Що таке двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ). Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння Елементи ДВС

Проте світильний газ годився як для освітлення.

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

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

Типи двигунів внутрішнього згоряння

Поршневий ДВЗ

Роторний ДВЗ

Газотурбінний ДВС

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

ДВЗ класифікують:

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

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

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

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

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

Бензинові

Бензинові карбюраторні

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

1. впуску,
2. стиснення заряду,
3. робочого ходу та
4. випуску (вихлопу).

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

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

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

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

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

Додаткові агрегати, потрібні для ДВЗ

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

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

Див. також

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

Примітки

Посилання

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

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 пальця та шатуна зв'язується з колінчастим валом.

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

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

Як працює двигун автомобіля – коротко про складні процеси

Отже, межа переміщення поршня має два крайні положення – 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 механізмдія передається на трансмісію, та був 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.

Багато моделей використовують конструкцію V-подібного двигуна. При такому варіанті циліндри розташовані під кутом один до одного (в межах 180 градусів). Багато конструкціях кількість циліндрів становить від 6 до 12 і більше. Це дозволяє значно скоротити лінійний розмірдвигуна та зменшити його довжину.

Таким чином, різноманітність двигунів дозволяє успішно їх використовувати в автомобілях різного призначення. Це можуть бути стандартні легкові та вантажівки, а також спортивні авто та позашляховики. Залежно від типу двигуна випливають і певні технічні характеристики всієї машини.

Двигун внутрішнього згоряння – це основний вид автомобільних силових агрегатівна сьогоднішній день. Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння ґрунтується на ефект теплового розширення газів, що виникає під час згоряння в циліндрі паливно-повітряної суміші.

Найпоширеніші види двигунів

Існує три різновиди ДВС: поршневий, роторно-поршневий силовий агрегат системи Ванкелю та газотурбінний. За рідкісними винятками на сучасні авто встановлюються чотиритактні поршневі мотори. Причина криється в низькій ціні, компактності, малій вазі, багатопаливності та можливості встановлення практично на будь-які транспортні засоби.

Сам по собі двигун автомобіля - це механізм, що перетворює теплову енергію палива, що горить, в механічну, роботу якого забезпечує безліч систем, вузлів і агрегатів. Поршневі ДВС бувають дво- та чотиритактними. Зрозуміти принцип роботи двигуна автомобіля найпростіше на прикладі чотиритактного одноциліндрового силового агрегату.

Чотирьохтактний мотор називається тому, що один робочий цикл складається з чотирьох рухів поршня (тактів) або двох обертів колінчастого валу:

• впуск;
• стиск;
• робочий хід;
• Випуск.

Загальний пристрій ДВЗ

Щоб зрозуміти принцип роботи мотора, необхідно загалом уявити його пристрій. Основними частинами є:

1. блок циліндрів (у разі циліндр один);
2. кривошипно-шатунний механізм, що складається з колінчастого валу, шатунів та поршнів;
3. головка блоку із газорозподільним механізмом (ГРМ).

Кривошипно-шатунний механізм забезпечує перетворення поступально-поворотного руху поршнів у обертання колінчастого валу. Поршні починають рухатися завдяки енергії палива, що згорає в циліндрах.


Робота даного механізмунеможлива без роботи механізму газорозподілу, який забезпечує своєчасне відкриття впускних та випускних клапанів для впуску робочої суміші та випуску відпрацьованих газів. Складається ГРМ з одного або декількох розподільних валів, що мають кулачки, клапани, що штовхають (не менше двох на кожен циліндр), клапанів і зворотних пружин.

Двигун внутрішнього згоряння здатний працювати тільки при злагодженій роботі допоміжних систем, до яких належать:

• система запалювання, що відповідає за запалення горючої суміші в циліндрах;
• впускна система, що забезпечує подачу повітря для утворення робочої суміші;
• паливна система, що забезпечує безперервну подачу палива та отримання суміші пального з повітрям;
• система змащування, призначена для змащування деталей, що труться, і видалення продуктів зносу;
• вихлопна система, яка забезпечує видалення відпрацьованих газів з циліндрів ДВЗ та зниження їх токсичності;
• система охолодження, необхідна підтримки оптимальної температури до роботи силового агрегату.

Робочий цикл двигуна

Як було зазначено вище, цикл складається з чотирьох тактів. Під час першого такту кулачок розподільного валу штовхає впускний клапан, відкриваючи його, поршень починає рухатися з крайнього верхнього положення вниз. При цьому в циліндрі створюється розрідження, завдяки якому в циліндр надходить готова робоча суміш або повітря, якщо двигун внутрішнього згоряння оснащений системою безпосереднього упорскуванняпалива (у такому разі пальне змішується з повітрям у камері згоряння).

Поршень через шатун повідомляє рух колінчастого валу, повертаючи його на 180 градусів на момент досягнення крайнього нижнього становища.

Під час другого такту – стискування – впускний клапан (або клапани) закривається, поршень змінює напрямок руху на протилежний, стискаючи та нагріваючи робочу суміш чи повітря. Після закінчення такту, системою запалювання на свічку подається електричний розряд, і утворюється іскра, що підпалює стислу паливно-повітряну суміш.

Принцип займання пального у дизельного ДВЗІнший: на завершення такту стиснення, через форсунку, в камеру згоряння впорскується дрібнорозпилене дизпаливо, де воно змішується з нагрітим повітрям, і відбувається самозаймання суміші, що вийшла. Необхідно відзначити, що з цієї причини ступінь стиснення дизеля набагато вищий.

Колінвал тим часом обернувся ще на 180 градусів, зробивши один повний обіг.

Третій такт називається робочим ходом. Гази, що утворюються під час згоряння палива, розширюючись, штовхають поршень у крайнє нижнє положення. Поршень передає енергію коленвалу через шатун і повертає його ще на півоберта.

Після досягнення нижньої мертвої точкипочинається заключний такт – випуск. На початку цього такту кулачок розподільчого валуштовхає і відкриває випускний клапан, поршень рухається вгору і виганяє гази, що відпрацювали, з циліндра.

ДВЗ, що встановлюються на сучасні автомобілі, мають не один циліндр, а кілька. Для рівномірної роботи мотора в той самий момент часу в різних циліндрах виконуються різні такти, і кожні півоберта колінвала як мінімум в одному циліндрі відбувається робочий хід (виняток становлять 2- і 3-циліндрові мотори). Завдяки цьому вдається позбутися зайвих вібрацій, врівноважуючи сили, що діють на колінвал та забезпечити рівну. роботу ДВС. Шатунні шийки розташовані на валу під рівними кутами щодо один одного.

З міркувань компактності багатоциліндрові двигуни роблять не рядними, а V-подібними або оппозитними (візитна картка фірми Subaru). Це дозволяє заощадити чимало простору під капотом.

Двотактні мотори

Крім чотиритактних поршневих ДВЗ існують двотактні. Принцип їхньої роботи дещо відрізняється від описаного вище. Пристрій такого двигуна простіше. У циліндрі є для вікна - впускне та випускне, розташоване вище. Поршень, перебуваючи в НМТ, перекриває вікно впуску, потім, рухаючись вгору, перекриває випускне і стискає робочу суміш. Після досягнення ним ВМТ на свічці утворюється іскра і підпалює суміш. У цей час впускне вікно виявляється відкритим, і через нього до кривошипної камери потрапляє чергова доза паливно-повітряної суміші.

Під час другого такту, рухаючись вниз під впливом газів, поршень відкриває випускне вікно, через яке гази, що відпрацювали, видмухуються з циліндра новою порцією робочої суміші, яка потрапляє в циліндр через продувний канал. Частково робоча суміш також йде у випускне вікно, що пояснює ненажерливість двотактного ДВС.

Подібний принцип роботи дозволяє досягти більшої потужностідвигуна при меншому робочому обсязі, проте за це доводиться розплачуватися великою витратою палива. До переваг таких моторів можна віднести більш рівномірну роботу, просту конструкцію, малу вагу та високу питому потужність. З недоліків слід згадати більш брудний вихлоп, відсутність систем мастила та охолодження, що загрожує перегрівом та виходом агрегату з ладу.

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

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

Поршневий двигун внутрішнього згоряння у розрізі

Особливість роботи

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

Види двигунів

В процесі технічного прогресурозроблялися і випробовувалися види агрегатів, у яких пальне спалювалось у внутрішньому просторі, не всі довели свою доцільність. Виділено поширені типи двигунів внутрішнього згоряння:

Поршневе встановлення.

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

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

Поршневий мотор:

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

Роторно-поршневий мотор:

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

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

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

Газотурбінний мотор:

Пристрій

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

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

Блок циліндрів двигуна:

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

Кривошипно-шатунний механізм двигуна:

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

Газорозподільний механізм двигуна:

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

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

Свіча запалювання:

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

Приймальна труба:

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

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

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

Двотактний мотор

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

Виконуваний порядок такий:

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

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

Принцип роботи двотактного двигуна:

Чотирьохтактний мотор

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

Порядок такий:

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

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

Принцип роботи чотиритактного двигуна:

Механізм іскроутворення

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

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

Механізм впускання

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

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

Система впуску:

Механізм харчування

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

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

Механізм харчування:

Механізм мастила

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

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

Система змазки:

Механізм випуску

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

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

Система випуску двигуна:

Механізм охолодження

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

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

Система охолодження двигуна:

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

Автомобільні двигунинадзвичайно різноманітні. Технологія, яка застосовується при розробці та запуску у виробництво силових агрегатів, має багату історію. Вимоги сучасності змушують виробників щорічно впроваджувати у свої проекти доопрацювання та модернізувати існуючі технології.

Двигун внутрішнього згоряння має пристрій та принцип роботи, здатний забезпечувати високу потужність та тривалий період експлуатації – від користувача потрібно лише мінімально необхідне обслуговування та своєчасний дрібний ремонт.

При першому погляді важко уявити, як працює двигун: дуже багато взаємозалежних механізмів зібрано в одному невеликому просторі. Але при детальному вивченні та аналізі зв'язків у цій системі робота двигуна автомобіля виявляється гранично простою та зрозумілою.

До складу двигуна автомобіля входить ряд вузлів, що мають важливе значення та забезпечують виконання робочих функцій усієї системи.

Блок циліндрів іноді називають корпусом чи рамою всієї системи. Опис двигуна не обходиться без вивчення цього елемента конструкції. Саме в цій частині мотора облаштовано систему зв'язаних каналів, призначених для змащення та створення необхідної температури двигуна внутрішнього згоряння.

Верхня частина корпусу поршня має канали для кілець. Самі поршневі кільцяподіляються на верхні та нижні. Виходячи з виконуваних функцій, ці кільця називають компресійними. Крутний момент двигуна визначається міцністю та роботою розглянутих елементів.

Нижні кільця поршня відіграють важливу роль для забезпечення ресурсу двигуна. Нижні кільця виконують 2 ролі: зберігають герметичність камери згоряння і є ущільнювачами, які запобігають проникненню олії всередину камери згоряння.

Двигун автомобіля є системою, в якій здійснюється передача енергії між механізмами з мінімальними втратами її величини на різних етапах. Тому кривошипно-шатунний механізм стає одним із найважливіших елементів системи. Він забезпечує передачу зворотно-поступальної енергії від поршня на колінвал.

Загалом принцип роботи двигуна досить простий і зазнав мало фундаментальних змін за період існування. У цьому просто немає необхідності – деякі вдосконалення та оптимізації дозволяють досягати кращих результатівв роботі. Концепція всієї системи незмінна.

Крутний момент двигуна створюється за рахунок енергії, що виділяється при згорянні палива, яка передається від камери згоряння до колес по сполучним елементам. У форсунках паливо передається до камери згоряння, де відбувається його збагачення повітрям. Свічка запалювання створює іскру, яка миттєво спалахує суміш, що утворилася. Так відбувається невеликий вибух, який забезпечує роботу двигуна.

Внаслідок такої дії відбувається утворення великого обсягу газів, стимулюючи до здійснення поступальних рухів. Так формується крутний момент двигуна. Енергія від поршня передається на колінвал, який передає рух на трансмісію, а після цього, спеціальна системашестерня переносить рух на колеса.

Порядок роботи працюючого двигуна невигадливий і при справних сполучних елементах гарантує мінімальні втрати енергії. Схема роботи та будова кожного механізму засновані на перетворенні створеного імпульсу на практично використовуваний обсяг енергії. Ресурс двигуна визначається зносостійкістю кожної ланки.

Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння

Двигун легкового автомобілявиконується як одного з типів систем внутрішнього згоряння. Принцип дії двигуна може відрізнятися за деякими показниками, що є основою для поділу моторів на різні типита модифікації.

Як визначальні параметри, що служать для поділу силових агрегатів на категорії, служать:

• робочий об'єм,
• кількість циліндрів,
• потужність системи,
• швидкість обертання вузлів,
• застосовуване до роботи паливо та інших.

Розібратися у тому, як працює двигун, просто. Але в міру вивчення спливають нові показники, що викликають питання. Так, часто можна зустріти поділ двигунів за кількістю тактів. Що це таке та як впливає на роботу машини?

Пристрій двигуна автомобіля заснований на чотиритактовій системі.Ці 4 такти рівні за часом - за весь цикл поршень двічі піднімається нагору в циліндрі і двічі опускається вниз. Такт починається в той момент, коли поршень знаходиться у верхній або нижній частині. Механіки називають ці точки ВМТ та НМТ - верхня та нижня мертві точки відповідно.

Такт № 1 – впуск. У міру руху вниз поршень втягує в циліндр наповнену паливом суміш. Робота системи відбувається при відкритому клапані впуску. Потужність двигуна автомобіля визначається кількістю, розмірами та часом, який клапан відкритий.

У окремих моделяхробота педалі газу збільшує період знаходження клапана у відкритому стані, що дозволяє збільшити обсяг палива, що потрапляє до системи. Таке влаштування двигунів внутрішнього згоряння забезпечує сильне прискорення роботи системи.

Такт №2 – стиск. На цьому етапі поршень починає свій рух нагору, що призводить до стиснення отриманої в циліндр суміші. Вона зживається до обсягів камери згоряння палива. Ця камера є простір між верхньою частиною поршня і верхом циліндра в момент знаходження поршня в ВМТ. Клапани впуску в цей момент роботи закриті.

Від густини закриття залежить якість стиснення суміші. Якщо сам поршень, або циліндр, або кільця поршнів потерті і не в належному стані, якість роботи та ресурс двигуна значно знизяться.

Такт № 3 – робочий хід. Цей етап починається з ВМТ. Система запалення гарантує запалення паливної суміші та забезпечує виділення енергії. Відбувається вибух суміші, у якому вивільняється енергія. І за рахунок збільшення обсягу відбувається виштовхування поршня вниз. Клапани у своїй закриті. Технічні характеристикидвигуна багато в чому залежить від протікання третього такту роботи мотора.

Такт №4 – випуск. Закінчення циклу роботи. Рух поршня вгору забезпечує виштовхування газів. Таким чином здійснюється вентиляція циліндра. Цей такт є важливим для забезпечення ресурсу двигуна.

Двигун має принцип роботи, заснований на розподіл енергії від вибухів газів, вимагає уваги до створення всіх вузлів.

Робота двигуна внутрішнього згоряння циклічна. Вся енергія, що створюється в процесі виконання роботи на всіх 4 тактах роботи поршнів, спрямовується на організацію роботи автомобіля.

Варіанти конструкцій внутрішнього двигуна

Характеристика двигуна залежить від особливостей конструкції.Внутрішнє згоряння - основний тип фізичного процесу, що протікає в системі двигуна сучасних автомобілях. За період розвитку машинобудування успішно реалізовано кілька типів ДВЗ.

Пристрій бензинового двигуна поділяє систему на 2 типи - інжекторні двигуниі карбюраторні моделі. Також у виробництві є кілька типів карбюраторів та систем упорскування. Основа роботи – спалювання бензину.

Характеристика бензинового двигуна виглядає краще. Хоча для кожного користувача є свої особисті пріоритети та переваги від роботи кожного двигуна. Бензиновий двигун внутрішнього згоряння є одним із найпоширеніших у сучасному автомобілебудуванні. Порядок роботи двигуна простий і не відрізняється від класичної інтерпретації.

Дизельні двигуни засновані на застосуванні підготовленого дизельного палива. Воно потрапляє у циліндри через форсунки. Головна перевага дизельного двигунаполягає у відсутності необхідності електрики для спалювання палива. Воно потрібне лише для запуску двигуна.

Газовий двигун застосовує для роботи скраплені та стислі гази, а також деякі інші типи газів.

Дізнатися, який ресурс у двигуна на вашому авто найкраще у виробника. Зразкову цифру розробники озвучують у супровідних документах на транспортний засіб. Тут міститься вся актуальна та точна інформація про двигун. У паспорті ви дізнаєтесь технічні характеристикимотора, скільки важить двигун і всю інформацію про рушійний агрегат.

Термін служби двигуна залежить від якості обслуговування, інтенсивності використання. Закладений розробником термін експлуатації передбачає уважне та дбайливе ставлення до машини.

Що означає двигун? Це ключовий елемент в автомобілі, який має забезпечити його рух. Надійність та точність роботи всіх вузлів системи гарантує якість руху та безпеку експлуатації машини.

Показники двигунів розрізняються в широких межах, незважаючи на те. Що принцип внутрішнього згоряння палива залишається незмінним. Так розробникам вдається задовольняти потреби покупців та реалізовувати проекти щодо покращення роботи автомобілів загалом.

Середній ресурс двигуна внутрішнього згоряння становить кілька сотень тисяч кілометрів. При таких навантаженнях від усіх складових частин системи потрібна міцність та точна сумісна робота. Тому відома та детально вивчена концепція внутрішнього згоряння постійно піддається доопрацюванням та впровадженням нових підходів.

Ресурс двигунів різниться у широкому діапазоні. Порядок роботи при цьому загальний (з невеликими відхиленнями від стандарту). Дещо може відрізнятися вага двигуна та окремі характеристики.

Сучасний двигун внутрішнього згоряння має класичний пристрійта досконало вивчений принцип роботи. Тому механікам не важко вирішити будь-яку проблему в найкоротші терміни.

Ремонтні роботи ускладнюються у разі, якщо поломка була усунена відразу. У таких ситуаціях порядок роботи механізмів може бути порушений остаточно і буде потрібна серйозна робота з відновлення. Ресурс двигуна після грамотного ремонту не постраждає.