотактних двигунів як такого механізму немає. У нього подача суміші та відведення продуктів горіння проводиться технологічними вікнами, які виконані у стінках гільзи. Таких вікон три – впускне, перепускне та випускне.

Поршень, рухаючись робить відкриття-закриття того чи іншого вікна, цим і виконується заповнення гільзи паливом і відведення відпрацьованих газів. Використання такого газорозподілу не вимагає додаткових вузлів, тому ГБЦ такого двигуна проста і в її завдання входить тільки забезпечення герметичності циліндра.

У 4-тактного двигуна механізм газорозподілу є. Паливо у такого двигуна подається через спеціальні отвори головки. Ці отвори закриті клапанами. При потребі подачі палива або відведення газів із циліндра здійснюється відкривання відповідного клапана. Відкриття клапанів забезпечує розподільний вал, який своїми кулачками в потрібний моментнатискає на необхідний клапан і той відкриває отвір. Привід розподільного валу здійснюється від колінвалу.

ГРМ з ремінним та ланцюговим приводом

Компонування газорозподільного механізму може бути різним. Випускаються двигуни з нижнім розташуванням розподільного валу (він знаходиться в блоці циліндрів) і верхнім розташуванням клапанів (ГБЦ). Передача зусилля від валу до клапанів здійснюється за допомогою штанг та коромисел.

Найбільш поширеними є мотори, у яких і вал та клапани мають верхнє розташування. При такому компонуванні вал теж розміщений у ГБЦ і діє на клапани безпосередньо, без проміжних елементів.

Система харчування

Ця система забезпечує підготовку палива для подальшої подачі їх у циліндри. Конструкція цієї системи залежить від палива, що використовується двигуном. Основним зараз є паливо, виділене з нафти, причому різних фракцій – бензин та дизельне паливо.

У двигунів, що використовують бензин, є два види паливної системи – карбюраторна та інжекторна. У першій системі сумішоутворення проводиться в карбюраторі. Він виробляє дозування і подачу палива в потік повітря, що проходить через нього, далі вже ця суміш подається в циліндри. Складається така система паливного бака, паливопроводів, вакуумного паливного насоса і карбюратора.

Карбюраторна система

Те саме робиться і в інжекторних авто, але в них дозування точніше. Також паливо в інжекторах додається до потоку повітря вже у впускному патрубку через форсунку. Ця форсунка паливо розпорошує, що забезпечує найкраще сумішоутворення. Складається інжекторна система з бака, насоса, розташованого в ньому, фільтрів, паливопроводів, та паливної рампиз форсунками, встановленою на впускному колекторі.

У дизелів подача складових паливної суміші проводиться окремо. Газорозподільний механізм через клапани подає в циліндри повітря. Паливо в циліндри подається окремо, форсунками і під високим тиском. Складається дана системаз бака, фільтрів, паливного насоса високого тиску (ТНВД) та форсунок.

Нещодавно з'явилися інжекторні системи, які працюють за принципом дизельної паливної системи – інжектор із безпосереднім упорскуванням.

Система відведення відпрацьованих газів забезпечує виведення продуктів горіння із циліндрів, часткову нейтралізацію. шкідливих речовин, та зниження звуку при виведенні відпрацьованого газу. Складається з випускного колектора, резонатора, каталізатора (не завжди) та глушника.

Система змазки

Система змащення забезпечує зниження тертя між взаємодіючими поверхнями двигуна, шляхом створення спеціальної плівки, що запобігає прямому контакту поверхонь. Додатково здійснює відведення тепла, захищає від корозії елементи двигуна.

Складається система мастила з масляного насоса, ємності для масла - піддона, маслозабірника, масляного фільтра, каналів, по яких масло рухається до поверхонь, що труться.

Система охолодження

Підтримка оптимальної робочої температурипід час роботи двигуна забезпечується системою охолодження. Використовується два види системи – повітряна та рідинна.

Повітряна система здійснює охолодження шляхом обдування циліндрів потім повітря. Для кращого охолодження на циліндрах зроблено ребра охолодження.

У рідинній системі охолодження проводиться рідиною, яка циркулює у сорочці охолодження з прямим контактом із зовнішньою стінкою гільз. Складається така система із сорочки охолодження, водяного насоса, термостата, патрубків та радіатора.

Система запалювання

Система запалювання застосовується тільки на бензинових двигунах. На дизелях займання суміші проводиться від стиснення, тому така система йому не потрібна.

У бензинових авто, займання виконується від іскри, що проскакує в певний момент між електродами свічки розжарювання, встановленої в головці блоку так, що її спідниця знаходиться в камері згоряння циліндра.

Складається система запалювання зі котушки запалення, розподільника (трамблера), проводки та свічок запалювання.

Електроустаткування

Забезпечує це обладнання електроенергією бортову мережу авто, у тому числі систему запалювання. Цим обладнанням також проводиться і запуск двигуна. Складається воно з АКБ, генератора, стартера, проводки, всіляких датчиків, які стежать за роботою та станом двигуна.

Це і весь пристрій двигуна внутрішнього згоряння. Він хоч і постійно вдосконалюється, проте принцип роботи його не змінюється, покращуються лише окремі вузли та механізми.

Сучасні розробки

Основним завданням, над яким б'ються автовиробники - зниження споживання палива і викидів шкідливих речовин в атмосферу. Тому вони постійно покращують систему харчування, результатом є нещодавня поява інжекторних системз безпосереднім упорскуванням.

Шукаються альтернативні види палива, останньою розробкоюу цьому напрямку поки що є використання як паливо спиртів, а також рослинних олій.

Також вчені намагаються налагодити виробництво двигунів із зовсім іншим принципом роботи. Таким, наприклад, є двигун Ванкеля, але особливих успіхів поки що немає.

Autoleek