Разберем устройство и теорию двигателей внутреннего сгорания, рассмотрим из чего состоят и как работают. Приведем основные понятия и термины работы двигателя.
Автомобильные двигатели различают:
- по способу приготовления горючей смеси — с внешним смесеобразованием (карбюраторные, инжекторные, газовые двигатели) и с внутренним смесеобразованием (дизели);
- по роду применяемого топлива — бензиновые (работающие на бензине), газовые (на горючем газе) и дизели (работающие на дизельном топливе);
- по способу охлаждения — с жидкостным и воздушным охлаждением;
- расположению цилиндров — рядные и V-образные;
- по способу воспламенения горючей (рабочей) смеси—с принудительным зажиганием от электрической искры (карбюраторные и инжекторные двигатели) или с самовоспламенением от сжатия (дизели).
Бензиновые – двигатели, работающие на бензине, с принудительным зажиганием. Приготовление топливно-воздушной смеси, и её дозирование осуществляют карбюраторные и инжекторные системы питания. Смесь в цилиндре воспламеняется в конце такта сжатия, принудительно от электрической искры.
Газовые – двигатели, которые работают на пропано-бутановом газе, с принудительным зажиганием. Перед подачей в цилиндры двигателя, газ смешивается с воздухом. По принципу работы такие двигатели практически не отличаются от бензиновых и не будем их рассматривать. Однако, если переоборудовали машину «на газ», то советую изучить статью “Газобаллонное оборудование”.
Основные механизмы двигателя внутреннего сгорания:
- кривошипно-шатунный механизм;
- газораспределительный механизм;
- система питания (топливная);
- система выпуска отработавших газов;
- система зажигания;
- система охлаждения;
- система смазки.
Устройство двигателя внутреннего сгорания
Для начала, возьмем простейший одноцилиндровый двигатель и разберемся с его устройством и работой. Рассмотрим протекающие в нем процессы, и выясним откуда все-таки берется тот самый крутящий момент, который в конечном итоге приходит на ведущие колеса автомобиля.
Одна из основных деталей двигателя — цилиндр 6, в котором находится поршень 7, соединенный через шатун 9 с коленчатым валом 12. При перемещении поршня в цилиндре вверх и вниз его прямолинейное движение шатун и кривошип преобразуют во вращательное движение коленчатого вала.
На конце вала закреплен маховик 10, который необходим для равномерности вращения вала при работе двигателя. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой, в которой находятся впускной 5 и выпускной клапаны, закрывающие соответствующие каналы.
Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала 14 через передаточные детали 15. Распределительный вал приводится во вращение шестернями 13 от коленчатого вала. Поршень, свободно перемещаясь в цилиндре, занимает два крайних положения.
Для нормальной работы двигателя в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Для уменьшения затрат работы 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.
Понятия и термины при работе двигателя
Верхняя мертвая точка (ВМТ) – это крайнее верхнее положение поршня.
Нижняя мертвая точка (НМТ) – это крайнее нижнее положение поршня.
Ход поршня – это расстояние, пройденное от одной мертвой точки до другой. За один ход поршня коленчатый вал повернется на полоборота.
Камера сгорания (сжатия) – это пространство между головкой цилиндра и поршнем, расположенным в ВМТ.
Рабочий объем цилиндра – это пространство, освобождаемое поршнем при перемещение его из ВМТ в НМТ.
Рабочий объем двигателя – это сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя. При малых объемах (до 1 л.) его выражают в кубических сантиметрах, а при больших – в литрах.
Полный объем цилиндра – сумма объема камеры сгорания и рабочего объема.
Степень сжатия – это число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. В бензиновых двигателях степень сжатия бывает от 8 до 12, а в дизелях – от 14 до 18. Степень сжатия не стоит путать с компрессией, т.к. это два разных понятия.
Такт – процесс (часть цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня. Двигатель, у которого рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, называют четырехтактным.
Как работает двигатель внутреннего сгорания
При работе поршневого двигателя внутреннего сгорания поршень совместно с верхней головкой шатуна движется в цилиндре поступательно (вверх – вниз), при этом коленчатый вал совместно с нижней головкой шатуна совершает вращательные движения. У подавляющего большинства двигателей, если смотреть на двигатель со стороны шкива, вращение коленчатого вала осуществляется по часовой стрелке. За один оборот коленчатого вала (360°) поршень в цилиндре совершает два хода (один ход вверх и один вниз).
При постоянной скорости вращения коленчатого вала двигателя, поршень в цилиндре движется с ускорением – замедлением. Наименьшие скорости движения поршня будут наблюдаться при его «крайних» положениях в цилиндре – в верхней (ВМТ) и нижней части (НМТ). В верхней и нижней части цилиндра поршень «вынужден» сделать остановку, чтобы поменять направление движения.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя: а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск.
Работа двигателя складывается из совокупности процессов, протекающих в цилиндрах двигателя с определённой последовательностью. Эти процессы называют рабочим циклом и состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. Подробнее в статье “Принцип работы ДВС. Его рабочие циклы.”
Статьи по теме
- Поршневые кольца двигателя. Какие бывают и для чего нужны?
- Что такое поршень двигателя? Основное назначение
- Дизельные двигатели. Устройство и принцип работы
Что ещё почитать
