Виды двигателей внутреннего сгорания

Мало кто знает, что двигатель внутреннего сгорания был изобретён ещё 5 веков назад, легендарным инженером и конструктором Леонардо да Винчи. Но, после первого чертежа потребовалось ещё 300 лет, чтобы были созданы первые прототипы, которые могли полноценно работать.

Виды двигателей

Первый полноценный прототип двигателя внутреннего сгорания был сконструирован в далёком 1806 году, который принадлежал братьям Ньепсье. После этого важного исторического факта было недолгое затишье.

Но, в конце 19 века три легендарным немца положили старт автомобилестроению — Николас Отто, Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах. После этого двигатели внутреннего сгорания получили много модификаций и вариантов, которые используются по сегодняшний день.

Рассмотрим, какие существуют виды автомобильных ДВС, а также укажем типы двигателей:

• Паровая машина
• Бензиновый двигатель
• Карбюраторная система впрыска
• Инжектор
• Дизельные двигатели
• Газовый двигатель
• Электрические моторы
• Роторно-поршневые ДВС

Паровая машина

Первым представителем полноценного двигателя внутреннего сгорания следует считать паровую машину, которая устанавливалась на все транспортные средства 19 века, до момента изобретения остальных видов моторов.

На то время паровыми движками оснащались паровозы, автомобили и даже примитивные трёхколёсные самоходные машины (напоминающие мотоциклы). Изобретение такого класса завоевало весь мир, но к концу 19 — начало 20 века стало неэффективное, поскольку транспортные средства на пару не могли развивать достаточно большую скорость.

Бензиновый двигатель

Бензиновый двигатель — это ДВС средством питания, которого является бензин. Горючее подаётся с топливного бака при помощи насоса (механического или электрического) на систему впрыска. Итак, рассмотрим, какие бывают типы бензиновых моторов:

• С карбюратором.
• Инжекторного типа.

Современный мир привык, что большинство автомобилей имеет электронную систему впрыска топлива (инжектор).

Карбюраторная система впрыска

Карбюратор — это тип впрыскового устройства горючего во впускной коллектор с дальнейшим распределением по цилиндрам. Первый примитивный карбюратор был разработан в Германии ещё в конце 19 века и имеет почти 100 летнюю историю развития.

Карбюраторы бывают — одно-, двух-, четырех- и шестикамерные. Кроме этого существует достаточно много прототипов.

Принцип работы карбюратора достаточно простой: бензонасос подаёт топливо в поплавковую камеру, где бензин проходит сквозь жиклёры механическим путём (количество впрыскиваемого топлива регулирует водитель при помощи педали акселератора), и подаётся во впускной коллектор. Недостатком карбюратора стало то, что он чувствительный к регулировкам, а также не соответствует экологическим международным нормам.

Инжектор

Инжекторный двигатель — это тип впрыскового устройства горючего в цилиндры двигателя. Инжекторный впрыск бывает моно и разделённым Данная система на сегодняшний день все больше совершенствуется, чтобы уменьшит выбросы СО2 в атмосферу. Для впрыска используются форсунки, которые ещё ранее начали использоваться на дизельных двигателях.

С переходом на данную систему транспортные средства стали оснащать электронными блоками управления двигателем, чтобы корректировать состав воздушно-топливной смеси, а также сигнализировать о неисправностях внутри системы.

Дизельные двигатели

Дизельный мотор — это вид двигателя, который расходует как горючее дизельное топливо. Основные системы и элементы движка идентичны бензиновому брату, различие состоит в системе впрыска и воспламенении смеси. В дизельном моторе отсутствуют свечи зажигания, поскольку воспламенение смеси от искры не нужно.

На моторах такого типа устанавливаются свечи накала, которые разогревают воздух в камере сгорания, который превышает температуру воспламенения. После этого через форсунки подаётся распылённое топливо, которое сгорает, чем создаёт достаточное давление для привода в движения поршня, который раскручивает коленчатый вал.

Дизель с турбонаддувом

Одним из подвидов дизельного ДВС считается турбодизель. На этом моторе установлена турбина, которая имеет вид улитки. При помощи турбины в мотор подаётся больше количество сжатого воздуха, который даёт больше детонационный эффект, за счёт чего движок можно быстрее разогнать.

Газовый двигатель

Газовые двигатели на сегодняшний день в автоиндустрии в чистом виде почти не используются, поскольку частые поломки моторов, стали причиной полного отказа от них. Вместо этого, газовые установки зачастую можно встретить на бензиновых автомобилях, что значительно экономит расход денег на горючее.

Газ с баллона подаётся на редуктор, который распределяет топливо по цилиндрам, а затем горючее попадает непосредственно в камеры сгорания. После этого с помощью свечей зажигания газ воспламеняется. Единственным недостатком использования газовой установки считается то, что мотор теряет 20% своего потенциального ресурса.

Электрические моторы

Николас Тесла впервые предложил использовать для автомобилей электроэнергию. Электрические моторы на сегодняшний день не распространены, поскольку заряда батареи хватает только до 200 км пути, а заправочных станций, которые могут предоставить услугу зарядки автомобиля — практически нет.

Известная мировая компания, производитель электрических автомобилей «Тесла» продолжает совершенствовать электродвигатели, и каждый год дарит потребителям новинки, которые имеют больший запас хода без дозарядки.

Гибриды

Наверное, самые желаемые двигатели на сегодняшний день. Это смесь бензинового двигателя внутреннего сгорания и электромотора. Существует несколько вариантов работы такого движка.

1. Мотор может работать на попеременном питании. Сначала движение производится на бензине, пока генератор заряжает батарею, а затем водитель может переключиться на электропитание.
2. Двигатель и электромотор работают одновременно, что помогает сэкономить расход горючего на одно, и тоже расстояние с другими типами ДВС.

Роторно-поршневые ДВС

Роторно-поршневой силовой агрегат в автомобилестроении не нашёл широкого распространения, хотя можно встретить модели автомобилей, которые используют такой тип ДВС. Предложил создание такого мотора — конструктор Ванкель.

Движение осуществляется за счёт вращения трёхзубчатого ротора, который позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. Данный мотор активно использовался в 80-е годы 20 ст.

Водородный мотор

НОУ-ХАУ современного мира считается водородный двигатель. В автомобиль устанавливается установка водородного типа. Отличие от бензиновых моторов заключается в подаче топлива. Если у бензина топливо подаётся вовремя возврата поршня к ВТМ, то у водородного силового агрегата в момент, когда поршень возвращается к НТМ.

В будущем планируется создать водородный двигатель закрытого типа, когда не будет требоваться выброс отработанных газов, а также на 500 км автолюбитель сможет забить о заправке автомобиле.

Стоит понимать, что автомобили с таким мотором будут стоить весьма не дёшево, пока они полностью не вытеснят бензинового брата.

Вывод

Двигатели внутреннего сгорания имеют достаточно большое количество видов и типов, на любой вкус. Так, самыми популярными, по мировой статистике, считают бензиновые, дизельные и гибридные силовые агрегата. Но, все движется к тому, что человек хочет отойти от использования бензина и его аналогов и перейти полностью на электрику.

Про устройство и эксплуатацию автомобиля

Строение двигателя автомобиля — как работает и из чего состоит? Из чего состоит и как работает двигатель автомобиля?

Для не разбирающихся в механике двигатель может выглядеть как загадочная мешанина из металлических частей, труб, проводов и еще непонятно чего. Но как все это работает?

Задача двигателя преобразовать энергию топлива в энергию движения. Самый простой способ сегодня — это сжечь топливо внутри двигателя. А двигатели называются двигателями внутреннего сгорания.

Пару вещей, которые хотелось бы отметить:

1. Существуют разные виды двигателей внутреннего сгорания. Бензиновые, дизельные, газо-турбинные и другие. В этой статье мы остановимся на бензиновых, как самых простых.
2. Существуют и двигатели внешнего сгорания, например, паровые двигатели в старомодных паровозах или пароходах. Топливо (уголь, древесина, нефть) сжигается снаружи двигателя и нагревает воду для образования пара, который уже создает движение в двигателе. Причина, почему мы не рассматриваем в данной статье двигатели внешнего сгорания в том, что они намного менее эффективны, чем двигатели внутреннего сгорания. И намного более громоздки.

Ну а теперь сосредоточимся на двигателях внутреннего сгорания.

Четырехтактный двигатель. Иллюстрация (с) By Zephyris via Wikimedia Commons

Внутреннее сгорание

Все двигатели внутреннего сгорания используют следующий принцип: если вы поместите немножко топлива с большой энергией сгорания в небольшую закрытую камеру и подожжете его, то энергия топлива высвободится наружу в виде расширяющегося газа. Такой энергии (от взрыва топлива в одном цилиндре) было бы достаточно, чтобы выстрелить картофелиной на 150 метров из картофельной пушки. Но эту энергию лучше использовать для других, более интересных целей. Например, если создать некий замкнутый цикл, который позволит производить сотни похожих взрывов в минуту, и если удастся обуздать энергию этих взрывов, то… то мы получим двигатель автомобиля.

Почти все современные автомобили используют так называемый четырехтактный цикл по превращению топлива в движение. Цикл известен под названием цикла Отто, в честь немецкого инженера Николауса Отто, который построил первый практически используемый двигатель внутреннего сгорания. Четыре шага этого цикла (или такта) отображены на иллюстрации. Это:

1. Впуск
2. Сжатие
3. Сгорание топлива (рабочий ход)
4. Выпуск

Продолжая аналогию с картофельной пушкой, мы можем заметить, что в двигателе все немного сложнее: цилиндр заменяет картофельную пушку, поршень — картофелину. Поршни посредством шатунов толкают коленчатый вал. Коленвал, вращаясь, приводит к эффекту «перезаряда» пушки. Вот как это происходит (в соответствии с нашим циклом):

Из чего состоит воздушно-топливная смесь?

Воздушно-топливная смеси на самом деле почти полностью состоит из воздуха, так как для полного и эффективного сгорания 1 грамма бензина требуется 14.5 граммов воздуха, что составляет почти 12 литров! Таким образом, для эффективной работы двухлитрового атмосферного двигателя требуется всего по 44 миллиграмма бензина на цилиндр в каждый такт.

1. Цикл начинается с верхнего положения поршня. Открывается впускной клапан, и поршень двигается вниз, позволяя двигателю набрать полный цилиндр смеси из воздуха и топлива. Это такт впуска.
2. Начинается обратный ход поршня, при котором сжимается топливная смесь. Такое сжатие позволяет сделать «взрывы» топлива в цилиндре более мощными и эффективными.
3. После того, как окончится сжатие и поршень достигнет верхнего положения, свеча с помощью разряда поджигает топливную смесь. Смесь вспыхивает, и энергия взрыва толкает поршень вниз. Этот такт работы двигателя называется рабочим ходом, потому, как только в этом такте совершается работа.
4. Открывается выпускной клапан и выхлопные газы выталкиваются поршнем из цилиндра в выхлопную систему.

После завершения 4 такта мы оказываемся ровно в том же состоянии, что и перед началом первого такта, и мы можем повторять весь цикл и дальше.

Заметим также, что в отличии от картофельной пушки, где энергия превращается в поступательное движение, в двигателе внутреннего сгорания энергия трансформируется во вращательное движение. Это, в принципе, неплохо, так как мы в дальнейшем планируем вращать колеса.

А теперь давайте рассмотрим из каких частей состоит двигатель.

Основные части двигателя

Основа двигателя — это цилиндр и поршень, двигающийся в цилиндре вверх и вниз. На иллюстрации выше был показано мотор, состоящий из одного цилиндра. Такие моторы чаще всего используются для газонокосилок и другой мото-техники. Большинство автомобилей использует двигатель с несколькими цилиндрами (4, 6 и 8 — самые распространенные комбинации). Цилиндры могут располагаться в двигателе тремя способами: рядным, V-образным, или оппозитным, и по расположению цилиндров двигатель называют рядным, V-образным или оппозитным (вообще-то способов больше, но эти три основные). Примеры такого расположения можно посмотреть на иллюстрациях.

Каждое расположение цилиндров имеет свои преимущества и недостатки, такие как плавность работы, стоимость изготовления, размеры и расположение в подкапотном пространстве.

Что касается поршней, то их основная задача — это передавать энергию расширения газа при горении на коленчатый вал, создавать вакуум в цилиндре для всасывания воздушно-топливной смеси на такте впуска, выталкивать выхлопные газы на такте выпуска, а также сжимать топливную смесь на такте сжатия. Все эти задачи накладывают на поршни очень высокие требования: они должны быть легкими, малоизнашивающимися, прочными, терпимыми к высоким температурам, должны хорошо проводить тепло, иметь высокую коррозионную стойкость и антифрикционные свойства.

Помимо цилиндров и поршней есть и другие детали:

Свечи зажигания

Свечи зажигания — по одной на каждый цилиндр. В нужный момент с помощью электрического разряда свеча производит искру, с помощью которой поджигается топливная смесь. В старых двигателях момент зажигания определялся «коммутатором» в зависимости от положения распределительного вала (например, с помощью контактного кулачка или с помощью магнитного датчика). В современных двигателях этот момент определяется электронным блоком управления двигателем, на основании информации от датчиков (детонации, датчика положения распределительного вала, лямбда-зонда и других).

Клапаны

Клапаны впуска и выпуска открываются в нужный момент чтобы впустить топливную смесь в цилиндр или, наоборот, выпустить выхлопные газы. Чтобы двигатель работал исправно, клапаны должны быть герметично закрыты во время тактов сжатия и воспламенения. На каждый цилиндр необходимо как минимум два клапана (один на впуск, другой на выпуск), но для увеличения мощности на современные двигатели ставят и по 3, и по 4 и даже по 5 клапанов (как, например, в Audi A8 с 2003 года) на цилиндр. Увеличение числа клапанов увеличивает скорость, с которой могут происходить такты впуска и выпуска, а значит увеличивает максимальное число оборотов двигателя и его мощность. К сожалению, это не панацея, и конструкции с 6 клапанами на цилиндр встречаются сейчас только в автоспорте из-за сложности и громоздкости конструкции.

Поршневые кольца

Поршневые кольца — незамкнутые кольца, которые с небольшим зазором (до нескольких сотых долей миллиметра) посажены в канавках на внешних поверхностях поршней. Кольца служат двум целям: уплотнение камеры сгорания, препятствуя проникновению газов в промежуток между цилиндром и поршнем и уменьшение расхода масла, препятствуя проникновению масла в камеру сгорания, где оно сгорело бы и вышло с выхлопными газами. На каждом поршне размещается несколько поршневых колец.

Большинство машин, которые «жрут масло» и требуют постоянного долива по 500 мл и больше на каждую 1000 километров скорее всего имеют изношенные поршневые кольца, которые не обеспечивают тщательного удаления масла из камеры сгорания.

Коленчатый вал и шатуны

Коленчатый вал и шатуны. На коленчатый вал с помощью шатунов (по одному шатуну на каждый цилиндр) передается энергия расширяющихся газов от двигателя, превращаясь из поступательной во вращательную. Вал имеет сложную форму, с коленцами и шейками для крепления шатунов. Именно на коленчатый вал приходятся все лошадиные силы вашего мотора, поэтому он должен быть необычайно прочным.

Картер

Картер — основная корпусная часть мотора, изолированное внутреннее пространство картера образует самую большую полость в двигателе, содержащую коленчатый вал. Верхняя часть картера содержит блок цилиндров. Картер предназначен для опоры деталей двигателя, их защиты от пыли и грязи, а также размещения запаса смазочного масла. Масло с помощью насоса распределяется по двигателю, смазывая все детали, и самотеком, обратно возвращается в поддон картера. Вращаясь на больших оборотах в картере, коленвал (а он даже на холостом ходу совершает до 1000 оборотов в минуту), образует взвесь масла в воздухе, что обеспечивает дополнительную смазку для всех деталей.

Газораспределительная система

Распределительный вал (вместе с газораспределительным механизм) обеспечивает слаженную работу всех клапанов. Распределительный и коленчатый вал связаны с помощью специального ремня (Ремень ГРМ) или цепи, которая вращает распределительный вал с половинной угловой скоростью коленчатого. Распределительный вал имеет кулачки особой формы, которые один раз за оборот надавливают на клапан, заставляя его открыться (а обратное закрытие происходит с помощью пружины).

Карбюратор

Карбюратор готовит топливно-воздушную смесь. При впуске давление в цилиндрах двигателя понижается. Наружный воздух засасывается в цилиндр, проходя через смесительную камеру карбюратора, в которой находится диффузор, позволяющий распылять топливо в зависимости от количества поступающего воздуха. В современных автомобилях карбюратор заменен на специальную систему впрыска (инжектор), которая управляется специальным электронным блоком управления (ЭБУ). ЭБУ на основании информации от датчиков дает команду форсункам подать ровно отмеренное количество топлива в нужный момент, а форсунки, соответственно, распыляют это топливо в воздух, поступающий в цилиндры.

Другие системы

В данной статье мы умышленно оставили за кадром другие вспомогательные системы, такие как системы охлаждения, смазки, выхлопа, электрические системы. Все это — тема для отдельной статьи.

Для настоящего автолюбителя машина — это непросто средство передвижения, а ещё и инструмент свободы. При помощи автомобиля можно достаться в любую точку города, страны или континента. Но наличия прав для настоящего путешественника недостаточно. Ведь до сих пор есть множество мест, где не ловит мобильный, и куда не могут добраться эвакуаторы. В таких случаях при поломке вся ответственность ложится на плечи автомобилиста.

Поэтому каждый водитель должен хоть немного разбираться в устройстве своего автомобиля, и начать нужно именно с двигателя. Безусловно, современные автомобильные компании выпускают множество автомобилей с разными типами моторов, но чаще всего производителями в конструкциях используются двигатели внутреннего сгорания. Они обладают высоким КПД и при этом обеспечивают высокую надёжность работы всей системы.

Внимание! В большинстве научных статей двигатели внутреннего сгорания сокращённо называются ДВС.

Какими бывают ДВС

Перед тем как приступить к подробному изучению устройства ДВС и их принципа работы, рассмотрим, какими бывают двигатели внутреннего сгорания. Сразу нужно сделать одно важное замечание. За более чем 100 лет эволюции учёными было придумано множество разновидностей конструкций, у каждой из которых есть свои преимущества. Поэтому для начала выделим основные критерии, по которым можно различить данные механизмы:

1. В зависимости от способа создания горючей смеси все ДВС делятся на карбюраторные, газовые и инжекторные устройства. Причём это класс с внешним смесеобразованием. Если же говорить о внутреннем, то — это дизели.
2. В зависимости от типа топлива ДВС можно разделить на бензиновые, газовые и дизельные.
3. Охлаждение устройства двигателей может быть двух типов: жидкостным и воздушным.
4. Цилиндры могут располагаться как друг напротив друга, так и в форме буквы V.
5. Смесь внутри цилиндров может воспламеняться посредством искры. Так происходит в карбюраторных и инжекторных ДВС или за счёт самовоспламенения.

В большинстве автомобильных журналов и среди профессиональных автоэкспортов принято классифицировать ДВС, на такие типы:

1. Бензиновый двигатель. Это устройство работает за счёт бензина. Зажигание происходит принудительно при помощи искры, которую генерирует свеча. За дозировку топливно-воздушной смеси отвечают карбюраторные и инжекторные системы. Воспламенение происходит при сжатии.
2. Дизельные . Двигатели с устройством такого типа работают за счёт сгорания дизельного топлива. Главная разница в сравнении с бензиновыми агрегатами заключается в том, что горючее взрывается благодаря повышению температуры воздуха. Последнее становится возможным из-за роста давления внутри цилиндра.
3. Газовые системы функционируют при помощи пропан-бутана. Зажигание происходит принудительным образом. Газ с воздухом подаётся в цилиндр. В остальном устройство подобного ДВС аналогично бензиновому мотору.

Именно такая классификация используется чаще всего, указывая на конкретные особенности системы.

Устройство и принцип работы

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Лучше всего рассмотреть устройство ДВС на примере одноцилиндрового двигателя. Главной деталью в механизме является цилиндр. В нём находится поршень, который двигается вверх-вниз. При этом есть две контрольные точки его передвижения: верхняя и нижняя. В профессиональной литературе они именуются как ВМТ и НМТ. Расшифровка следующая: верхняя и нижняя мёртвые точки.

Внимание! Поршень также соединяется с валом. Соединительным звеном служит шатун.

Главная задачу шатуна — это преобразование энергии, которая образовывается в результате движения поршня вверх-вниз во вращательное. Результатом подобного преобразования является движение автомобиля в нужное вам направление. Именно за это отвечает устройство ДВС. Также не стоит забывать про бортовую сеть, работа которой становится возможной благодаря энергии, выработанной двигателем.

Маховик крепится к концу вала ДВС. Он обеспечивает стабильность вращения коленчатого вала. Впускной и выпускной клапаны находятся вверху цилиндра, который, в свою очередь, накрывается специальной головкой.

Внимание! Клапаны открывают и закрывают соответствующие каналы в нужное время.

Чтобы клапаны ДВС открылись, на них воздействуют кулачки распредвала. Происходит это посредством передаточных деталей. Сам вал двигается при помощи шестерней коленчатого вала.

Внимание! Поршень свободно движется внутри цилиндра, застывая на миг то в верхней мёртвой точке, то в нижней.

Чтобы устройство ДВС функционировало в нормальном режиме, горючая смесь должна подаваться в чётко выверенной пропорции. В противном случае возгорание может не произойти. Огромную роль также играет момент, в который происходит подача.

Масло необходимо для того, чтобы предотвратить преждевременный износ деталей в устройстве ДВС. В общем, всё устройство двигателя внутреннего сгорания состоит из таких основных элементов:

• свечей зажигания,
• клапанов,
• поршней,
• поршневых колец,
• шатунов,
• коленвала,
• картера.

Взаимодействие этих системных элементов позволяет устройству ДВС вырабатывать нужную для передвижения автомобиля энергию.

Принцип работы

Рассмотрим, как работает четырёхтактный ДВС. Чтобы понять принцип его работы, вы должны знать значение понятия такт. Это определённый промежуток времени, за который внутри цилиндра осуществляется нужное для работы устройства действие. Это может быть сжатие или воспламенение.

Такты ДВС образуют рабочий цикл, который, в свою очередь, обеспечивает работу всей системы. В процессе этого цикла тепловая энергия преобразуется в механическую. За счёт этого происходит движение коленчатого вала.

Внимание! Рабочий цикл считается завершённым после того, как коленчатый вал сделает один оборот. Но такое утверждение работает только для двухтактного двигателя.

Здесь нужно сделать одно важное объяснение. Сейчас в автомобилях преимущественно используется устройство четырёхтактного двигателя. Такие системы отличаются большей надёжностью и улучшенной производительностью.

Для совершения четырёхтактного цикла нужно два оборота коленчатого вала. Это четыре движения поршня вверх-вниз. Каждый такт выполняет действия в точной последовательности:

• впуск,
• сжатие,
• расширение,
• выпуск.

Предпоследний такт также называется рабочим ходом. Про верхнюю и нижнюю мертвые точки вы уже знаете. Но расстояние между ними обозначает ещё один важный параметр. А именно, объём ДВС. Он может колебаться в среднем от 1,5 до 2,5 литра. Измеряется показатель посредством плюсования данных каждого цилиндра.

Во время первого полуоборота поршень с ВМТ перемещается в НМТ. При этом впускной клапан остаётся открытым, в свою очередь, выпускной плотно закрыт. В результате данного процесса в цилиндре образуется разряжение.

Горючая смесь из бензина и воздуха попадает в газопровод ДВС. Там она смешивается с отработанными газами. В результате образуется идеальное для воспламенения вещество, которое поддаётся сжатию на втором акте.

Сжатие происходит тогда, когда цилиндр полностью заполнен рабочей смесью. Коленчатый вал продолжает свой оборот, и поршень перемещается из нижней мёртвой точки в верхнюю.

Внимание! С уменьшением объёма температура смеси внутри цилиндра ДВС растёт.

На третьем такте происходит расширение. Когда сжатия подходит к своему логическому завершению свеча генерирует искру и происходит воспламенение. В дизельном двигателе всё происходит немного по-другому.

Во-первых, вместо свечи установлена специальная форсунка, которая на третьем такте впрыскивает топливо в систему. Во-вторых, внутрь цилиндра закачивается воздух, а не смесь газов.

Принцип работы дизельного ДВС интересен тем, что в нём топливо воспламеняется самостоятельно. Происходит это за счёт повышения температуры воздуха внутри цилиндра. Подобного результата удаётся добиться за счёт сжатия, в результате которого растёт давление и повышается температура.

Когда топливо через форсунку попадает внутрь цилиндра ДВС, температура внутри настолько высока, что возгорание происходит само собой. При использовании бензина подобного результата добиться нельзя. Всё потому что он воспламеняется при гораздо более высокой температуре.

Внимание! В процессе движения поршня от произошедшего внутри микровзрыва деталь ДВС совершает обратный рывок, и коленчатый вал прокручивается.

Последний такт в четырёхтактном ДВС носит название впуск. Он происходит на четвёртом полуобороте. Принцип его действия довольно прост. Выпускной клапан открывается, и все продукты сгорания попадают в него, откуда в выпускной газопровод.

Перед тем как попасть в атмосферу отработанные газы из обычно проходят систему фильтров. Это позволяет минимизировать вред, наносимый экологии. Тем не менее устройство дизельных двигателей всё равно намного более экологично, чем бензиновых.

Устройства, позволяющие увеличить производительность ДВС

С момента изобретения первого ДВС система постоянно совершенствуется. Если вспоминать первые двигатели серийных автомобилей, то они могли разгоняться максимум до 50 миль в час. Современные суперкары без труда преодолевают отметку в 390 километров. Таких результатов учёным удалось добиться за счёт интеграции в устройство двигателя дополнительных систем и некоторых конструкционных изменений.

Большой прирост мощности в своё время дал клапанный механизм, внедрённый в ДВС. Ещё одной ступенью эволюции стало расположение распределительного вала вверху конструкции. Это позволило уменьшить число движущихся элементов и увеличить производительность.

Также нельзя отрицать полезность современной системы зажигания ДВС. Она обеспечивает максимально возможную стабильность работы. Вначале генерируется заряд, который поступает на распределитель, а с него на одну из свечей.

Внимание! Конечно же, нельзя забыть про систему охлаждения, состоящую из радиатора и насоса. Благодаря ей удаётся предотвратить своевременный перегрев устройства ДВС.

Итоги

Как видите, устройство двигателя внутреннего сгорания не представляет особенной сложности. Для того чтобы его понять не нужно каких-либо специальных знаний — достаточно простого желания. Тем не менее знание принципов работы ДВС точно не будет лишними для каждого водителя.

Составляющие детали двигателя машины:

Цилиндр и картер, защищенный снизу поддоном;

Поршень с компрессионными кольцами, расположенный внутри цилиндра;

Коленчатый вал, который движется в коренных подшипниках картера.

Элементы коленчатого вала: коренные шейки, щеки и шатунные шейки. С помощью цилиндра, поршня, шатуна и коленчатого вала кривошипно-шатунный механизм приводит в движение поршни, в результате чего происходит вращение коленчатого вала.

Поверх цилиндров установлен блок головки с клапанами. Их открытие и закрытие технически согласовывается с вращением коленчатого вала, что приводит в последовательное движение поршень.

Поршень перемещается к верхней конечной точке (ВМТ) и нижней конечной точке (НМТ).

При работающем двигателе автомобиля, поршень движется без остановок от ВМТ до НМТ благодаря маховику в форме диска и напрессованного плотно на него металлического венца с зубьями виде обода.

Почему двигатель работает?

Работа двигателя основана на том, что при подаче топлива в камеру сгорания в положении ВМТ, от свечи запала подается искра и происходит мини-взрыв топлива. При этом давление взрывных газов выталкивает поршень до НМТ. В данном процессе поочередно оказываются задействованы все поршни двигателя, приводящие в движение криво-шатунный механизм коленчатого вала, что и позволяет автомобилю двигаться.

Для постоянной и правильно работы двигателя необходимо чтобы во впускной клапан периодически поступали новые порции воздуха и горючего через форсунки. Отработанные газы, после их сгорания, выталкиваются из камеры сгорания через выпускной клапан. За это отвечает механизм газораспределения автомобиля и система впрыска топлива.

Назначение систем и механизмов автомобильного двигателя

Кривошипно-шатунный механизм – приводит в возвратно-поступательное движение поршни, что влечет за собой вращение коленвала.

Система подачи топлива – служит для дозированного впрыска горючего в двигатель автомобиля.

Механизм газораспределения – отвечает за своевременный впуск и выпуск отработанных газов в двигателе.

Система зажигания – служит для подачи прерывистого сигнала электротока по бронепроводам высокого напряжения на свечи зажигания, в результате чего образуется искра в камере сгорания двигателя и происходит воспламенения горючей смеси.

Система охлаждения – защищает двигатель от перегрева посредством механического (встречного потока воздуха) либо статического включения принудительного обдува двигателя крыльчаткой, расположенной в непосредственной близости к радиатору.

Система смазки – обеспечивает подачу масла по маслоканалам к движущимся и трущимся механизмам, дабы уменьшить их износ. Маслосистема включает в себя поддон с маслом, насос, фильтры тонкой и грубой очистки, маслоканалы и масляные клапана.

Также автомобиль оборудован пусковым устройством, состоящим из аккумулятора, стартера, замка зажигания и другими приборами контроля, управления и обеспечения жизнедеятельности автомобиля.

Все мы хотя бы раз в жизни ездили на автомобиле, кто-то пользуется им каждый день, но не все представляют из чего же он все же состоит.Не судите строго, сама только начинаю разбираться, что внутри у машины, и почему она едет, разгоняется, тормозит, глохнет, ломается, и не едет…

Как устроен автомобиль?

Автомобиль состоит из трех основных частей: двигателя, шасси и кузова.

Двигатель является источником механической энергии, приводящей автомобиль в движение. У большинства автомобилей двигатель расположен впереди.

Шасси автомобиля представляет собой совокупность механизмов, предназначенных для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, для передвижения автомобиля и управления им.

Кузов автомобиля предназначен для размещения грузов и пассажиров. У грузового автомобиля кузов состоит из платформы и кабины водителя.

Шасси состоит из: трансмиссии, ходовой части и механизмов управления.

Трансмиссия состоит из сцепления, коробки передач, карданной и главной передач, дифференциала и полуосей. Главная передача, дифференциал и полуоси расположены в кожухе заднего ведущего моста.

Сцепление предназначено для временного отключения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения после переключения передачи в коробке передач и при трогании автомобиля с места.
Коробка передач служит для изменения крутящего момента, движения автомобиля задним ходом и длительного разобщения двигателя от трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении его по инерции.

Ходовая часть автомобиля представляет собой тележку и состоит из рамы, переднего и заднего мостов, подвески (рессор и амортизаторов) и колес.

Рама служит для крепления на ней кузова и всех агрегатов автомобиля. В легковых автомобилях в большинстве случаев рама отсутствует, роль ее выполняет кузов.

Передние и задние мосты автомобиля служат для поддержания рамы и кузова. Через мосты автомобиля передается вертикальная нагрузка на колеса. Подвеска осуществляет упругую связь рамы или кузова с мостами или колесами.

Колеса непосредственно связывают автомобиль с дорогой. Автомобили с передними ведущими колесами называются переднеприводными. У таких автомобилей нет карданной передачи и надкарданного короба в кузове, поэтому салон становится просторней и комфортабельней, а масса автомобиля меньше. Легковые автомобили с передними ведущими колесами имеют лучшую устойчивость при движении с высокими скоростями.

Механизмы управления включают в себя рулевое управление, необходимое для изменения направления движения автомобиля, и тормозную систему.

АВТОМОБИЛЬ состоит из многих узлов и систем, как показано на этой конструктивной схеме типичного переднеприводного автомобиля особо малого класса. 1 – рулевое колесо; 2 – приборная панель; 3 – рычаг переключения передач; 4 – центральный пульт управления; 5 – рулевой вал; 6 – универсальный шарнир равных угловых скоростей; 7 – двигатель; 8 – передний бампер; 9 – стойка Макферсона; 10 – скоба дискового тормоза; 11 – диск переднего дискового тормоза; 12 – ведущая полуось переднего привода; 13 – реечное управление; 14 – выпускной трубопровод; 15 – обшивка кузова; 16 – амортизатор; 17 – колпак колеса; 18 – барабан заднего тормоза; 19 – топливный бак; 20 – заливная горловина топливного бака; 21 – запасное колесо; 22 – выхлопная труба; 23 – задний бампер; 24 – задний габаритный фонарь; 25 – крышка багажника; 26 – дверь люка; 27 – обогреватель заднего стекла.

Классификация двигателей.

Двигатели, в которых тепловая энергия, выделяемая при сгорании топлива, преобразуется в механическую работу, называют тепловыми. На большинстве современных автомобилей устанавливаются тепловые поршневые двигатели внутреннего сгорания.

По способу смесеобразования и воспламенения топлива поршневые двигатели внутреннего сгорания подразделяются на две группы:

с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием от электрической искры (карбюраторные и газовые);

с внутренним смесеобразованием и воспламенением от соприкосновения с воздухом, сильно нагретым в цилиндре в результате высокого сжатия (дизельные).

Двигатель автомобиля «Шевроле Нива» (Chevrolet Niva)

Поперечный разрез двигателя:

1 — поддон картера: 2 — крышка коренного подшипника; 3 — крышка шатуна; 4 — коленчатый вал, 5 — шатун; 6 — поршень; 7 — поршневые кольца; 8 — клапан; 9 — направляющая втулка клапана, 10 — клапанные пружины; 11 — тарелка; 12 — распределительный вал; 13 — крышка головки блока цилиндров; 14 — рычаг клапана; 15 — гидроопора; 16 — головка блока цилиндров; 17 — свеча зажигания; 18 — прокладка головки блока цилиндров; 19 — кронштейн генератора; 20 — блок цилиндров; 21 — фиксатор шестерни масляного насоса; 22 — шестерня масляного насоса; 23 — кронштейн масляного фильтра; 24 — прокладка поддона картера; 25 — масляный насос.

Двигатели в разрезе>>

Двигатели и их разновидности

Краткий курс по автомобильным двигателям

Двигатели внутреннего сгорания работают на смеси бензина и воздуха. Идеальная смесь — 14.7 частей воздуха к одной части бензина (по весу). Подобная смесь, будучи зажженной в двигателе, может произвести огромную работу.

Давайте рассмотрим, как современный двигатель использует эту энергию для вращения колес.

Воздух поступает в двигатель через воздухоочиститель и заслонку. Вы управляете количеством воздуха, который проходит через заслонку педалью газа. Далее через систему впуска воздух поступает в цилиндры. В некотором месте в воздушный поток добавляется топливо. В современных автомобилях это происходит в инжекторах, в старых — в карбюраторах.

Как работает двигатель

Двигатель ВАЗ-2110

Так как одни и те же процессы происходят в каждом цилиндре, мы рассмотрим только один цилиндр, чтобы видеть, как работают четыре такта.

Четыре такта — Всасывание, Сжатие, Работа и Выхлоп. Поршень идет вниз при такте всасывания, вверх при такте сжатия, вниз при рабочем такте и снова вверх при такте выхлопа.
Впрыск

При движении поршння вниз стержень толкает клапан всасывания, и он открывается, впуская топливно-воздушную смесь в цилиндр. Поршень втягивает смесь подобно шприцу. Когда поршень достигает нижней точки, клапан закрывается, запирая воздушно-топливную смесь в цилиндре.

Поршень поднимается и сжимает пойманную в ловушку воздушно-топливную смесь. Степень сжатия определяется характеристикой двигателя и находится в диапазоне от 8:1 до 10:1. Это означает, что, когда поршень достигает вершины цилиндра, воздушно-топливная смесь сжата приблизительно в десять раз от ее первоначального объема.

Искра свечи зажигания, воспламеняет сжатую воздушно-топливную смесь. При этом происходит мощное расширение газа. Процесс сгорания толкает поршень вниз цилиндра с большой силой, поворачивающей коленчатый вал, что позволяет сдвинуть транспортное средство. Каждый поршень срабатывает в свое время, определенное двигателем. К тому времени, когда коленчатый вал проворачивается дважды, в каждом цилиндре двигателя произойдет один рабочий цикл.

Когда поршень окажется вновь у основания цилиндра, открывается выпускной клапан, что позволяет удалить отработанный газ из цилиндра. Так как сгоревший газ находится в цилиндре под очень высоким давлением, то при открытии выпускного клапана он вырывается с огромной скоростью и громким хлопком. Чтобы уменьшить шум, применяют глушители. Далее поршень идет вверх, чтобы начать новый цикл.Двигатели Audi
Высокая плотность дорожного движения на наших улицах требует другой концепции двигателя, отличающейся от той, что существовала еще в 80-е гг.: пользуется спросом не величина максимальной мощности, а сбалансированность расхода топлива, ассортимент предлагаемых мощностей, характер отработанных газов и шум. Выбранная Audi конструкция двигателя с мощным крутящим моментом в нижнем диапазоне частоты вращения допускает движение на низких оборотах и, следовательно, заметное снижение расхода топлива.