Принцип работы ДВС автомобиля

Содержание

Как же устроен ДВС

Принцип работы ДВС автомобиля

Двигатель внутреннего сгорания – это основной вид автомобильных силовых агрегатов на сегодняшний день.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основывается на эффекте теплового расширения газов, возникающего во время сгорания в цилиндре топливно-воздушной смеси.

Самые распространенные виды двигателей

Существует три разновидности ДВС: поршневой, роторно-поршневой силовой агрегат системы Ванкеля и газотурбинный. За редким исключением на современные авто устанавливаются четырехтактные поршневые моторы.

Причина кроется в низкой цене, компактности, малом весе, многотопливности и возможности установки практически на любые транспортные средства.

Сам по себе двигатель автомобиля – это механизм, преобразующий тепловую энергию горящего топлива в механическую, работу которого обеспечивает множество систем, узлов и агрегатов.

Поршневые ДВС бывают двух- и четырехтактными. Понять принцип работы двигателя автомобиля проще всего на примере четырехтактного одноцилиндрового силового агрегата.

Четырехтактным мотор называется потому, что один рабочий цикл состоит из четырех движений поршня (тактов) или двух оборотов коленчатого вала:

  • впуск;
  • сжатие;
  • рабочий ход;
  • выпуск.

Общее устройство ДВС

Чтобы понять принцип работы мотора, необходимо в общих чертах представить его устройство. Основными частями являются:

  1. блок цилиндров (в нашем случае цилиндр один);
  2. кривошипно-шатунный механизм, состоящий из коленчатого вала, шатунов и поршней;
  3. головка блока с газораспределительным механизмом (ГРМ).

Кривошипно-шатунный механизм обеспечивает преобразование поступательно-возвратного движения поршней во вращение коленчатого вала. Поршни приходят в движение благодаря энергии сгорающего в цилиндрах топлива.

Работа данного механизма невозможна без работы механизма газораспределения, который обеспечивает своевременное открытие впускных и выпускных клапанов для впуска рабочей смеси и выпуска отработавших газов.

Состоит ГРМ из одного или нескольких распределительных валов, имеющих кулачки, толкающие клапаны (не менее двух на каждый цилиндр), клапанов и возвратных пружин.

Двигатель внутреннего сгорания способен работать только при слаженной работе вспомогательных систем, к которым относятся:

  • система зажигания, отвечающая за воспламенение горючей смеси в цилиндрах;
  • впускная система, обеспечивающая подачу воздуха для образования рабочей смеси;
  • топливная система, обеспечивающая непрерывную подачу топлива и получение смеси горючего с воздухом;
  • система смазки, предназначенная для смазывания трущихся деталей и удаления продуктов износа;
  • выхлопная система, которая обеспечивает удаление отработавших газов из цилиндров ДВС и снижение их токсичности;
  • система охлаждения, необходимая для поддержания оптимальной температуры для работы силового агрегата.

Рабочий цикл мотора

Как было сказано выше, цикл состоит из четырех тактов. Во время первого такта кулачок распредвала толкает впускной клапан, открывая его, поршень начинает двигаться из крайнего верхнего положения вниз.

При этом в цилиндре создается разрежение, благодаря которому в цилиндр поступает готовая рабочая смесь, либо воздух, если двигатель внутреннего сгорания оснащен системой непосредственного впрыска топлива (в таком случае горючее смешивается с воздухом непосредственно в камере сгорания).

Поршень через шатун сообщает движение коленчатому валу, поворачивая его на 180 градусов к моменту достижения крайнего нижнего положения.

https://www.youtube.com/watch?v=AMwvcPELG2o

Во время второго такта – сжатия – впускной клапан (или клапаны) закрывается, поршень меняет направление движения на противоположное, сжимая и нагревая рабочую смесь или воздух. По окончанию такта, системой зажигания на свечу подается электрический разряд, и образуется искра, поджигающая сжатую топливно-воздушную смесь.

Принцип воспламенения горючего у дизельного ДВС иной: в завершении такта сжатия, через форсунку, в камеру сгорания впрыскивается мелкораспыленное дизтопливо, где оно смешивается с нагретым воздухом, и происходит самовоспламенение получившейся смеси. Необходимо отметить, что по этой причине степень сжатия дизеля намного выше.

Коленвал тем временем повернулся еще на 180 градусов, сделав один полный оборот.

Третий такт именуется рабочим ходом.

Образующиеся во время сгорания топлива газы, расширяясь, толкают поршень в крайнее нижнее положение.

Поршень передает энергию коленвалу через шатун и поворачивает его еще на пол-оборота.

По достижении нижней мертвой точки начинается заключительный такт – выпуск. В начале данного такта кулачок распределительного вала толкает и открывает выпускной клапан, поршень движется вверх и выгоняет отработавшие газы из цилиндра.

ДВС, устанавливаемые на современные автомобили, имеют не один цилиндр, а несколько.

Для равномерной работы мотора в один и тот же момент времени в разных цилиндрах выполняются разные такты, и каждые пол-оборота коленвала как минимум в одном цилиндре происходит рабочий ход (исключение составляют 2- и 3-цилиндровые моторы).

Благодаря этому удается избавиться от лишних вибраций, уравновешивая силы, действующие на коленвал и обеспечить ровную работу ДВС. Шатунные шейки расположены на валу под равными углами относительно друг друга.

Из соображений компактности многоцилиндровые моторы делают не рядными, а V-образными или оппозитными (визитная карточка фирмы Subaru). Это позволяет сэкономить немало пространства под капотом.

Двухтактные моторы

Помимо четырехтактных поршневых ДВС существуют двухтактные. Принцип их работы несколько отличается от описанного выше. Устройство такого мотора проще.

В цилиндре имеется для окна – впускное и выпускное, расположенное выше.

Поршень, находясь в НМТ, перекрывает впускное окно, затем, двигаясь вверх, перекрывает выпускное и сжимает рабочую смесь.

По достижении им ВМТ на свече образуется искра и поджигает смесь. В это время впускное окно оказывается открытым, и через него в кривошипную камеру попадает очередная доза топливно-воздушной смеси.

Во время второго такта, двигаясь вниз под воздействием газов, поршень открывает выпускное окно, через которое отработавшие газы выдуваются из цилиндра новой порцией рабочей смеси, которая попадает в цилиндр через продувочный канал. Частично рабочая смесь при этом также уходит в выпускное окно, что объясняет прожорливость двухтактного ДВС.

Подобный принцип работы позволяет достичь большей мощности двигателя при меньшем рабочем объеме, однако за это приходится расплачиваться большим расходом топлива. К преимуществам таких моторов можно отнести более равномерную работу, простую конструкцию, малый вес и высокую удельную мощность. Из недостатков следует упомянуть более грязный выхлоп, отсутствие систем смазки и охлаждения, что грозит перегревом и выходом агрегата из строя.

Источник: https://ZnanieAvto.ru/dvs/princip-raboty-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya.html

Двигатель внутреннего сгорания на водороде: устройство и принцип работы

Как понятно, поршневой движок внутреннего сгорания имеет как плюсы, так и целый ряд определенных недочетов.

До этого всего, глобальной неувязкой является ядовитый выброс бензиновых и дизельных ДВС, также неизменная потребность в нефтяном горючем.

Не очень изменяется ситуация и опосля перевода кара на газ, потому что установка ГБО также не решает всех задач.

С учетом данных особенностей повсевременно ведутся разработки других вариантов. Сейчас настоящим соперником ДВС является электродвигатель.

При всем этом относительно маленький припас хода, высочайшая стоимость аккумуляторных батарей и всего электрокара (электромобиля) в целом, также отсутствие развитой инфраструктуры по ремонту и обслуживанию таковых машин закономерно тормозит их популяризацию.

По данной для нас причине автопроизводители повсевременно работают над тем, чтоб получить «безобидный» для окружающей среды и относительно дешевенький в производстве агрегат, который при всем этом не будет нуждаться в драгоценном горючем.

Посреди схожих движков следует раздельно выделить водородный ДВС, который полностью может поменять имеющийся на сейчас дизельный либо бензиновый мотор, при этом в обозримой перспективе. Давайте разглядим, как работает водородный движок, какую систему имеет схожий мотор и в чем заключаются его индивидуальности.

История сотворения водородного мотора

Начнем с того, что идеи выстроить водородный мотор возникли еще в 1806 г.

Основателем стал Франсуа Исаак де Риваз, который получал водород из воды способом электролиза.

Как видно, движок на водороде «родился» за длительное время до того, как был поднят ряд вопросцев касательно окружающей среды и токсичности выхлопа.

Иными словами, пробы запустить ДВС на водороде были предприняты не для защиты окружающей среды, а в целях очевидного использования водорода в качестве горючего.

Спустя несколько 10-ов лет (в 1841 г.) был выдан 1-ый патент на таковой движок, в 1852 г.

в Германии возник агрегат, который удачно работал на консистенции воздуха и водорода.

Во времена 2-ой мировой войны, когда появились трудности с поставками нефтяного горючего, техник из СССР Борис Исаакович Шелищ, который был родом из Украины, заложил базы русской водородной энергетики.

Он также предложил употреблять смесь водорода и воздуха в качестве горючего  для ДВС, опосля чего же его идеи стремительно отыскали практическое применение.

В итоге возникло около полутысячи движков, работавших на водороде.

Но опосля окончания войны предстоящее развитие водородного мотора было приостановлено как в СССР, так и во всем мире.

Потом о этом движке вспомянули лишь тогда, когда в 70-е годы XX века случился топливный кризис. В итоге компания BMW в 1979 г. выстроила кар, движок которого употреблял водород в качестве основного горючего.

Агрегат работал относительно размеренно, не было взрывов и выбросов водяного пара.

Остальные автопроизводители также начали работы в данной для нас области, в итоге чего же к концу XX века возникло не только лишь много прототипов, но и полностью удачно работающих образцов движков на водородном горючем (бензиновый и дизельный движок на водороде).

Но опосля того как топливный кризис окончился, работы над водородными ДВС также были свернуты.

Сейчас энтузиазм к другим источникам энергии опять вырастает, сейчас уже из-за суровых экологических заморочек, также с учетом того, что припасы нефти на планетке стремительно сокращаются и на нефтепродукты закономерно вырастают цены.

Также правительства почти всех государств стремятся стать энергонезависимыми, а водород является полностью доступной кандидатурой. На нынешний денек над водородными ДВС ведут работы GM, BMW, Honda, компания Ford и т.д.

Работа мотора на водороде: индивидуальности водородного ДВС

Начнем с того, что движок внутреннего сгорания на водороде по собственной конструкции не очень различается от обыденного ДВС.

Читайте также  Системы карбюратора и принцип их работы

Все те же цилиндры и поршни, камера сгорания и непростой кривошипно-шатунный механизм для преобразования возвратимо поступательного движения в полезную работу.

Единственное, в цилиндрах сгорает не бензин, газ либо солярка, а смесь воздуха и водорода.

Также необходимо учесть и то, что метод подачи водородного горючего, смесеобразование и воспламенение также несколько иной по сопоставлению с подобными действиями в обычных аналогах.

До этого всего, горение водорода по сопоставлению с нефтяным топливом различается тем, что водород сгорает намного резвее.

В обыкновенном движке смесь бензина либо солярки с воздухом заполняет камеру сгорания тогда, когда поршень практически поднялся в ВМТ (верхняя мертвая точка), потом горючее некое время пылает и уже опосля этого газы давят на поршень.

На водороде реакция протекает резвее, что дозволяет двинуть заполнение цилиндра на момент, когда поршень уже начинает движение в НМТ (нижняя мертвая точка).

Также опосля того, как протекает реакция, результатом становится рядовая вода заместо ядовитых выхлопных газов.

Как видно, на 1-ый взор обычный движок относительно просто подстроить под водородное горючее методом доработок впуска, выпуска и системы питания, но это не так.

1-ая неувязка состоит в том, как получать нужный водород.

Как понятно, водород находится в составе воды и является всераспространенным элементом, но в чистом виде фактически не встречается.

По данной для нас причине для наибольшей автономности на тс необходимо раздельно ставить водородные установки, чтоб «расщеплять» воду, позволяя мотору питаться нужным топливом.

Мысль кажется симпатичной. Наиболее того, можно даже обойтись без внешнего воздуха на впуске и сделать закрытую топливную систему.

Иными словами, опосля всякого раза, когда в камере сгорит заряд, в цилиндре будет оставаться водяной пар.

Если этот пар пропустить через радиатор, произойдет конденсация, другими словами опять появляется вода, из которой можно повторно получить водород.

Но чтоб этого достигнуть, на каре обязана стоять установка для электролиза (электролизер), которая и будет отделять водород от воды, чтоб потом получить подходящую реакцию с кислородом в камере сгорания. На практике установка выходит сложной и дорогой, а сделать такую закрытую систему достаточно трудно.

Дело в том, что хоть какой движок внутреннего сгорания независимо от типа горючего все равно нуждается в системе смазки, чтоб защитить нагруженные узлы и трущиеся пары.

Если просто, без моторного масла никак не обойтись. При всем этом масло отчасти попадает в камеру сгорания и потом в выброс.

Это означает, что на сто процентов изолировать топливную систему на водороде (не употреблять внешний воздух) фактически нереализуемая задачка.

По данной для нас причине современные водородные движки внутреннего сгорания больше напоминают газовые движки, другими словами агрегаты на газе пропане.

Чтоб употреблять водород заместо пропана, довольно поменять опции такового ДВС. Правда, КПД на водороде несколько понижается. Но и водорода необходимо меньше, чтоб получить нужную отдачу от мотора.

При всем этом никаких установок для автономного получения водорода не предполагается.

Что касается пробы подать водород в обыденный бензиновый либо дизельный движок, автоматом появляются опасности и трудности.

До этого всего, высочайшие температуры и степень сжатия могут привести к тому, что водород будет вступать в реакцию с нагретыми элементами ДВС и моторным маслом.

Также даже маленькая утечка водорода может стать предпосылкой того, что горючее попадет на разогретый выпускной коллектор, опосля чего же может произойти взрыв либо пожар.

Чтоб этого не случилось, для работы на водороде почаще используют  роторные движки.

Таковой тип ДВС больше подступает для данной для нас задачки, потому что их система подразумевает увеличенное расстояние меж впускным и выпускным коллектором.

Так либо по другому, даже с учетом всех сложностей, ряд заморочек удается обойти не только лишь на роторных, но даже и на поршневых моторах, что дозволяет водороду считаться довольно многообещающей кандидатурой бензину, газу либо солярке. К примеру, экспериментальная версия модели BMW 750hL, которую представили в 2000 году, имеет водородный движок на 12 цилиндров. Агрегат удачно работает на таком горючем и способен разогнать кар до скорости около 140 км/час.

Правда, никаких отдельных установок для получения водорода из воды  на машине не имеется. Заместо этого стоит особенный бак, который просто заправлен водородом.

Припас хода  на полном баке водорода составляет около 300  км. Опосля того, как водород завершится, движок в автоматическом режиме начинает работать на бензине.

Двигатель на водородных топливных элементах

Направьте внимание, под водородными движками понимаются как агрегаты, работающие на водороде (водородный ДВС), так и моторы, которые употребляют водородные топливные элементы. 1-ый тип мы уже разглядели выше, сейчас давайте остановимся на втором варианте.

Топливный элемент на водороде практически представляет собой «батарейку». Иными словами, это водородный аккумулятор с высочайшим КПД около 50%.

Устройство основано на физико-химических действиях, в корпусе такового топливного элемента имеется особенная мембрана, проводящая протоны.

Эта мембрана делит две камеры, в одной из которых стоит анод, а в иной катод.

В камеру, где размещен анод, поступает водород, а в камеру с катодом попадает кислород. Электроды добавочно покрыты дорогими редкоземельными сплавами (часто, платиной).

 Это дозволяет играться роль катализатора, который оказывает действие на молекулы водорода.  В итоге водород теряет электроны. Сразу протоны идут через мембрану на катод, при всем этом катализатор также повлияет и на их.

В конечном итоге происходит соединение протонов с электронами, которые поступают снаружи.

Таковая реакция образует воду,  при всем этом электроны из камеры с анодом поступают в электронную цепь.

Обозначенная цепь подключена к движку.

Ординарными словами, появляется электричество, которое принуждает движок работать от такового водородного топливного элемента.

Подобные водородные движки дозволяет пройти не наименее 200 км. на одном заряде.

Главным минусом является высочайшая стоимость топливных частей из-за использования платины, палладия и остальных дорогих металлов.

В итоге конечная стоимость транспорта с таковым движком очень увеличивается.

Водородный движок: последующие перспективы

Сейчас над созданием экологичных движков трудятся почти все компании. Некие идут по пути сотворения двигателей-гибридов, остальные делают ставку на электромобили и т.д.

Что касается водородных установок, в плане экологии и производительности данный вариант также может в наиблежайшее время составить конкурентнсть ДВС на бензине, газе либо дизтопливе.

Водородные движки проявили себя несколько лучше, чем самые продвинутые электрокары. К примеру, японская модель Honda Clarity.

Единственное, остался таковой недочет, как методы  и способности заправки.

Дело в том, что инфраструктура водородных заправочных станций не в особенности развита, при этом в мировом масштабе.

Также не в особенности огромным является и сам выбор водородных  легковых авто. Не считая Honda Clarity можно разве что упомянуть Mazda RX8 Hydrogen, также BMW Hydrogen 7.

Практически это автомобили-гибриды, которые работают на водянистом водороде и бензине. Еще можно добавить в перечень Mercedes GLC F-Cell.

Эта модель имеет возможность подзарядки от бытовой сети электропитания и дозволяет пройти до 500 км. на одном заряде.

Добавочно необходимо отметить модель Toyota Mirai. Кар работает лишь на водороде, 1-го бака хватает на 600 км.

Водородные движки еще встречаются на российскей модели «Нива», также инсталлируются корейцами на специальную версию джипа Hyundai Tucson.

Как видно, с движком на водороде интенсивно экспериментируют почти все производители, но такое решение все равно имеет много недочетов. При всем этом некие минусы очень мешают массовой популяризации.

Советуем также прочесть статью о том, что такое движок GDI. Из данной для нас статьи вы узнаете о особенностях, принципах работы, также преимуществах и недочетах моторов данного типа.

До этого всего, это сохранность и сложность транспортировки такового горючего. Принципиально осознавать, что водород  очень горюч и взрывоопасен даже при относительно низких температурах.

По данной для нас причине его трудно хранить и перевозить. Выходит, нужно строить особенные водородные резервуары для  авто с данным типом мотора.

Как итог, на практике водородных заправок весьма не много.

К этому также можно добавить определенную сложность и высочайшие расходы на ремонт и сервис водородного агрегата, также необходимость в подготовке и обучении огромного количества высококвалифицированного персонала. Если же гласить о самом авто на водороде и его эксплуатационных свойствах, наличие водородной установки делает машинку наиболее тяжеленной, закономерно усугубляется маневренность.

Подведем итоги

Как видно, сейчас водородные авто и движок на воде можно считать полностью настоящей кандидатурой не только лишь обычным ДВС, которые употребляют нефтяное горючее, но и электрокарам.

Советуем также прочесть статью о том, что необходимо знать о движках Range Rover на вторичном рынке авто.

Из данной для нас статьи вы узнаете, какие аспекты и индивидуальности касательно ДВС следует учесть при покупке Рендж Ровер б/у, также какой подержанный Рейндж Ровер лучше избрать и с каким мотором.

До этого всего, такие установки наименее токсичны, при всем этом они не нуждаются в дорогостоящем горючем на базе нефти.

Также авто с водородным движком имеют приемлемый припас хода.

В продаже имеются и гибридные модели, использующие как водород, так и бензин.

Что касается недочетов и сложностей, машинка с водородным движком сейчас имеет высшую стоимость, также могут возникать трудности с заправкой топливом из-за недостающего количества заправочных станций.

Не стоит забывать и о том, что также не попросту отыскать профессионалов, которые способны отменно и мастерски обслужить водородную силовую установку. При всем этом сервис будет довольно накладным.

В итоге отметим, что активное стройку трубопроводов для перекачки газа метана обещает в предстоящей перспективе возможность перекачки по сиим же трубопроводам и водорода. Это означает, что в случае роста общего числа авто с водородными движками, также высока возможность резвого роста количества специализированных заправочных станций.

Источник : krutimotor.ru

Источник: https://yavmashine.ru/2/dvigatel-vnutrennego-sgoranija-na-vodorode-ustrojstvo-i-princip-raboty/

Принцип работы ДВС и его основные компоненты

У каждого из нас есть определенный автомобиль, однако лишь некоторые водители задумываются о том, как устроен двигатель автомобиля.

Нужно понимать также, что полностью знать устройство двигателя автомобиля необходимо лишь специалистам, работающим на СТО.

К примеру, у многих из нас есть различные электронные устройства, но это вовсе не означает, что мы должны понимать, как они устроены. Мы просто пользуемся ими по прямому назначению. Однако с машиной ситуация немного другая. 

Все мы понимаем, что появление неполадок в двигателе автомобиля напрямую влияет на наше здоровье и жизнь.

Читайте также  Принцип работы вакуумного насоса автомобиля

От правильной работы силового агрегата нередко зависит качество езды, а также безопасность людей, которые находятся в автомобиле.

По этой причине, рекомендуем уделить внимание изучению данной статьи о том, как работает двигатель автомобиля и из чего он состоит.

История разработки автомобильного двигателя

В переводе с оригинального латинского языка двигатель или мотор означает «приводящий в движение».

Сегодня двигателем называют определенное устройство, предназначенное для преобразования одного из видов энергии в механическую.

Самыми популярными сегодня считаются двигатели внутреннего сгорания, типы которых бывают разными.

Первый такой мотор появился в 1801 году, когда Филипп Лебон из Франции запатентовал мотор, который функционировал на светильном газе. После этого свои разработки представили Август Отто и Жан Этьен Ленуар. Известно, что Август Отто первым запатентовал 4-тактный двигатель. До нашего времени строение двигателя практически не изменилось.

В 1872 году состоялся дебют американского двигателя, который работал на керосине.

Однако данную попытку трудно было назвать удачной, поскольку керосин не мог нормально взрываться в цилиндрах.

Уже через 10 лет Готлиб Даймлер презентовал свой вариант двигателя, который работал на бензине, причем работал довольно неплохо.

Рассмотрим современные типы двигателей автомобиля и разберемся, к какому из них принадлежит ваша машина.

Типы автомобильных двигателей

Поскольку наиболее распространенным в наше время считают двигатель внутреннего сгорания, рассмотрим типы двигателей, которыми оснащаются сегодня почти все машины. ДВС – это далеко не наилучший тип двигателя, однако именно его используют во многих транспортных средствах.

Классификация двигателей автомобиля:

  • Дизельные двигатели. Подача дизельного топлива осуществляется в цилиндры посредством специальных форсунок. Такие моторы не нуждаются в электрической энергии для работы. Она им нужна лишь для запуска силового агрегата.
  • Бензиновые двигатели. Они бывают карбюраторными и инжекторными. Сегодня используется несколько типов систем впрыска и карбюраторов. Работают такие моторы на бензине.
  • Газовые двигатели. В таких двигателях может использоваться сжатый или сжиженный газ. Такие газы получают с помощью преобразования дерева, угля либо торфа в газообразное топливо.

Работа и конструкция двигателя внутреннего сгорания

Принцип работы двигателя автомобиля – это вопрос, интересующий практически каждого автовладельца.

В ходе первого ознакомления со строением двигателя все выглядит очень сложным. Однако в реальности, с помощью тщательного изучения, устройство двигателя становится вполне понятным.

В случае необходимости знания о принципе работы двигателя можно использовать в жизни.

1. Блок цилиндров представляет собой своеобразный корпус мотора.

Внутри него расположена система каналов, которая используется для охлаждения и смазки силового агрегата.

Он используется в качестве основы для дополнительного оборудования, к примеру, картера и головки блока цилиндров.

2. Поршень, являющийся пустотелым стаканом из металла. На его верхней части расположены «канавки» для поршневых колец.

3. Поршневые кольца. Кольца, расположенные внизу, называются маслосъемными, а верхние – компрессионные.

Верхние кольца обеспечивают высокий уровень сжатия или компрессию смеси топлива и воздуха.

Кольца используются для обеспечения герметичности камеры сгорания, а также в качестве уплотнителей, предотвращающих попадание масла в камеру сгорания.

4. Кривошипно-шатунный механизм. Отвечает за передачу возвратно-поступательной энергии поршневого движения на коленчатый вал двигателя.

Многие автолюбители не знают, что на самом деле принцип работы ДВС является достаточно несложным. Сначала топливо попадает из форсунок в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом.

Затем свеча зажигания выдает искру, которая вызывает воспламенение топливно-воздушной смеси, из-за чего она взрывается.

Газы, которые формируются в результате этого, двигают поршень вниз, в процессе чего он передает соответствующее движение коленчатому валу. Коленвал начинает вращать трансмиссию.

После этого набор специальных шестерён осуществляет передачу движения на колеса передней или задней оси (в зависимости от привода, может и на все четыре).

Именно так работает двигатель автомобиля. Теперь вас не смогут обмануть недобросовестные специалисты, которые возьмутся за ремонт силового агрегата вашей машины.

P.S. Советуем обратить внимание на статью о том, как выполнять мойку двигателя своими руками – здесь.

Источник: https://avtopub.com/iz-chego-sostoit-i-kak-rabotaet-dvigatel-avtomobilya/

Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Двигателем внутреннего сгорания (ДВС) называют двигатель, в котором сгорание топлива происходит непосредственно внутри рабочей камеры.

  Именно такие агрегаты широко применяются в автомобильной индустрии, обеспечивая преобразование тепловой энергии от сгорания топлива в механическую силу.

Двухтактные и четырехтактные моторы

Способ осуществления рабочего цикла может происходить в один такт, или в два такта.

Поэтому различают двухтактные и четырехтактные ДВС.

Тактом называется ход поршня между двумя мертвыми точками, с поворотом коленчатого вала на 180 градусов.

Принцип работы

Принципы работы каждого из типов двигателей несколько отличаются.

В двухтактном моторе за один оборот происходит завершение рабочего цикла за два этапа – за счет сжатия и расширения.

Клапаны в таком устройстве отсутствуют, а их функцию выполняет поршень. Его перемещение обеспечивает открытие и закрытие продувочных окон.

Рабочий процесс в четырехтактном моторе происходит за четыре этапа. При этом к сжатию и расширению добавляются такие процессы, как впуск на первом и выпуск на четвертом этапах, соответственно.

Главным различием таких моторов являются отличные механизмы газообмена, т.е. подача топлива в цилиндры и отвод отработанных газов.

В конструкцию четырехтактных агрегатов включен газораспределительный механизм, обеспечивающий открытие и закрытие клапанов в определенные моменты времени.

В двухтактных моторах цилиндры опорожняются и заполняются в моменты тактов сжатия и расширения.

Общее устройство ДВС

По типу преобразования тепловой энергии все двигатели можно разделить на такие виды:

  • Поршневые. В таких агрегатах сгорание топлива происходит в цилиндрах, а благодаря возвратно-поступательному движению поршня за счет кривошипно-шатунного механизма тепловая энергия преобразуется в механическую;
  • Роторно-поршневые. Энергия преобразовывается при помощи вращения ротора со специальным профилем за счет рабочих газов;
  • Газотурбинные. В таких двигателях превращение энергии обеспечивает ротор с клиновидными лопатками.

Самым популярным и востребованным среди всех видов агрегатов является поршневой ДВС, за счет своей универсальности, способности к быстрому запуску и возможностью работы с различными видами горючего.

Общее устройство ДВС включает корпус агрегата, а также два типа механизмов – кривошипно-шатунный и газораспределительный.

Помимо этого он содержит ряд систем – питания, зажигания, пуска, охлаждения и смазки.

Все перечисленные системы состоят из определенных узлов и  механизмов, а также необходимых коммуникационных элементов.

Важно! Только благодаря слаженному выполнению механизмами и системами своих функций обеспечивается бесперебойная работа ДВС.

Кривошипно-шатунный механизм

Циклическое поступательное движение поршня, описываемое им при перемещении в цилиндре, должно быть преобразовано во вращательное движение коленчатого вала. Именно это действие и обеспечивается благодаря кривошипно-шатунному механизму (КШМ).

В конструкцию такого механизма входят подвижные составляющие – поршни, поршневые кольца, пальцы, шатуны, маховик и коленчатый вал.

Также КШМ включает и неподвижные элементы – блок цилиндров и прокладка, головка блока цилиндров, цилиндры, картер, поддон.

Кроме того, устройство включает и различные элементы креплений, крепежные и шатунные подшипники.

Газораспределительный механизм

Благодаря газораспределительному механизму (ГРМ) своевременная подача в цилиндры  в зависимости от типа ДВС воздуха или топливно-воздушной смеси, а также выпуска в систему выхлопа отработанных газов.

Интересно! Благодаря своевременному открытию или закрытию клапанов ГРМ обеспечивается бесперебойная работа механизма.

В состав конструкции ГРМ входят такие узлы и механизмы:

  • Распредвал. Чугунный или стальной элемент, который открывает или закрывает клапаны.
  • Толкатели. Обеспечивают передачу усилий на клапаны от кулачков.
  • Впускные и выпускные клапаны. Способствуют подачи смеси в камеру, а также удаляют отработанные газы. В зависимости от диаметра головки различаются впускные и выпускные клапаны. Кроме того головка впускного клапана – имеет хромированное покрытие, а головка выпускного изготовлена из жаропрочной стали.
  • Штанги. Благодаря которым происходит передача усилия от толкателей к штангам.
  •  Привод ГРМ, который обеспечивает открытие и закрытие клапанов, за счет передачи вращения коленвала на распредвал. В качестве привода может использоваться как ремень, так и цепь ГРМ, а также зубчатая передача.

Система питания

В состав данной системы входят такие устройства, как элементы, предназначенные для хранения топлива, воздухоочистительные приборы, узлы, обеспечивающие очистку и подачу топлива, а также приборы для приготовления топливной смеси.

Элементами питания ДВС являются:

  • Топливный бак и топливопровода;
  • Топливный фильтр и насос;
  • Воздушный фильтр;
  • Карбюратор, моновпрыск или инжектор, в зависимости от устройства системы питания.

Интересно! В инжекторных системах питания регулировку работы топливных форсунок осуществляет электронное устройство – блок управления, в конструкцию которого включены различные датчики контроля.

Главными функциями топливной системы являются:

  • Подача топлива из бака;
  • Фильтрация горючего;
  • Образование горючей смеси;
  • Подача смеси в цилиндры.

Отличаются топливные системы в зависимости от типа используемого горючего: в дизельных агрегатах впрыск в камеру происходит под высоким давлением, для чего применяется топливный насос высокого давления.

Система зажигания

функция данной системы является подача искры к свечам зажигания в определенный момент времени. Системы зажигания бывают трех основных типов:

  • Контактная. Создание импульсов происходит в момент разрыва контактов.
  • Бесконтактная. Управляющие импульсы создает транзисторное управляющее устройство.
  • Микропроцессорная система зажигания управляется электронным устройством.

Основными элементами системы являются:

  • Источник питания;
  • Выключатель зажигания;
  • Накопитель;
  • Свечи зажигания;
  • Система распределения;
  • Высоковольтный провод.

Принцип работы данной системы основан на накоплении катушкой зажигания напряжения с низкими характеристиками и его преобразовании в высокое.

После накопленная энергия передается к свечам зажигания, а образовываемая в необходимый момент времени искра воспламеняет топливно-воздушную смесь.

Пуск

Основными составными механизмами системы пуска ДВС являются:

  • Стартер;
  • Аккумуляторная батарея;
  • Включатель зажигания.

Данная система обеспечивает удобный, надежный и быстрый пуск двигателя в независимости от условий эксплуатации автомобиля.

Охлаждение

Функционирование систем и механизмов ДВС без организации отвода излишнего тепла не возможно, так как их работа сопряжена с повышенным температурным режимом. Основное назначение системы охлаждения – это уменьшение температуры рабочих элементов мотора.

Интересно! Если авто оборудовано автоматической трансмиссией, то система охлаждения участвует также в организации охлаждения трансмиссионной жидкости.

Существует два основных типа систем охлаждения ДВС:

Помимо основных функций, система охлаждения отвечает за:

  • Работу системы отопления, вентиляции и кондиционирования;
  • Охлаждение масла в смазывающей системе;
  • Охлаждение газов в системе выхлопа.

Наиболее распространенной является жидкостная система охлаждения, чему способствуют равномерное и эффективное охлаждение узлов и механизмов, а также низкий уровень шумности при работе.

Читайте также  Молотковая дробилка принцип работы

Важными элементами системы охлаждения являются:

  • Жидкостной радиатор;
  • Масляный радиатор;
  • Теплообменник;
  • Вентилятор;
  • Центробежный насос;
  • Расширительный бачок;
  • Термостат.

Важным расходным материалом, благодаря которому обеспечивается охлаждение, является рабочая жидкость – антифриз.

Система смазки

Работа механизмов и узлов ДВС происходит в условиях постоянного трения элементов.

Это отрицательно влияет на их состояние, вызывая износ и снижая эксплуатационные характеристики агрегата.

Именно для предотвращения таких негативных явлений в конструкцию ДВС включена система смазки. Она является комбинированной, т.е. происходит смешивание моторного масла с топливом.

Основными элементами системы смазки ДВС являются:

  • Масляный фильтр и насос;
  • Поддон;
  • Заборник;
  • Контуры, обеспечивающие подачу масла к элементам.

При помощи масляного насоса происходит подача масла в фильтр, а далее оно распределяется между узлами и каналами смазки. Этот процесс происходит постоянно, а благодаря наличию специальных датчиков контролируется давление в системе.

Тюнинг

Для повышения эксплуатационных характеристик двигателя, его модернизации и увеличения крутящего момента используется такая процедура, как тюнинг. Основными видами тюнинга являются:

  • Расточка цилиндров, которая способствует увеличению камеры сгорания топлива, что несколько увеличивает силовые возможности агрегата.
  • Установка турбины, что обеспечивает увеличение мощности и КПД двигателя;
  • Чип-тюнинг – увеличение эксплуатационных характеристик за счет изменения работы электронной части блока управления.
  • Установка закиси азота, что способствует значительному увеличению мощности мотора.

Как правило, тюнинг проводится только в случае полной исправности узлов и механизмов силового агрегата и должен выполняться квалифицированными мастерами автосервисов.

Для бесперебойной и эффективной работы ДВС следует обращать внимание на любые изменения и своевременно производить диагностику и ремонт оборудования.

Источник: https://autoexpert.today/ustrojstvo-avto/ustrojstvo-i-printsip-raboty-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya.html

Принцип работы и устройство двигателя

Двигатель внутреннего сгорания называется так потому что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях.

Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, образующихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя.

Выделяемая в этом процессе энергия преобразуется в механическую работу.

В процессе эволюции ДВС выделились несколько типов двигателей, их классификация и общее устройство:

  • Поршневые двигатели внутреннего сгорания. В них рабочая камера находится внутри цилиндров, а тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством кривошипно-шатунного механизма, передающего энергию движения на коленчатый вал. Поршневые моторы делятся, в свою очередь, на:
    • карбюраторные, в которых воздушно-топливная смесь формируется в карбюраторе, впрыскивается в цилиндр и воспламеняется там искрой от свечи зажигания;
    • инжекторные, в которых смесь подаётся напрямую во впускной коллектор, через специальные форсунки, под контролем электронного блока управления, и также воспламеняется посредством свечи;
    • дизельные, в которых воспламенение воздушно-топливной смеси происходит без свечи, посредством сжатия воздуха, который от давления нагревается до температуры, превышающей температуру горения, а топливо впрыскивается в цилиндры через форсунки.
  • Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания. Здесь тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством вращения рабочими газами ротора специальной формы и профиля. Ротор движется по «планетарной траектории» внутри рабочей камеры, имеющей форму «восьмёрки», и выполняет функции как поршня, так и ГРМ (газораспределительного механизма), и коленчатого вала.
  • Газотурбинные двигатели внутреннего сгорания. Особенности их устройства заключаются в преображении тепловой энергии в механическую работу с помощью вращения ротора со специальными клиновидными лопатками, который приводит в движение вал турбины.

Далее рассматриваются только поршневые двигатели, так как только они получили широкое распространение в автомобильной промышленности. Основные причины тому: надежность, стоимость производства и обслуживания, высокая производительность.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Схема устройства двигателя.

Первые поршневые ДВС имели лишь один цилиндр небольшого диаметра.

В дальнейшем, для увеличения мощности сначала увеличивали диаметр цилиндра, а потом и их количество.

Постепенно двигатели внутреннего сгорания приняли привычный нам вид. “Сердце” современного автомобиля может иметь до 12 цилиндров.

Наиболее простым является двигатель с рядным расположением цилиндров. Однако, с увеличением количества цилиндров растет и линейный размер двигателя.

Поэтому появился более компактный вариант расположения — V-образный. При таком варианте цилиндры расположены под углом друг к другу (в пределах 180-ти градусов).

Обычно используется для 6-цилиндровых двигателей и более.

Одна из основных частей двигателя — цилиндр (6), в котором находится поршень (7), соединенный через шатун (9) с коленчатым валом (12). Прямолинейное движение поршня в цилиндре вверх и вниз шатун и кривошип преобразуют во вращательное движение коленчатого вала.

На конце вала закреплен маховик (10), назначение которого придавать равномерность вращению вала при работе двигателя.

Сверху цилиндр плотно закрыт головкой блока цилиндров (ГБЦ), в которой находятся впускной (5) и выпускной (4) клапаны, закрывающие соответствующие каналы.

Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала (14) через передаточные механизмы (15). Распределительный вал приводится во вращение шестернями (13) от коленчатого вала.

Для уменьшения потерь на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом.

В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться.

Но главная задача – заставить работать поршень, ведь именно он является главной движущей силой.

Для этого в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей).

Топливо воспламеняется в камере сгорания, отбрасывает поршень с большой силой вниз, тем самым приводя его в движение.

Принцип работы двигателя

Схема работы двигателя.

Из-за низкой производительности и высокого расхода топлива 2-тактных двигателей практически все современные двигатели производят с 4-тактными циклами работы:

  1. Впуск топлива;
  2. Сжатие топлива;
  3. Сгорание;
  4. Вывод отработанных газов за пределы камеры сгорания.

Точка отсчета — положение поршня вверху (ВМТ — верхняя мертвая точка). В данный момент впускное отверстие открывается клапаном, поршень начинает движение вниз и засасывает топливную смесь в цилиндр. Это первый такт цикла.

Во время второго такта поршень достигает самой нижней точки (НМТ — нижняя мертвая точка), при этом впускное отверстие закрывается, поршень начинает движение вверх, из-за чего топливная смесь сжимается. При достижении поршнем максимальной верхней точки топливная смесь сжата до максимума.

Третий этап – это поджигание сжатой топливной смеси с помощью свечи, которая испускает искру. В результате горючий состав взрывается и толкает поршень с большой силой вниз.

На заключительном этапе поршень достигает нижней границы и по инерции возвращается к верхней точке.

В это время открывается выпускной клапан, отработанная смесь в виде газа выходит из камеры сгорания и через выхлопную систему попадает на улицу.

После этого цикл, начиная с первого этапа, повторяется снова и продолжается в течение всего времени работы двигателя.

Описанный выше способ является универсальным. По такому принципу построена работа практически всех бензиновых моторов.

Дизельные двигатели отличаются тем, что там нет свеч зажигания – элемента, который поджигает топливо.

Детонация дизельного топлива осуществляется благодаря сильному сжатию топливной смеси. При такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух.

Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600О С. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Вышеописанное представляет собой БЦ (блок цилиндров) и КШМ (кривошипно-шатунный механизм). Помимо этого современный ДВС состоит и из других вспомогательных систем, которые для удобства восприятия группируют следующим образом:

  1. ГРМ (механизм регулировки фаз газораспределения);
  2. Система смазки;
  3. Система охлаждения;
  4. Система подачи топлива;
  5. Выхлопная система.

Чтобы в цилиндр поступало нужное количество топлива и воздуха, а продукты сгорания вовремя удалялись из рабочей камеры, в ДВС предусмотрен механизм, называемый газораспределительным.

Он отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, через которые в цилиндры поступает топливо-воздушная горючая смесь и удаляются выхлопные газы.

К деталям ГРМ относятся:

  • Распределительный вал;
  • Впускные и выпускные клапаны с пружинами и направляющими втулками;
  • Детали привода клапанов;
  • Элементы привода ГРМ.

ГРМ приводится в действие от коленчатого вала двигателя автомобиля.

С помощью цепи или ремня вращение передается на распределительный вал, который посредством кулачков или коромысел через толкатели нажимает на впускной или выпускной клапан и по очереди открывает и закрывает их.

В любом моторе есть множество трущихся деталей, которые необходимо постоянно смазывать, чтобы уменьшить потери мощности на трение и избежать повышенного износа и заклинивания. Для этого существует система смазки.

Попутно с ее помощью решается еще несколько задач: защита деталей двигателя внутреннего сгорания от коррозии, дополнительное охлаждение деталей мотора, а также удаление продуктов износа из мест соприкосновения трущихся частей.

Систему смазки двигателя автомобиля образуют:

  • Масляный картер (поддон);
  • Насос подачи масла;
  • Масляный фильтр с редукционным клапаном;
  • Маслопроводы;
  • Масляный щуп (индикатор уровня масла);
  • Указатель давления в системе;
  • Маслоналивная горловина.

Во время работы мотора его детали соприкасаются с раскаленными газами, которые образуются при сгорании топливо-воздушной смеси.

Чтобы детали двигателя внутреннего сгорания не разрушались из-за чрезмерного расширения при нагреве, их необходимо охлаждать. Охладить мотор автомобиля можно с помощью воздуха или жидкости.

Современные моторы имеют, как правило, жидкостную схему охлаждения, которую образуют следующие части:

  • Рубашка охлаждения двигателя;
  • Насос (помпа);
  • Термостат;
  • Радиатор;
  • Вентилятор;
  • Расширительный бачок.

Система питания для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от искры и от сжатия отличаются друг от друга, хотя и имеют ряд общих элементов. Общими являются:

  • Топливный бак;
  • Датчик уровня топлива;
  • Фильтры очистки топлива — грубой и тонкой;
  • Топливные трубопроводы;
  • Впускной коллектор;
  • Воздушные патрубки;
  • Воздушный фильтр.

В обеих системах имеются топливные насосы, топливные рампы, форсунки подачи топлива, сам принцип подачи одинаков: топливо из бака с помощью насоса через фильтры подается в топливную рампу, из которой попадает в форсунки. Но если в большинстве бензиновых двигателей внутреннего сгорания форсунки подают его во впускной коллектор мотора автомобиля, то в дизельных оно подается непосредственно в цилиндр, и уже там смешивается с воздухом.

Система выхлопа предназначена для отвода отработанных газов из цилиндров двигателя автомобиля. Основные детали, ее составляющие:

  • Выпускной коллектор;
  • Приемная труба глушителя;
  • Резонатор;
  • Глушитель;
  • Выхлопная труба.

В современных двигателях внутреннего сгорания выхлопная конструкция дополнена устройствами нейтрализации вредных выбросов.

Она состоит из каталитического нейтрализатора и датчиков, сообщающихся с блоком управления двигателем.

Выхлопные газы из выпускного коллектора через приемную трубу попадают в каталитический нейтрализатор, затем через резонатор в глушитель. Далее через выхлопную трубу они выбрасываются в атмосферу.

Источник: https://wikers.ru/articles/ustrojstvo-dvigatelya.html

Понравилась статья? Поделить с друзьями: