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

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

Пристрій двигуна автомобіляпредставлено в розрізі на малюнку 2.

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

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

Для наочності на малюнку 3показано влаштування одноциліндрового двигуна автомобіля.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Як і за рахунок чого подається робоча суміш в циліндр?

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

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

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

Розглянемо, як це відбувається за малюнку 4.

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

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

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

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

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

Називати двигун серцем автомобіля – порівняння банальне, але точне. Можна скільки завгодно перебирати підвіску, налаштовувати рульове управлінняабо вдосконалювати гальма - якщо мотор не в порядку, все це перетворюється на марну трату часу.

Сьогодні на дорогах можна зустріти автомобілі різних поколінь: і зі старими карбюраторними ДВС, і з потужними дизельними моторами, керованими електронікою, і навіть нові водневі двигуни, які тільки починають удосконалюватися. І у всьому цьому розмаїтті досить складно зорієнтуватися, якщо не знати основ та принципів роботи двигуна внутрішнього згоряння.

Що таке ДВС і для чого він потрібний?

Пристрій двигуна

Щоб транспорт їхав, щось має приводити його в рух. У різні часи це були запряжені тварини, потім на зміну прийшли парові та електродвигуни (так, прабатьки сучасних автомобілівз'явилися навіть раніше, ніж традиційні ДВС), потім мотори, що працюють на паливі.

Сучасний двигун внутрішнього згоряння – це механізм, що перетворює енергію спалаху палива (тепла) механічну роботу. Незважаючи на досить громіздку конструкцію, на сьогоднішній день ДВС залишається найзручнішим джерелом енергії.

Електротранспорт, звичайно, все більше входить у побут, але час його «заправки» зводить нанівець усі переваги – каністру з електрикою в багажник не покладеш.

Своє застосування ДВС знайшов у багатьох сферах: за однаковим принципом працюють автомобілі, мотоцикли та скутери, сільськогосподарська та будівельна техніка, водний транспорт, Двигуни літаків, військова техніка, газонокосарки ... Тобто, практично все, що їздить або літає.

Пристрій двигуна внутрішнього згоряння

Незважаючи на різноманітність типів та конструкцій ДВС, принцип його пристрою залишається практично незмінним на будь-якій техніці. Звичайно, окремі елементи конструкції можуть сильно відрізнятися на різних двигунах, але основні вузли та компоненти дуже схожі між собою.

Отже, двигун внутрішнього згоряння складається з таких конструктивних вузлів.

1. Блок циліндрів (БЦ) – «оболонка» ЦПГ та всього двигуна загалом, у тому числі із сорочкою системи охолодження.

   
   Блок циліндрів

2. Кривошипно-шатунний механізм, він же КШМ - вузол, в якому відбувається перетворення прямолінійного руху поршня в обертальний. Складається з колінвалу, поршнів, шатунів, маховика, а також підшипників ковзання (вкладишів), на які спирається колінвал та кріплення шатунів.

   
   Кривошипно-шатунний механізм: 1 - циліндр; 2 - маховик; 3 - шатунний підшипник; 4 - колінчастий вал; 5 - коліно; 6 - корінний підшипник; 7 - шатун.

3. Газорозподільний механізм (ГРМ) - це система подачі в циліндри паливно-повітряної суміші та відведення вихлопних газів. Складається з розподільних валів, клапанів з коромислами або штангами, ременя ГРМ, завдяки якому вся система працює синхронно з оборотами коленвала.

   
   Газорозподільчий механізм

4. Система живлення – це вузол, у якому відбувається підготовка паливно-повітряної суміші, яка потім подається до камер згоряння. Залежно від конструкції система подачі палива може бути карбюраторною (одна форсунка на двигун), інжекторною (форсунки встановлені перед впускним клапаном кожного циліндра) з безпосереднім упорскуванням (форсунка встановлена ​​всередині камери згоряння). Включає в себе паливний бакз фільтром та насосом, карбюратор (опціонально), впускний колектор, форсунки, ТНВД (у дизельних двигунах), повітрозабірника з повітряним фільтром.

   
   Система харчування

5. Система мастила двигуна – забезпечує подачу мастила в кожен із вузлів тертя, а також на ділянки, що потребують додаткового охолодження (наприклад, нижню частину поршнів). Складається з масляного насоса, підключеного до коленвала, системи трубок і каналів, що виходять на пари тертя, масляного фільтра, масляний піддон. Залежно від конструкції розрізняються двигуни з «сухим» та «мокрим» картером. У перших ємність для збирання моторного масла розташована окремо, по-друге – безпосередньо під двигуном.

   
   Система змащення двигуна: 1 – масляний насос; 2 – пробка зливного отворукартера; 3 – маслоприймач; 4 – редукційний клапан; 5 – отвір для змащування розподільчих шестерень; 6 – датчик сигнальної лампи аварійного тиску олії; 7 – датчик вказівника тиску олії; 8 – кран масляного радіатора; 9 – масляний радіатор; 10 – масляний фільтр.

6. Система запалювання – потрібна для запалювання паливної суміші в камері згоряння. Застосовується тільки на бензинових двигунах, оскільки дизпаливо спалахує саме від стиснення. Включає свічки запалювання, високовольтні дроти, котушки запалення, а також розподільник (трамблер) на двигунах старого типу. У сучасних моторах система запалювання обходиться без трамблера і навіть без дротів: використовується конструкція «котушка на свічці».

   
   Система запалювання двигуна: 1 – генератор; 2 – вимикач запалювання; 3 – розподільник запалювання; 4 – кулачок переривника; 5 – свічки запалювання; 6 – котушка запалювання; 7 – акумуляторна батарея.

7. Система охолодження – дбає про підтримку заданої робочої температури двигуна. Рідина системаохолодження складається з теплоносія (охолоджуючої рідини, антифризу), сорочки охолодження (мережа камер і каналів усередині блоку циліндрів), теплообмінника (радіатор охолодження), водяного насоса та термостата.

   
   Система охолодження

8. Електросистема - це джерела енергії, необхідної для старту двигуна та підтримки його роботи. До електросистеми відноситься акумуляторна батарея, генератор, стартер, проводка та датчики роботи двигуна.
9. Вихлопна система - відводить продукти згоряння з двигуна, виконує функцію доочищення вихлопних газів, регулює звук роботи двигуна. Складається з випускного колектора, каталізатора та сажевого фільтра(опціонально), резонатора, глушника.

Вихлопна система

Кожна їх частина поступово розвивається і вдосконалюється залежно від запитів часу. Прагнення зростання потужності змінилося пошуком найнадійніших і довговічних рішень, потім перше місце вийшла економія палива, а сьогодні – турбота про природу.

Принцип роботи двигуна

У всіх ДВС, якою б конструкції вони не були, використовується той самий принцип роботи. Це перетворення енергії теплового розширення при згорянні палива спочатку прямолінійне, а потім в обертальний рух.

Такти чотиритактного двигуна

Чотиритактні двигуни використовуються у всіх автомобілях, великій техніці, авіації. Це так званий класичний вид ДВС, якому конструктори приділяють всю свою увагу. Умовно роботу кожного циліндра в ЦПГ можна поділити на 4 етапи (такту). Це впуск, стиск, згоряння, випуск. На відео, нижче, показано роботу 4-тактного двигуна в 3Д анімації.

1. На такті впуску поршень у циліндрі рухається вниз, від клапанів до нижньої мертвої точки (НМТ). Коли він починає опускатися, відкривається впускний клапан і в циліндр надходить паливно-повітряна суміш (або тільки повітря, якщо двигун з безпосереднім упорскуванням). Під час руху поршень сам «накачує» потрібний об'єм повітря в камеру згоряння, якщо двигун атмосферний, або повітря надходить під натиском, якщо встановлений турбонаддув.
2. Дійшовши до нижньої мертвої точкипоршень починає підніматися. При цьому впускний клапан закривається, і при русі поршень стискає повітря з розпиленим паливом до критичного тиску.
3. Як тільки поршень умовно сягає верхньої мертвої точки і компресія стає максимальною, спрацьовує свічка запалювання і паливо спалахує (дизпаливо запалюється при стисканні саме, без іскри). Мікровибух від спалаху штовхає поршень знову вниз, до НМТ.
4. І на четвертому такті відкривається випускний клапан. Поршень знову рухається вгору, видавлюючи з камери згоряння вихлопні гази у випускний колектор.

Робота чотиритактного двигуна

По суті, корисної роботи в двигуні лише один такт із чотирьох, коли при згорянні палива створюється надлишковий тиск, що штовхає поршень. Інші три такти потрібні як допоміжні, які не дають імпульсу до руху, але на них витрачається енергія.

За таких умов двигун міг би зупинитися, коли кривошипно-шатунний механізм (КШМ) приходить до енергетичної рівноваги. Але щоб цього не сталося, використовується великий маховик, з'єднаний із системою зчеплення, та противаги на колінвалі, що врівноважують навантаження від роботи поршнів.

Такти двотактного двигуна

Двотактні двигуни використовуються не надто широко. В основному це мотори скутерів та мопедів, легких моторних човнів, газонокосарок. Весь робочий процес такого двигуна можна розділити на два основні етапи:

1. На початку руху поршня знизу вгору (від нижньої мертвої точки до верхньої) камеру згоряння надходить паливно-повітряна суміш. Піднімаючись, поршень стискає її до критичної компресії, і коли він знаходиться у верхній мертвій точці, відбувається запалювання.
2. Згоряючи паливо штовхає поршень вниз, при цьому одночасно відкривається доступ до випускного колектора і продукти згоряння виходять з циліндра. Як тільки поршень досягає нижньої мертвої точки (НМТ), повторюється перший такт - впуск та стиснення одночасно.

Робота двотактного двигуна

Здавалося б, двотактний двигунповинен бути вдвічі ефективнішим за чотиритактний, адже тут на корисну дію припадає половина роботи. Але насправді потужність двотактного двигуна набагато нижча, ніж хотілося б, і причина цього криється в недосконалому механізмі газорозподілу.

При згорянні палива частина енергії йде у випускний колектор, не виконуючи жодної роботи, крім нагріву. У результаті, двотактні двигуни використовуються тільки в малопотужному транспорті і вимагають спеціальних моторних масел.

Класифікація двигунів

Оскільки ДВС ростуть і вдосконалюються вже понад 100 років, набралося чимало їх різновидів. Класифікують двигуни за різними ознаками та властивостями.

За робочим циклом

Це вже відомий нам поділ двигунів на двотактні та чотиритактні.

1. Двотактні – один повний робочий цикл складається з двох етапів, при цьому колінвал здійснює один оберт;
2. Чотирьохтактні – за один повний робочий цикл проходить чотири етапи, а колінвал робить два обороти.

За типом конструкції

Є два основні типи ДВС: поршневий та роторний.

1. Поршневий - це той звичний нам двигун з поршнями, циліндрами і коленвалом, який стоїть практично в будь-якому транспорті;
2. Роторно-поршневий, він же двигун Ванкеля - особливий вид ДВЗ, в якому замість поршня використовується тригранний ротор, а камера згоряння має овальну форму. Двигун Ванкеля використовувався в деяких моделях автомобілів, але складність виробництва та обслуговування змусила інженерів відмовитись від застосування цієї конструкції.

Робота роторного двигуна

За кількістю циліндрів

У ЦПГ двигуна може встановлюватися від 1 до 16 циліндрів, для легкових автомобілів зазвичай 3-8. Як правило, конструктори віддають перевагу парній кількості циліндрів, щоб врівноважити цикли їх роботи. Найвідоміший виняток із правил – двигун Ecoboost, розроблений концерном Ford, у багатьох моделях якого ставиться якраз три циліндри.

За розташуванням циліндрів

Компонування ЦПГ не завжди рядне (хоч рядний двигун – найпростіший у ремонті та обслуговуванні). Залежно від фантазії інженерів двигуни діляться на кілька типів компонування:

1. Рядні – всі циліндри збудовані в один ряд і на один колінвал.

   Робота рядного двигуна

2. V-подібні – два ряди циліндрів, встановлені під кутом від 45 до 90 градусів на коленвал.

   
   Робота V-подібного двигуна

3. VR-подібні – два ряди циліндрів із маленьким кутом розвалу, 10-20 градусів, встановлені на один колінвал.

   Робота VR-подібного двигуна

4. W-подібні – являють собою блок із 3 або 4 рядів циліндрів, встановлених на один коленвал.

   Робота W-подібного двигуна Робота радіального двигуна

   У легкових автомобіляхвикористовуються рядні, V-, VR-, W- та U-подібні двигуни, а в деяких моделях і опозитні. А ось радіальні використовуються в авіаційній техніці.

   За типом палива

   Класика жанру тут – бензинові та дизельні двигуни. Набирають популярності газові, поступово вдосконалюються гібридні та водневі.

   1. Бензинові двигуни вимагають підпалу паливно-повітряної суміші. Для цього використовуються свічки та котушки запалювання, що працюють синхронно з рухом коленвала. Особливість бензинових двигунів – здатність розвивати більшу швидкість;
   2. Дизельні двигуни працюють за принципом самозаймання паливно-повітряної суміші. У них немає свічок запалювання, зате є система прямого упорскування, що вимагає подачі палива під великим тиском. Для запуску двигуна використовуються свічки розжарювання, які попередньо підігрівають повітря та відключаються після прогрівання камери згоряння. Дизельні двигуни здатні розвивати велику потужність, але не швидкість, тому використовуються у важкій техніці;
   3. Газові установки популярні завдяки низькій вартості скрапленого газу (у порівнянні з бензином). Газові двигуни працюють за більш високих температур, ніж бензинові чи дизельні, що, своєю чергою, вимагає якісної роботи системи охолодження та особливого моторного масла;
   4. Гібридні – це комбінація ДВЗ та електромотора. У стандартному режимі керування задіяний тільки електричний мотор, а ДВЗ задіюється при необхідності підвищити навантаження або підзарядити акумулятори;
   5. Водневі двигуни донедавна були досить небезпечними: кисень і водень, вироблені з води шляхом електролізу, згоряли нестабільно та з ризиком детонації. Порівняно недавно був знайдений інший спосіб використання воднево-кисневого з'єднання: водень заправляється в баки (причому заправка триває близько 3 хвилин), кисень захоплюється з повітря, після чого вони надходять на електрогенератор, а не ДВС. По суті, виходить процес, зворотний до процесу електролізу, в результаті якого утворюється електроенергія і вода. Першим автомобілем із водневою силовою установкою стала Toyota Mirai.

   За принципом роботи ГРМ

   Ключовий елемент газорозподільного механізму - розподільний вал, об'єднаний з колінвалом двигуна за допомогою ременя або ланцюга ГРМ. Розподільний вал за рахунок своєї конструкції регулює роботу клапанів, і вся система працює синхронно з частотою оборотів двигуна. Обрив ременя ГРМ майже завжди шлях на капремонт.

   Залежно від компонування ЦПГ у двигуні може стояти 1 розподільний вал, якщо двигун рядний, або 2-4 розподільні вали, якщо це V-подібне компонування.

   Однак стандартна система ГРМ перестала відповідати сучасним вимогам до потужності та економічності двигунів. І тепер, окрім стандартної механічної системи, є адаптивні системи, такі як Honda i-VTEC, VTEC-E та DOHC, Toyota VVT-i, Mitsubishi MIVEC, розробки компаній Volkswagenта Eco-Motors, а також пневматична система ГРМ, встановлена ​​на Koenigsegg Regeraі в перспективі, що додає 30% потужності двигуну.

   Робота двигуна з турбіною

   Турбовані двигуни мають свої переваги та недоліки: з одного боку, чим більше повітря, тим більше потужностіможе розвинути двигун. З іншого – ефект турбоями здатний серйозно зіпсувати нерви любителю спортивної їзди. Та й зайвий вузол – зайве слабке місцеТак що турбовані двигуни (або бітурбо, як називають мотор з двома турбінами) подобаються далеко не всім. Іноді добре зібраний атмосферник може заткнути за пояс будь-який наддув.

   Переваги та недоліки ДВЗ

   1. Якщо говорити про переваги двигунів внутрішнього згоряння, то на перше місце вийде зручність для користувача. За сторіччя бензинової епохи ми обросли мережею АЗС і навіть не сумніваємося, що завжди буде можливість заправити машину та їхати далі. Є ризик не зустріти заправну станцію- Не біда, можна взяти з собою бензин у каністрах. Саме інфраструктура робить використання ДВЗ таким комфортним.
   2. З іншого боку, заправка двигуна паливом займає кілька хвилин, проста і доступна. Залив бак - і їдь собі далі. Це не йде в жодне порівняння з підзарядкою електромобіля.
   3. Здатність служити довго при грамотному обслуговуванні - те, чим можуть похвалитися знамениті двигуни-мільйонники. Регулярне своєчасне ТО здатне зберегти працездатність двигуна на дуже тривалий термін.
   4. І, звичайно, не забуватимемо про милий серцю ревіння потужного двигуна. Справжній, чесний, не схожий на озвучку сучасних електрокарів. Недарма деякі автоконцерни спеціально налаштовували звук двигунів своїх машин.

   Який же основний недолік у ДВЗ?

   1. Звичайно, це низький ККД – у межах 20-25%. Найвищий на сьогодні показник ККД серед ДВС – 38%, який видав двигун Toyota VVT-IE. Порівняно з цим електромотори виглядають набагато виграшнішими, особливо із системами рекуперативного гальмування.
   2. Другий значний мінус – це загальна складність усієї системи. Сучасні двигунидавно перестали бути такими «простачками», як у схемі класичного ДВС. Навпаки, вимоги до моторів стають все вищими, самі мотори – більш точними та складними, з'являються нові технології та інженерні рішення. Все це додатково ускладнює конструкцію двигуна, і чим вона складніша, тим більше в ній слабких місць.

   Тож якщо раніше сусід дядько Вася перебирав двигун своєї «копійки» самостійно, але на новеньких сучасних машинахнавряд чи хтось полізе у тонку систему ДВС без спеціального обладнаннята інструментів.

   І, нарешті, нафтова ера сама собою відходить у минуле. Не дарма ж зростають вимоги до екологічної безпеки транспорту, а заразом і ефективність сонячних батарей. Так, бензинові та дизельні моторище не скоро зникнуть із вулиць, але вже Європа бореться за впровадження електромобілів, завдяки яким людство колись забуде слово «бензиновий смог».

   Висновок

   Незважаючи на будь-які недоліки, ДВС залишається «головним з транспорту». Хіміки вигадують нові моторні олії, Інженери розробляють нові системи ГРМ, а виробники бензину не поспішають знижувати ціни. Все тому, що зі зручністю та автономністю звичних нам двигунів поки що не може зрівнятися жоден вид транспорту.

Це вступна частина циклу статей присвячених Двигуну Внутрішнього Згоряння, що є коротким екскурсом в історію, розповідає про еволюцію ДВЗ Також у статті будуть порушені перші автомобілі.

У наступних частинах будуть докладно описані різні ДВЗ:

Шатунно-поршневі
Роторні
Турбореактивні
Реактивні

Двигун був встановлений на човен, який зміг піднятися вгору за течією річки Сона. Через рік після випробувань брати отримали патент на свій винахід, підписаний Наполеоном Бонопартом, терміном на 10 років.

Найправильніше було б назвати цей двигун реактивним, оскільки його робота полягала у виштовхуванні води з труби човна, що знаходиться під днищем.

Двигун складався з камери запалювання та камери згоряння, сильфону для нагнітання повітря, паливо-роздавального пристрою та пристрою запалювання. Паливом для двигуна служив вугільний пил.

Сильфон впорскував струмінь повітря змішаний з вугільним пилом в камеру підпалювання де тліючий гніт запалював суміш. Після цього, частково підпалена суміш (вугільний пил горить відносно повільно) потрапляла в камеру згоряння, де повністю прогорала і відбувалося розширення.
Далі тиск газів виштовхував воду з вихлопної труби, Що змушувало човен рухатися, після цього цикл повторювався.
Двигун працював у імпульсному режимі з частотою ~12 та/хвилину.

Через деякий час, брати вдосконалили паливо, додавши в нього смолу, а потім замінили його нафтою і сконструювали просту систему упорскування.
Протягом наступних десяти років проект не набув жодного розвитку. Клод поїхав до Англії з метою просування ідеї двигуна, але розтратив усі гроші і нічого не досяг, а Джозеф зайнявся фотографією і став автором першої у світі фотографії «Вигляд з вікна».

У Франції, у будинку-музеї Ньєпсів, виставлено репліку «Pyreolophore».

Трохи пізніше, де Ріва поставив свій двигун на чотириколісний віз, який, на думку істориків, став першим автомобілем з ДВС.

Про Алессандро Вольта

Вольта вперше помістив пластини з цинку та міді в кислоту, щоб отримати безперервний електричний струм, створивши перше у світі хімічне джерело струму. («Вольтовий стовп»).

У 1776 р. Вольта винайшов газовий пістолет - пістолет Вольти, в якому газ вибухав від електричної іскри.

В 1800 побудував хімічну батарею, що дозволило отримувати електрику за допомогою хімічних реакцій.

Іменем Вольти названа одиниця виміру електричної напруги – Вольт.

A- Циліндр, B- "Свіча запалювання, C- поршень, D- «повітряна» куля з воднем, E- хроповик, F- клапан скидання відпрацьованих газів, G- рукоятка для керування клапаном.

Водень зберігався в «повітряній» кулі з'єднаною трубою з циліндром. Подача палива та повітря, а також підпал суміші та викид відпрацьованих газів здійснювалися вручну, за допомогою важелів.

Принцип роботи:

Через клапан скидання відпрацьованих газів у камеру згоряння надходило повітря.
Клапан зачинявся.
Відкривався кран подачі водню із кулі.
Кран закривався.
Натисканням на кнопку подавався електричний розряд на свічку.
Суміш спалахувала і піднімала поршень нагору.
Відкривався клапан скидання відпрацьованих газів.
Поршень падав під власною вагою (він був важкий) і тягнув мотузку, яка через блок повертала колеса.

Після цього цикл повторювався.

1813 року де Ріва побудував ще один автомобіль. Це був віз довжиною близько шести метрів, з колесами двометрового діаметра і важив майже тонну.
Машина змогла проїхати 26 метрів із вантажем каменів (близько 700 фунтів)та чотирма чоловіками, зі швидкістю 3 км/год.
З кожним циклом машина переміщалася на 4-6 метрів.

Мало хто з його сучасників серйозно ставився до цього винаходу, а Французька Академія Наук стверджувала, що двигун внутрішнього згоряння ніколи не конкуруватиме за продуктивністю з паровою машиною.

У 1833 році, американський винахідник Лемюель Веллман Райт зареєстрував патент на двотактний газовий двигун внутрішнього згоряння з водяним охолодженням.
(див. нижче)у своїй книзі "Gas and Oil Engines" написав про двигун Райта наступне:

«Креслення двигуна дуже функціональне, а деталі ретельно опрацьовані. Вибух суміші діє безпосередньо на поршень, який через шатун обертає кривошипний вал. за зовнішньому виглядудвигун нагадує парову машину високого тиску, в якій газ та повітря подаються за допомогою насосів з окремих резервуарів. Суміш, що знаходиться в сферичних ємностях, підпалювалася під час підйому поршня в ВМТ (верхня мертва точка) і штовхала його вниз/вгору. Наприкінці такту відкривався клапан і викидав вихлопні гази в атмосферу.

Невідомо, чи був колись цей двигун збудований, однак є його креслення:

У 1838 році, англійський інженер Вільям Барнетт отримав патент на три двигуни внутрішнього згоряння.

Перший двигун - двотактний односторонньої дії (паливо горіло лише з одного боку поршня)з окремими насосами для газу та повітря. Підпал суміші відбувався в окремому циліндрі, а потім палаюча суміш перетікала в робочий циліндр. Впуск та випуск здійснювався через механічні клапани.

Другий двигун повторював перший, але був подвійної діїтобто горіння відбувалося поперемінно з обох боків поршня.

Третій двигун, так само був подвійної дії, але мав впускні та випускні вікна в стінках циліндра, що відкривається в момент досягнення поршнем крайньої точки (як у сучасних двотактниках). Це дозволяло автоматично випускати вихлопні гази та впускати новий заряд суміші.

Відмінною особливістю двигуна Барнетта було те, що свіжа суміш стискалася поршнем перед займанням.

Креслення одного з двигунів Барнетта:

У 1853-57 роках, італійські винахідники Єугеніо Барзанті та Феліче Маттеуччі розробили та запатентували двоциліндровий двигун внутрішнього згоряння потужність 5 л/с.
Патент був виданий Лондонським бюро, оскільки італійське законодавство не могло гарантувати достатній захист.

Будівництво прототипу було доручено компанії Bauer & Co. of Milan» (Helvetica), і завершено на початку 1863 року. Успіх двигуна, який був набагато ефективніший ніж парова машина, виявився настільки великим, що компанія почала отримувати замовлення з усього світу.

Ранній, одноциліндровий двигун Барзанті-Маттеучі:

Модель двоциліндрового двигуна Барзанті-Маттеучі:

Маттеуччі та Барзанті уклали угоду на виробництво двигуна з однією з бельгійських компаній. Барзанті відбув до Бельгії для спостереження за роботою особисто та раптово помер від тифу. Зі смертю Барзанті всі роботи з двигуна були припинені, а Маттеуччі повернувся до своєї колишньої роботи як інженер-гідравлік.

У 1877 році, Маттеучі стверджував, що він з Барзанті були головними творцями двигуна внутрішнього згоряння, а двигун побудований Августом Отто дуже схожий на двигун Барзанті-Маттеучі.

Документи щодо патентів Барзанті та Маттеучі зберігаються в архіві бібліотеки Museo Galileo у Флоренції.

Найголовнішим винаходом Ніколауса Отто був двигун з чотиритактним циклом- циклом Отто. Цей цикл досі лежить в основі роботи більшості газових та бензинових двигунів.

Чотирьохтактний цикл був найбільшим технічним досягненням Отто, але незабаром виявилося, що за кілька років до його винаходу такий самий принцип роботи двигуна був описаний французьким інженером Бо де Роша (див. вище). Група французьких промисловців заперечила патент Отто в суді, суд вважав їхні докази переконливими. Права Отто, які з його патенту, було значно скорочено, зокрема було анульовано його монопольне декларація про чотиритактний цикл.

Незважаючи на те, що конкуренти налагодили випуск чотиритактних двигунів, відпрацьована багаторічним досвідом модель Отто все одно була найкращою, і попит на неї не припинявся. До 1897 було випущено близько 42 тисяч таких двигунів різної потужності. Однак та обставина, що як паливо використовувався світильний газ, сильно звужувала область їх застосування.
Кількість світильногазових заводів було трохи навіть у Європі, а Росії їх взагалі було лише два - у Москві Петербурзі.

У 1865 році, французький винахідник П'єр Хьюго отримав патент на машину, що представляла собою вертикальний одноциліндровий двигун подвійної дії, в якому для подачі суміші використовувалися два гумові насоси, що приводяться в дію від колінчастого валу.

Пізніше Хьюго сконструював горизонтальний двигун схожий на двигун Ленуара.

Science Museum, London.

У 1870 році, австро-угорський винахідник Семюель Маркус Зігфрід сконструював двигун внутрішнього згоряння, що працює на рідкому паливі і встановив його на чотириколісний візок.

Сьогодні цей автомобіль добре відомий як The First Marcus Car.

У 1887 році, у співпраці з компанією "Bromovsky & Schulz", Маркус побудував другий автомобіль - "Second Marcus Car".

У 1872 році, американський винахідник запатентував двоциліндровий двигун внутрішнього згоряння постійного тиску, що працює на гасі.
Брайтон назвав свій двигун "Ready Motor".

Перший циліндр виконував функцію компресора, що нагнітав повітря в камеру згоряння, в яку безперервно надходив і гас. У камері згоряння суміш підпалювалася і через золотниковий механізм надходило до другого - робочого циліндра. Істотною відмінністю від інших двигунів було те, що паливоповітряна суміш згоряла поступово і при постійному тиску.

Цікаві термодинамічні аспекти двигуна, можуть почитати про «Цикл Брайтона».

У 1878 році, шотландський інженер Сер (у 1917 році посвячений у лицарі)розробив перший двотактний двигун із запаленням стиснутої суміші. Він запатентував його в Англії у 1881 році.

Двигун працював цікавим чином: у правий циліндр подавалося повітря та паливо, там воно змішувалося і ця суміш виштовхувалася у лівий циліндр, де й відбувалося підпалювання суміші від свічки. Відбувалося розширення, обидва поршні опускалися, з лівого циліндра (через лівий патрубок)викидалися вихлопні гази, а правий циліндр всмоктувалась нова порція повітря і палива. Наслідуючи інерцію поршні піднімалися і цикл повторювався.

У 1879 році, побудував цілком надійний бензиновий двотактнийдвигун та отримав на нього патент.

Однак справжній геній Бенца виявився в тому, що в наступних проектах він зумів поєднати різні пристрої. (дросель, запалення за допомогою іскри з батареї, свічка запалювання, карбюратор, зчеплення, КПП та радіатор)на своїх виробах, що, у свою чергу, стало стандартом для всього машинобудування.

У 1883 році Бенц заснував компанію «Benz & Cie» з виробництва газових двигунів і в 1886 році запатентував чотиритактнийдвигун, який він використав на своїх автомобілях.

Завдяки успіху компанії Benz & Cie, Бенц зміг зайнятися проектуванням безкіньових екіпажів. Поєднавши досвід виготовлення двигунів і давнє хобі - конструювання велосипедів, до 1886 року він побудував свій перший автомобіль і назвав його "Benz Patent Motorwagen".

Конструкція дуже нагадує триколісний велосипед.

Одноциліндровий чотиритактний двигун внутрішнього згоряння робочим об'ємом 954 см3. Benz Patent Motorwagen".

Двигун був оснащений великим маховиком (використовувався не тільки для рівномірного обертання, але і для запуску), бензобаком на 4,5 л. Запалення вироблялося свічкою запалювання власної конструкції Бенца, напруга яку подавалося від котушки Румкорфа .

Охолодження було водяним, але не замкненого циклу, а випарним. Пара йшла в атмосферу, так що заправляти автомобіль доводилося не тільки бензином, а й водою.

Двигун розвивав потужність 0,9 л. при 400 об/хв і розганяв автомобіль до 16 км/год.

Карл Бенц за "кермом" свого авто.

Трохи пізніше, 1896 року, Карл Бенц винайшов опозитний двигун (або плоский двигун), В якому поршні досягають верхньої мертвої точки в один і той же час, тим самим врівноважуючи один одного.

Музей «Mercedes-Benz» у Штутгарті.

У 1882 році, англійський інженер Джеймс Аткінсон придумав цикл Аткінсона та двигун Аткінсона.

Двигун Аткінсона - це по суті двигун, що працює за чотиритактним. циклу Отто, але зі зміненим кривошипно-шатунним механізмом. Відмінність полягала в тому, що в двигуні Аткінсона всі чотири такти відбувалися за один оберт колінчастого валу.

Використання циклу Аткінсона у двигуні дозволяло зменшити споживання палива та знизити рівень шуму при роботі за рахунок меншого тиску при випуску. Крім того, в цьому двигуні не потрібно редуктора для приводу газорозподільного механізму, так як відкриття клапанів приводив у рух колінчастий вал.

Не дивлячись на низку переваг (включаючи обхід патентів Отто)двигун не набув широкого поширення через складність виготовлення та деяких інших недоліків.
Цикл Аткінсона дозволяє отримати найкращі екологічні показники та економічність, але потребує високих оборотів. На малих оборотах видає порівняно малий і може заглухнути.

Зараз двигун Аткінсона застосовується на гібридних автомобілях. Toyota Prius» та «Lexus HS 250h».

У 1884 році, британський інженер Едвард Батлер , на лондонській виставці велосипедів "Stanley Cycle Show" продемонстрував креслення триколісного автомобіля з бензиновим двигуном внутрішнього згоряння, а в 1885 побудував його і показав на тій же виставці, назвавши «Velocycle». Так само, Батлер був першим, хто використовував слово бензин.

Патент на "Velocycle" був виданий у 1887 році.

На «Velocycle» було встановлено одноциліндровий, чотиритактний. бензиновий ДВСоснащений котушкою запалювання, карбюратором, дроселем та рідинним охолодженням. Двигун розвивав потужність близько 5 л. при об'ємі 600 см3 і розганяв автомобіль до 16 км/год.

Протягом багатьох років Батлер покращував характеристики свого транспортного засобу, але був позбавлений можливості його тестувати через "Закон Червоного Прапора" (виданий 1865 року), згідно з яким транспортні засоби не повинні були перевищувати швидкість понад 3 км/год. Крім того, в автомобілі мали бути присутніми троє людей, одна з яких повинна була йти перед автомобілем з червоним прапором. (Такі ось заходи безпеки) .

У журналі "Англійський Механік" від 1890 року, Батлер написав - "Влада забороняє використання автомобіля на дорогах, внаслідок чого я відмовляюся від подальшого розвитку."

Через відсутність суспільного інтересу до автомобіля, Батлер розібрав його на металобрухт, і продав патентні права Гаррі Дж. Лоусону (виробнику велосипедів)який продовжив виробництво двигуна для використання на катерах.

Сам же Батлер перейшов до створення стаціонарних та суднових двигунів.

У 1891 році, Герберт Ейкройд Стюарт у співпраці з компанією "Richard Hornsby and Sons" побудував двигун «Hornsby-Akroyd», в якому паливо (гас) під тиском впорскувалося в додаткову камеру (через форму її називали «гаряча кулька»), встановлену на головці блоку циліндрів та з'єднану з камерою згоряння вузьким проходом. Паливо спалахнуло від гарячих стін додаткової камери і спрямовувалося в камеру згоряння.

1. Додаткова камера (гаряча кулька).
2. Циліндр.
3. Поршень.
4. Картер.

Для запуску двигуна використовувалася паяльна лампа, якою нагрівали додаткову камеру. (після запуску вона підігрівалася вихлопними газами). Через це двигун «Hornsby-Akroyd», який був попередником дизельного двигуна, сконструйованого Рудольфом Дизелем, часто називали «напівдизелем». Однак через рік Ейкройд удосконалив свій двигун, додавши до нього «водяну сорочку» (патент від 1892 р.), що дозволило підвищити температуру в камері згоряння за рахунок збільшення ступеня стиснення, і тепер уже не було необхідності додаткового джерела нагріву.

У 1893 році, Рудольф Дизель отримав патенти на тепловий двигун та модифікований "цикл Карно" під назвою «Метод та апарат для перетворення високої температуриу роботу».

У 1897 році, на «Аугсбурзькому машинобудівному заводі» (З 1904 року MAN), за фінансової участі компаній Фрідріха Круппа та братів Зульцер, було створено перший функціонуючий дизель Рудольфа Дизеля
Потужність двигуна складала 20 кінських силпри 172 оборотах за хвилину, ККД 26,2 % при вазі п'ять тонн.
Це набагато перевищувало існуючі двигуни Отто з ККД 20% і суднові парові турбіни з ККД 12%, що викликало найжвавіший інтерес промисловості у різних країнах.

Двигун Дизеля був чотиритактним. Винахідник встановив, що ККД двигуна внутрішнього згоряння підвищується збільшення ступеня стиснення горючої суміші. Але сильно стискати горючу суміш не можна, тому що тоді підвищуються тиск і температура, і вона самозаймається раніше часу. Тому Дизель вирішив стискати не горючу суміш, а чисте повітря і кінець стиснення впорскувати паливо в циліндр під сильним тиском.
Так як температура стисненого повітря досягала 600-650 ° C, паливо самозаймило, і гази, розширюючись, рухали поршень. Таким чином Дизелю вдалося значно підвищити ККД двигуна, позбавитися системи запалювання, а замість карбюратора використовувати паливний насосвисокого тиску
У 1933 році Елінг пророчо писав: "Коли я почав працювати над газовою турбіною в 1882 році, я був твердо впевнений у тому, що мій винахід буде затребуваний в авіабудуванні."

На жаль, Елінг помер у 1949 році, так і не доживши до настання ери турбореактивної авіації.

Єдине фото, яке удалося знайти.

Можливо, хтось знайде щось про цю людину в "Норвезькому музеї техніки".

1903 рокуКостянтин Едуардович Ціолковський, у журналі « Науковий огляд»Опублікував статтю «Дослідження світових просторів реактивними приладами», де вперше довів, що апаратом, здатним здійснити космічний політ, є ракета. У статті було запропоновано перший проект ракети дальньої дії. Корпус її являв собою довгасту металеву камеру, забезпечену рідинним реактивним двигуном (який також є двигуном внутрішнього згоряння). Як паливо та окислювач він пропонував використовувати відповідно рідкі водень та кисень.

Напевно, на цій ракетно-космічній ноті і варто закінчити історичну частину, оскільки настало 20-те століття і Двигуни Внутрішнього Згоряння стали вироблятися повсюдно.

Філософська післямова…

К.Е. Ціолковський вважав, що в найближчому майбутньому люди навчаться жити якщо не вічно, то принаймні дуже довго. У зв'язку з цим на Землі буде мало місця (ресурсів) і будуть потрібні кораблі для переселення на інші планети. На жаль, щось у цьому світі пішло не так, і за допомогою перших ракет люди вирішили просто знищувати собі таких...

Дякую всім хто прочитав.

Усі права захищені © 2016
Будь-яке використання матеріалів допускається лише із зазначенням активного посилання джерело.

(function(w, d, n, s, t) ( w[n] = w[n] || ; w[n].push(function() ( Ya.Context.AdvManager.render(( blockId: "R-A -136785-1", renderTo: "yandex_rtb_R-A-136785-1", async: true )); )); t = d.getElementsByTagName("script"); s = d.createElement("script"); .type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); , this.document, "yandexContextAsyncCallbacks");

Як влаштований двигун внутрішнього згоряння?

Двигун внутрішнього згоряння - це один з тих винаходів, які докорінно перевернули наше життя - з кінських возів люди змогли пересісти на швидкі та потужні автомобілі.

Перші ДВС мали малу потужність, а коефіцієнт корисної діїне сягав навіть десяти відсотків, але невтомні винахідники — Ленуар, Отто, Даймлер, Майбах, Дизель, Бенц та багато інших — привносили щось нове, завдяки чому імена багатьох увічнені в назвах відомих автомобільних компаній.

ДВС пройшли тривалий шлях розвитку від примитивних моторів, що коптять і часто ламаються, до надсучасних бітурбованих двигунів, але принцип їх роботи залишився все той же — теплота згоряння палива перетворюється на механічну енергію.

Назва "двигун внутрішнього згоряння" використовується тому, що паливо згоряє в середині двигуна, а не зовні, як у двигунах зовнішнього згоряння - парових турбінах і парових машинах.

Завдяки цьому ДВС отримали безліч позитивних характеристик:

• вони стали набагато легшими та економічнішими;
• стало можливим позбавитися додаткових агрегатів для передачі енергії згоряння палива або пари до робочих частин двигуна;
• паливо для ДВС має задані параметри і дозволяє отримувати значно більше енергії, яку можна перетворити на корисну роботу.

Пристрій ДВЗ

Незалежно від того, на якому паливі працює двигун - бензин, дизель, пропан-бутан або екопаливо на основі рослинних олій - головним елементом, що діє, є поршень, який знаходиться всередині циліндра. Поршень схожий на металеву перевернуту склянку (скоріше підійде порівняння з келихом для віскі - з плоским товстим дном і прямими стінками), а циліндр - на невеликий шматок труби, всередині якої ходить поршень.

У верхній плоскій частині поршня є камера згоряння. круглої форми, саме в неї потрапляє паливно-повітряна суміш і тут же детонує, приводячи поршень в рух. Цей рух передається на колінчастий вал за допомогою шатунів. Шатуни верхньою своєю частиною прикріплені до поршня за допомогою поршневого пальця, який просувається у два отвори з боків поршня, а нижньою - до шатунної шийки колінчастого валу.

Перші ДВС мали лише один поршень, але й цього було достатньо, щоб розвинути потужність у кілька десятків кінських сил.

У наш час також застосовуються двигуни з одним поршнем, наприклад пускові двигуни для тракторів, які виконують роль стартера. Однак найбільше поширені 2-х, 3-х, 4-х, 6-и та 8-циліндрові двигуни, хоча випускаються двигуни на 16 циліндрів і більше.

(function(w, d, n, s, t) ( w[n] = w[n] || ; w[n].push(function() ( Ya.Context.AdvManager.render(( blockId: "R-A -136785-3", renderTo: "yandex_rtb_R-A-136785-3", async: true )); )); t = d.getElementsByTagName("script"); s = d.createElement("script"); .type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); , this.document, "yandexContextAsyncCallbacks");

Поршні та циліндри знаходяться в блоці циліндрів. Від того, як розташовані циліндри по відношенню один до одного і до інших елементів двигуна, виділяють кілька видів ДВС:

• рядні - циліндри розташовані в один ряд;
• V-подібні – циліндри розташовані один проти одного під кутом, у розрізі нагадують букву «V»;
• U-подібні — два об'єднані між собою рядні двигуни;
• X-подібні - ДВС зі здвоєними V-подібними блоками;
• опозитні – кут між блоками циліндрів становить 180 градусів;
• W-подібні 12-циліндрові — три або чотири ряди циліндрів, встановлені у формі літери «W»;
• зіркоподібні двигуни - застосовуються в авіації, поршні розташовані радіальними променями навколо колінчастого валу.

Важливим елементом двигуна є колінчастий вал, на який передається зворотно-поступальний рух поршня, колінвал перетворює його на обертання.

Коли на тахометрі відображаються обороти двигуна, то це якраз і є кількість обертань колінвала за хвилину, тобто він навіть на самих низьких оборотахобертається зі швидкістю 2000 оборотів за хвилину. З одного боку колінвал з'єднаний з маховиком, від якого обертання через зчеплення подається на коробку передач, з іншого боку - шків колінвалу, пов'язаний з генератором та газорозподільним механізмом через ремінну передачу. У більш сучасних автомобільних шків колінвала пов'язаний також зі шківами кондиціонера і гідропідсилювача керма.

Паливо подається у двигун через карбюратор чи інжектор. Карбюраторні ДВЗ вже відживають своє через недосконалість конструкції. У таких ДВЗ йде суцільний потік бензину через карбюратор, потім паливо змішується у впускному колекторі і подається до камер згоряння поршнів, де детонує під дією іскри запалювання.

У інжекторних двигунах безпосереднього упорскуванняпаливо поєднується з повітрям у блоці циліндрів, куди подається іскра від свічки запалювання.

Газорозподільний механізм відповідає за погоджену роботу системи клапанів. Впускні клапани забезпечують своєчасне надходження паливно-повітряної суміші, а випускні відповідають за виведення продуктів згоряння. Як ми вже писали раніше, така система використовується в чотиритактних двигунах, тоді як у двотактних необхідність у клапанах відпадає.

На цьому відео показано, як влаштований двигун внутрішнього згоряння, які функції виконує і як він це робить.

Влаштування чотиритактного ДВС

(function(w, d, n, s, t) ( w[n] = w[n] || ; w[n].push(function() ( Ya.Context.AdvManager.render(( blockId: "R-A -136785-2", renderTo: "yandex_rtb_R-A-136785-2", async: true )); )); t = d.getElementsByTagName("script"); s = d.createElement("script"); s .type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); , this.document, "yandexContextAsyncCallbacks");

Не буде перебільшенням сказати, що більшість саморушних пристроїв сьогодні оснащені двигунами внутрішнього згоряння різноманітних конструкцій, що використовують різні принципові схеми роботи. У всякому разі, якщо говорити про автомобільному транспорті. У статті ми розглянемо докладніше ДВС. Що це таке, як працює даний агрегат, у чому його плюси та мінуси, ви дізнаєтесь, прочитавши її.

Принцип роботи двигунів внутрішнього згоряння

Головний принцип роботи ДВС заснований на тому, що паливо (тверде, рідке або газоподібне) згоряє у спеціально виділеному робочому обсязі всередині самого агрегату, перетворюючи теплову енергію на механічну.

Робоча суміш, що надходить у циліндри такого двигуна, піддається стиску. Після її займання за допомогою спеціальних пристроїв виникає надлишковий тиск газів, що змушують поршні циліндрів повертатися у вихідне положення. Так створюється постійний робочий цикл, що перетворює за допомогою спеціальних механізмів кінетичну енергію в момент, що крутить.

На сьогоднішній день пристрій ДВС може мати три основні види:

• часто званий легким;
• чотиритактний силовий агрегат, що дозволяє досягти більш високих показників потужності і значень ККД;
• які мають підвищені потужнісні характеристики.

Крім цього існують інші модифікації основних схем, що дозволяють поліпшити ті чи інші властивості силових установок даного виду.

Переваги двигунів внутрішнього згоряння

На відміну від силових агрегатів, що передбачають наявність зовнішніх камер, ДВС має значні переваги. Головними з них є:

• набагато компактніші розміри;
• вищі показники потужності;
• оптимальні значення ККД.

Необхідно зауважити, говорячи про ДВС, що це такий пристрій, який у переважній більшості випадків дозволяє використовувати різні видипалива. Це може бути бензин, дизельне паливо, природний або гас і навіть звичайна деревина.

Такий універсалізм приніс цій принциповій схемі двигуна заслужену популярність, повсюдне поширення і світове лідерство.

Короткий історичний екскурс

Прийнято вважати, що двигун внутрішнього згоряння веде відлік своєї історії з моменту створення французом де Рівасом в 1807 поршневого агрегату, що використовував як паливо водень в газоподібному агрегатному стані. І хоча з того часу пристрій ДВЗ зазнав значних змін і модифікацій, основні ідеї цього винаходу продовжують використовуватися і в наші дні.

Перший чотиритактний двигун внутрішнього згоряння побачив світ 1876 року в Німеччині. В середині 80-х років XIX століття в Росії був розроблений карбюратор, що дозволяв дозувати подачу бензину в циліндри двигуна.

А наприкінці позаминулого століття знаменитий німецький інженер запропонував ідею займання горючої суміші під тиском, що суттєво підвищувало потужні характеристики ДВЗта показники ККД агрегатів подібного виду, які до цього залишали бажати набагато кращого. З того часу розвиток двигунів внутрішнього згоряння йшло в основному шляхом поліпшення, модернізації та впровадження різноманітних поліпшень.

Основні види та типи ДВС

Проте більш ніж 100-річна історія агрегатів цього виду дозволила розробити кілька основних видів силових установок із внутрішнім згорянням палива. Вони відрізняються між собою не тільки складом робочої суміші, що використовується, але і конструктивними особливостями.

Бензинові двигуни

Як випливає з назви, агрегати цієї групи використовують як паливо різні види бензину.

У свою чергу такі силові установки прийнято поділяти на дві великі групи:

• Карбюраторні. У таких пристроях паливна суміш перед надходженням в циліндри збагачується повітряними масами спеціальному пристрої(карбюратор). Після чого відбувається її запалення за допомогою електричної іскри. Серед найбільш яскравих представників даного типу можна назвати моделі ВАЗ, ДВЗ яких дуже довгий час був виключно карбюраторного типу.
• Інжекторні. Це більш складна система, в якій впорскування палива в циліндри здійснюється за допомогою спеціального колектора та форсунок. Він може відбуватися як механічним способом, так і за допомогою спеціального електронного пристрою. Найбільш продуктивними вважаються системи прямого безпосереднього упорскування "Коммон Рейл". Встановлюються майже всі сучасні автомобілі.

Інжекторні бензинові двигуниприйнято вважати економічнішими і такими, що забезпечують вищий ККД. Однак вартість таких агрегатів набагато вища, а обслуговування та експлуатація – помітно складніше.

Дизельні двигуни

На зорі існування агрегатів подібного виду дуже часто можна було чути жарт про ДВС, що це такий пристрій, який їсть бензин, як кінь, а рухається набагато повільніше. З винаходом дизельного двигуна цей жарт частково втратив свою актуальність. Головним чином тому, що дизель здатний працювати на паливі набагато нижчої якості. А значить, і на набагато дешевшому, ніж бензин.

Головним принциповою відмінністювнутрішнього згоряння є відсутність примусового займання паливної суміші. Солярка впорскується в циліндри спеціальними форсунками, а окремі краплі палива спалахують через силу тиску поршня. Поряд з перевагами дизельний двигунмає і цілу низку недоліків. Серед них можна виділити такі:

• набагато менша потужність у порівнянні з бензиновими силовими установками;
• великими габаритами та ваговими характеристиками;
• труднощами із запуском за екстремальних погодних та кліматичних умов;
• недостатньою тяжкістю та схильністю до невиправданих втрат потужності, особливо на порівняно високих оборотах.

Крім того, ремонт ДВЗ дизельноготипу, як правило, набагато складніший і витратніший, ніж регулювання або відновлення працездатності бензинового агрегату.

Газові двигуни

Незважаючи на дешевизну природного газу, що використовується як паливо, пристрій ДВЗ, що працюють на газі, набагато складніше, що веде до істотного подорожчання агрегату в цілому, його монтажу та експлуатації зокрема.

на силових установкахподібного типу зріджений або природний газ надходить у циліндри через систему спеціальних редукторів, колекторів та форсунок. Запалення паливної суміші відбувається так само, як і в карбюраторних бензинових установках, - за допомогою електричної іскри, що походить від свічки запалювання.

Комбіновані типи двигунів внутрішнього згоряння

Мало хто знає про комбіновані системах ДВС. Що це таке і де застосовується?

Йдеться, звичайно ж, не про сучасні гібридні автомобілі, здатні працювати як на пальному, так і від електричного мотора. Комбінованими двигунами внутрішнього згоряння прийнято називати такі агрегати, які поєднують у собі елементи різних принципів. паливних систем. Найбільш яскравим представником сімейства таких двигунів є газодизельні установки. Вони паливна суміш надходить у блок ДВС практично як і, як й у газових агрегатах. Але підпал пального проводиться не за допомогою електророзряду від свічки, а запальної порцією солярки, як це відбувається у звичайному дизельному моторі.

Обслуговування та ремонт двигунів внутрішнього згоряння

Незважаючи на досить широке розмаїття модифікацій, усі двигуни внутрішнього згоряння мають аналогічні важливі конструкціїта схеми. Тим не менш, для того щоб якісно здійснювати обслуговування та ремонт ДВЗ, необхідно досконально знати його пристрій, розуміти принципи роботи та вміти визначати неполадки. Для цього, безумовно, необхідно ретельно вивчити конструкцію двигунів внутрішнього згоряння. різних типів, усвідомити собі призначення тих чи інших деталей, вузлів, механізмів і систем. Справа ця непроста, але дуже цікава! А головне, потрібне.

Спеціально для допитливих розумів, які бажають самостійно осягнути всі обряди та секрети практично будь-якого транспортного засобу, приблизна. схема ДВСпредставлено на фото вище.

Отже, ми з'ясували, що являє собою даний силовий агрегат.