На сьогоднішній день двигун внутрішнього згоряння(ДВС)або як його ще називають "атмосферник" - основний тип двигуна, який широко застосовується в автомобільної індустрії. Що таке ДВС? Це багатофункціональний тепловий агрегат, який за допомогою хімічних реакційта законів фізики перетворює хімічну енергію паливної сумішіу механічну силу (роботу).

Двигуни внутрішнього згоряння поділяються на:

1. Поршневий ДВЗ.
2. Роторно-поршневий ДВЗ.
3. Газотурбінний ДВЗ.

Поршневий двигун внутрішнього згоряння - найпопулярніший серед перелічених вище двигунів, він завоював світове визнання і вже багато років лідирує в автоіндустрії. Пропоную детальніше розглянути пристрій ДВСа також принцип його роботи.

До переваг поршневого двигунавнутрішнього згоряння можна віднести:

1. Універсальність (застосування різних транспортних засобах).
2. Високий рівень автономної роботи.
3. Компактні розміри.
4. Прийнятна ціна.
5. Здатність швидкого запуску.
6. Невелика вага.
7. Можливість роботи з різними видами палива.

Крім "плюсів" має двигун внутрішнього згоряння та низку серйозних недоліків, серед яких:

1. Висока частота обертання коленвала.
2. Великий рівень шуму.
3. Занадто великий рівеньтоксичності у вихлопних газах.
4. Маленький ККД (коефіцієнт корисної дії).
5. Невеликий ресурс служби.

Двигун внутрішнього згораннярозрізняються за типом палива, вони бувають:

1. Бензиновими.
2. Дизельні.
3. А також газовими та спиртовими.

Останні два можна назвати альтернативними, оскільки на сьогоднішній день вони не набули широкого застосування.

Спиртовий ДВЗ працюючий на водні - найперспективніший і найекологічніший, він не викидає в атмосферу шкідливий для здоров'я "СО2", який міститься у відпрацьованих газах поршневих двигунів внутрішнього згоряння.

Поршневий ДВС складається з наступних підсистем:

1. Кривошипно-шатунний механізм (КШМ).
2. Система впуску.
3. Паливна система.
4. Система змазки.
5. Система запалювання (у бензинових двигунах).
6. Випускна система
7. Система охолодження.
8. Система управління.

Корпус двигуна складається з декількох частин, які входять: блок циліндрів, а також головка блоку циліндрів (ГБЦ). Завдання КШМ - перетворити зворотно-поступальні рухи поршня в обертальні рухи коленвала. Газорозподільний механізм необхідний ДВЗ для забезпечення своєчасного впуску в циліндри паливно-повітряної сумішіі такий самий своєчасний випуск відпрацьованих газів.

Впускна системаслужить для своєчасної подачі повітря в двигун, який необхідний освіти паливно-повітряної суміші. Паливна система здійснює подачу в двигун палива, в тандемі ці дві системи працюють над утворенням паливно-повітряної суміші після чого вона подається за допомогою системи впорскування в камеру згоряння.

Запалення паливно-повітряної суміші відбувається завдяки системі запалювання (в бензинових ДВЗ), в дизельних моторахзаймання відбувається за рахунок стиснення суміші та свічок розжарення.

Система мастила як зрозуміло з назви служить для мастила деталей, що труться, знижуючи тим самим їх знос, збільшуючи термін їх служби і відводячи тим самим від їх поверхонь температуру. Охолодження поверхонь і деталей, що нагріваються, забезпечує система охолодження, вона відводить температуру за допомогою охолоджуючої рідини по своїх каналах, яка проходячи через радіатор - охолоджується і повторює цикл. Система випуску забезпечує виведення відпрацьованих газів з циліндрів ДВС за допомогою , яка входить до складу цієї системи, знижує шум викидів газів, що супроводжується, і їх токсичність.

Система керування двигуном (в сучасних моделяхза це відповідає електронний блок управління (ЕБУ) або бортовий комп'ютер) необхідна для електронного управління всіма вищеописаними системами та забезпечення їхньої синхронності.

Як працює двигун внутрішнього згоряння?

Принцип роботи ДВС базується на ефект теплового розширення газів, яке виникає під час згоряння паливно-повітряної суміші, за рахунок чого здійснюється рух поршня в циліндрі. Робочий цикл двигуна внутрішнього згоряння відбувається за два обороти колінвала і складається з чотирьох тактів, звідси і назва – чотиритактний двигун.

1. Перший такт – впуск.
2. Другий – стиск.
3. Третій – робочий хід.
4. Четвертий – випуск.

Під час перших двох тактів - впуску та робочого такту, рухається вниз, за ​​два інших стиск та випуск – поршень йде вгору. Робочий цикл кожного з циліндрів налаштований таким чином, щоб не збігатися по фазах, це необхідно для того, щоб забезпечити рівномірність роботи двигуна внутрішнього згоряння. Є у світі та інші двигуни, робочий цикл яких відбувається всього за два такти – стиск та робочий хід, цей двигун називається двотактним.

На такті впуску паливна система і впускна утворюють паливно-повітряну суміш, яка утворюється у колекторі впускного або безпосередньо в камері згоряння (все залежить від типу конструкції). У впускному колекторі у випадку з центральним та розподіленим упорскуванням бензинових ДВЗ. У камері згоряння у випадку з безпосереднім упорскуванням у бензинових та дизельних моторах. Паливно-повітряна суміш або повітря під час відкриття впускних клапанів ГРМ подається в камеру згоряння за рахунок розряджання, яке виникає під час руху поршня вниз.

Впускні клапани закриваються на такті стиснення, після чого паливно-повітряна суміш циліндрів двигуна стискається. Під час такту "робочий хід" суміш займається примусово або самозаймається. Після загоряння в камері виникає великий тиск, який створюють гази, цей тиск впливає на поршень, якому нічого не залишається, як почати рухатися вниз. Цей рух поршня в тісному контакті з кривошипно-шатунним механізмом надають руху колінчастий вал, який у свою чергу утворює крутний момент, що приводить колеса автомобіля в рух.

Такт "випуск", після чого відпрацьовані гази звільняють камеру згоряння, а після і випускну систему, йдучи охолодженими та частково очищеними в атмосферу.

Коротке резюме

Після того, як ми розглянули принцип роботи двигуна внутрішнього згорянняможна зрозуміти чому ДВС має низький ККД, який становить приблизно 40%. У той час як в одному циліндрі відбувається корисна дія, інші циліндри грубо кажучи не діють, забезпечуючи роботу першими тактами: впуск, стиснення, випуск.

На цьому у мене все, сподіваюся вам все зрозуміло, після прочитання цієї статті ви легко зможете відповісти на питання, що таке ДВЗ і як влаштований двигун внутрішнього згоряння. Дякую за увагу!

В даний час двигун внутрішнього згоряння є основним видом автомобільного двигуна. Двигуном внутрішнього згоряння (скорочене найменування – ДВЗ) називається теплова машина, що перетворює хімічну енергію палива в механічну роботу.

Розрізняють такі основні типи двигунів внутрішнього згоряння: поршневий, роторно-поршневий та газотурбінний. З представлених типів двигунів найпоширенішим є поршневий ДВС, тому пристрій та принцип роботи розглянуті на його прикладі.

Перевагамипоршневого двигуна внутрішнього згоряння, що забезпечили його широке застосуванняє: автономність, універсальність (поєднання з різними споживачами), невисока вартість, компактність, мала маса, можливість швидкого запуску, багатопаливність.

Разом з тим, двигуни внутрішнього згоряння мають низку суттєвих недоліків, до яких належать: високий рівеньшуму, велика частота обертання колінчастого валу, токсичність відпрацьованих газів, невисокий ресурс, низький коефіцієнткорисної дії.

Залежно від виду застосовуваного палива розрізняють бензинові та дизельні двигуни. Альтернативними видами палива, що використовуються в двигунах внутрішнього згоряння, є природний газ, спиртові палива - метанол та етанол, водень.

Водневий двигунз погляду екології перспективним, т.к. не створює шкідливих викидів. Поряд із ДВС водень використовується для створення електричної енергіїв паливних елементахавтомобілів.

Пристрій двигуна внутрішнього згоряння

Поршневий двигун внутрішнього згоряння включає корпус, два механізми (кривошипно-шатунний та газорозподільний) та ряд систем (впускну, паливну, запалювання, мастила, охолодження, випускну та систему управління).

Корпус двигуна поєднує блок циліндрів та головку блоку циліндрів. Кривошипно-шатунний механізм перетворює зворотно-поступальний рух поршня у обертальний рух колінчастого валу. Газорозподільний механізм забезпечує своєчасну подачу в циліндри повітря або паливно-повітряної суміші та випуск відпрацьованих газів.

Система керування двигуном забезпечує електронне керуванняроботою систем двигуна внутрішнього згоряння.

Робота двигуна внутрішнього згоряння

Принцип роботи ДВС заснований на ефект теплового розширення газів, що виникає при згорянні паливно-повітряної суміші і забезпечує переміщення поршня в циліндрі.

Робота поршневого ДВЗздійснюється циклічно. Кожен робочий цикл відбувається за два обороти колінчастого валу і включає чотири такти (чотиритактний двигун): впуск, стиск, робочий хід та випуск.

Під час тактів впуск та робочий хід відбувається рух поршня вниз, а тактів стиснення та випуск – вгору. Робочі цикли у кожному з циліндрів двигуна не збігаються по фазі, що досягається рівномірність роботи ДВС. У деяких конструкціях двигунів внутрішнього згоряння робочий цикл реалізується за два такти – стиск та робочий хід (двотактний двигун).

На такті впусквпускна та паливна системи забезпечують утворення паливно-повітряної суміші. Залежно від конструкції суміш утворюється у впускному колекторі (центральний та розподілене упорскуваннябензинових двигунів) або безпосередньо в камері згоряння (безпосереднє упорскування бензинових двигунів, упорскування дизельних двигунів). При відкритті впускних клапанів газорозподільного механізму повітря або паливно-повітряна суміш за рахунок розрядження, що виникає під час руху поршня вниз, подається в камеру згоряння.

На такті стисненнявпускні клапани закриваються, і паливно-повітряна суміш стискується в циліндрах двигуна.

Такт робочий хідсупроводжується займанням паливно-повітряної суміші (примусове або самозаймання). Внаслідок займання утворюється велика кількість газів, які тиснуть на поршень і змушують його рухатися вниз. Рух поршня через кривошипно-шатунний механізмперетворюється на обертальний рух колінчастого валу, яке потім використовується для руху автомобіля.

При такті випусквідкриваються випускні клапани газорозподільного механізму, і гази, що відпрацювали, видаляються з циліндрів у випускну систему, де проводиться їх очищення, охолодження і зниження шуму. Далі гази надходять до атмосфери.

Розглянутий принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння дозволяє зрозуміти, чому ДВЗ має невеликий коефіцієнт корисної дії – близько 40%. У конкретний момент часу зазвичай тільки в одному циліндрі відбувається корисна робота, У інших – що забезпечують такти: впуск, стиск, випуск.

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

Двигун внутрішнього згоряння має пристрій та принцип роботи, здатний забезпечувати високу потужністьі довготривалий періодексплуатації - від користувача потрібно лише мінімально необхідне обслуговуваннята своєчасний дрібний ремонт.

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

До складу двигуна автомобіля входить ряд вузлів, що мають важливе значенняі забезпечують виконання робочих функцій всієї системи.

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

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

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

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

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

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

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

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

Принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Варіанти конструкцій внутрішнього двигуна

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

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

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

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

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

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

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

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

Характеристики двигунів різняться у межах, попри те. Що принцип внутрішнього згоряння палива залишається незмінним. Так розробникам вдається задовольняти потреби покупців та реалізовувати проекти щодо покращення роботи автомобілів загалом.

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

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

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

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

Ось уже близько ста років усюди у світі основним силовим агрегатомна автомобілях та мотоциклах, тракторах та комбайнах, іншій техніці є двигун внутрішнього згоряння. Прийшовши на початку ХХ століття на зміну двигунам зовнішнього згоряння(паровим), він і у віці двадцять першому залишається найбільш економічно ефективним виглядомдвигуна. У цій статті ми докладно розглянемо пристрій, принцип роботи різних видівДВС та його основних допоміжних систем.

Визначення та загальні особливості роботи ДВС

Головна особливість будь-якого двигуна внутрішнього згоряння полягає в тому, що паливо займається безпосередньо всередині його робочої камери, а не додаткових зовнішніх носіїв. У процесі роботи хімічна та теплова енергія від згоряння палива перетворюється на механічну роботу. Принцип роботи ДВС заснований на фізичному ефекті теплового розширення газів, що утворюється у процесі згоряння паливно-повітряної суміші під тиском усередині циліндрів двигуна.

Класифікація двигунів внутрішнього згоряння

У процесі еволюції ДВС виділилися такі типи даних моторів, що довели свою ефективність:

• Поршневідвигун внутрішнього згорання. Вони робоча камера перебуває усередині циліндрів, а теплова енергія перетворюється на механічну роботу у вигляді кривошипно-шатунного механізму, що передає енергію руху на колінчастий вал. Поршневі двигуниділяться, у свою чергу, на
• карбюраторні, В яких повітряно-паливна суміш формується в карбюраторі, впорскується в циліндр і займається там іскрою від свічки запалювання;

• інжекторні, в яких суміш подається безпосередньо в впускний колектор, через спеціальні форсунки, під контролем електронного блокууправління, а також займається за допомогою свічки;
• дизельні, В яких займання повітряно-паливної суміші відбувається без свічки, за допомогою стиснення повітря, яке від тиску нагрівається від температури, що перевищує температуру горіння, а паливо впорскується в циліндри через форсунки.
• Роторно-поршневідвигун внутрішнього згорання. У моторах даного типутеплова енергія перетворюється на механічну роботу за допомогою обертання робочими газами ротора спеціальної форми та профілю. Ротор рухається «планетарною траєкторією» всередині робочої камери, що має форму «вісімки», і виконує функції як поршня, так і ГРМ (газорозподільного механізму), і колінчастого валу.
• Газотурбіннідвигун внутрішнього згорання. У цих моторах перетворення теплової енергії в механічну роботу здійснюється за допомогою обертання ротора зі спеціальними клиноподібними лопатками, що приводить в рух вал турбіни.

Найбільш надійними, невибагливими, економічними в плані витрачання палива та необхідності в регулярному техобслуговуванні є поршневі двигуни.

Техніку з іншими видами ДВС можна вносити до Червоної книги. В наш час автомобілі з роторно-поршневими двигунамиробить тільки "Mazda". Досвідчену серію автомашин з газотурбінним двигуном випускав «Chrysler», але це було в 60-х роках, і більше до цього питання ніхто з автовиробників не повертався. У СРСР газотурбінними двигунамиоснащувалися танки "Т-80" і десантні кораблі "Зубр", але надалі вирішено було відмовитися від такого типу моторів. У зв'язку з цим, докладно зупинимося на поршневих двигунах внутрішнього згоряння, що «завоювали світове панування».

Корпус двигуна поєднує в єдиний організм:

• блок циліндрів, усередині камер згоряння яких займається паливно-повітряна суміш, а гази від цього згоряння наводять у рух поршні;
• кривошипно-шатунний механізм, що передає енергію руху на колінчастий вал;
• газорозподільчий механізм, який покликаний забезпечувати своєчасне відкриття/закриття клапанів для впуску/випуску горючої суміші та відпрацьованих газів;
• система подачі («уприскування») та займання («запалювання») паливно-повітряної суміші;
• система видалення продуктів горіння (вихлопних газів).

Чотирьохтактний двигун внутрішнього згоряння в розрізі

При пуску двигуна в його циліндри через впускні клапани впорскується повітряно-паливна суміш і запалюється там від свічки іскри запалювання. При згорянні та тепловому розширенні газів від надлишкового тискупоршень починає рухатися, передаючи механічну роботу на обертання коленвала.

Робота поршневого двигуна внутрішнього згоряння здійснюється циклічно. Ці цикли повторюються з частотою кілька сотень разів на хвилину. Це забезпечує безперервне поступальне обертання колінчастого валу, що виходить з двигуна.

Визначимося у термінології. Такт - це робочий процес, що відбувається в двигуні за один хід поршня, точніше, за його рух в одному напрямку, вгору або вниз. Цикл - це сукупність тактів, що повторюються певної послідовності. За кількістю тактів у межах одного робітника циклу ДВЗподіляються на двотактні (цикл здійснюється за один оборот коленвала і два ходи поршня) і чотиритактні (за два обороти колінвала і чотири ходи поршня). При цьому, як у тих, так і в інших двигунах, робочий процес йде за таким планом: впуск; стиск; згоряння; розширення та випуск.

Принципи роботи ДВС

- Принцип роботи двотактного двигуна

Коли відбувається запуск двигуна, поршень, що захоплюється поворотом колінчастого валу, починає рухатися. Як тільки він досягає своєї нижньої мертвої точки (НМТ) і переходить до руху вгору, камеру згоряння циліндра подається паливно-повітряну суміш.

У своєму русі вгору поршень стискає її. У момент досягнення поршнем його верхньої мертвої точки (ВМТ) іскра від свічки електронного запалюваннязаймає паливно-повітряну суміш. Миттєво розширюючись, пари палива, що горить, стрімко штовхають поршень назад до нижньої. мертвою точкою.

У цей час відкривається випускний клапанчерез який розжарені вихлопні газивидаляються з камери згоряння. Знову пройшовши НМТ, поршень відновлює свій рух до ВМТ. За цей час колінчастий вал здійснює один оберт.

При новому русі поршня знову відкривається канал впуску паливно-повітряної суміші, яка заміщає весь обсяг відпрацьованих газів, що вийшли, і весь процес повторюється заново. Зважаючи на те, що робота поршня в подібних моторах обмежується двома тактами, він робить набагато менше, ніж у чотиритактний двигун, кількість рухів за певну одиницю часу Мінімізуються втрати на тертя. Однак виділяється велика теплова енергія, і двотактні двигуни швидше та сильніше гріються.

У двотактних двигунах поршень замінює собою клапанний механізмгазорозподілу, в ході свого руху в певні моменти відкриваючи та закриваючи робочі отвори впуску та випуску в циліндрі. Найгірший, у порівнянні з чотиритактним двигуном, газообмін є головним недоліком двотактної. системи ДВС. У момент видалення вихлопних газів втрачається певний відсоток як робочої речовини, а й потужності.

Сферами практичного застосування двотактних двигуніввнутрішнього згоряння стали мопеди та моторолери; човнові мотори, газонокосарки, бензопили тощо. малопотужна техніка.

Даних недоліків позбавлені чотиритактні ДВС, які, різних варіантах, і встановлюються на практично всі сучасні автомобілі, трактори та іншу техніку. Вони впуск/ випуск горючої суміші/вихлопних газів здійснюються як окремих робочих процесів, а чи не поєднані зі стиском і розширенням, як і двухтактных. За допомогою газорозподільного механізму забезпечується механічна синхронність роботи впускних та випускних клапанів із оборотами коленвала. У чотиритактному двигуні впорскування паливно-повітряної суміші відбувається тільки післяповного видалення

Процес роботи двигуна внутрішнього згоряння

Кожен такт роботи становить один хід поршня в межах від верхньої до нижньої мертвих точок. При цьому двигун проходить через наступні фази роботи:

• Такт перший, впуск. Поршень здійснює рух від верхньої до нижньої мертвої точки. У цей час усередині циліндра виникає розрядження, що відкривається впускний клапані надходить паливно-повітряна суміш. На завершення впуску тиск у порожнині циліндра становить у межах від 0,07 до 0,095 МПа; температура – ​​від 80 до 120 градусів Цельсія.
• Такт другий, стиск. При русі поршня від нижньої до верхньої мертвої точки і закритих впускний і випускний клапан відбувається стиснення горючої суміші в порожнині циліндра. Цей процес супроводжується підвищенням тиску до 1,2-1,7 МПа, а температури – до 300-400 градусів Цельсія.
• Такт третій, розширення. Паливно-повітряна суміш спалахує. Це супроводжується виділенням значної кількості теплової енергії. Температура в порожнині циліндра різко зростає до 2,5 тисячі градусів за Цельсієм. Під тиском поршень швидко рухається до своєї нижньої мертвої точки. Показник тиску становить від 4 до 6 Мпа.
• Такт четвертий, випуск. Під час зворотного руху поршня до верхньої мертвої точки відкривається випускний клапан, через який вихлопні гази виштовхуються з циліндра у випускний трубопровід, а потім і в навколишнє середовище. Показники тиск у завершальній стадії циклу становлять 0,1-0,12 МПа; температури – 600-900 градусів за Цельсієм.

Допоміжні системи двигуна внутрішнього згоряння

Система запалювання є частиною електрообладнання машини та призначена для забезпечення іскри, що займає паливно-повітряну суміш у робочій камері циліндра. Складовими частинамисистеми запалення є:

• Джерело живлення. Під час запуску двигуна таким є акумуляторна батарея, а під час його роботи – генератор.
• Вмикач або замок запалювання. Це раніше механічне, а в Останніми рокамивсе частіше електричне контактний пристрійдля подачі напруги.
• Накопичувач енергії. Котушка, або автотрансформатор – вузол, призначений для накопичення та перетворення енергії, достатньої для виникнення потрібного розряду між електродами свічки запалювання.
• Розподільник запалювання (трамблер). Пристрій, призначений для розподілу імпульсу високої напругипо дротах, що ведуть до свічок кожного з циліндрів.

Система запалення ДВЗ

- Впускна система

Система впуску ДВЗ призначена длябезперебійний подачі в двигунатмосферного повітря,для його змішування з паливом та приготування горючої суміші. Слід зазначити, що в карбюраторних двигунахминулого впускна система складається з повітроводу та повітряного фільтра. І все. До складу впускної системи сучасних автомобілів, трактори та інша техніка входять:

• Повітрозабірник. Є патрубком зручним для кожного конкретного двигунаформи. Через нього атмосферне повітря всмоктується всередину двигуна, за допомогою різниці в показниках тиску в атмосфері та двигуні, де при русі поршнів виникає розрідження.
• Повітряний фільтр. Це видатковий матеріал, призначений для очищення повітря, що надходить в мотор від пилу і твердих частинок, їх затримки на фільтрі.
• Дросельна заслінка. Повітряний клапан призначений для регулювання подачі потрібної кількостіповітря. Механічно вона активується натисканням на педаль газу, а в сучасної техніки- За допомогою електроніки.
• Впускний колектор. Розподіл потік повітря по циліндрах мотора. Для надання повітряному потоку потрібного розподілу використовуються спеціальні впускні заслінки та вакуумний підсилювач.

Паливна система, або система харчування ДВС, «Відповідає» за безперебійну подачу пальногодля утворення паливно-повітряної суміші До складу паливної системи входять:

• Паливний бак- ємність для зберігання бензину або дизпалива, із пристроєм для забору пального (насосом).
• Паливопроводи- комплекс трубок і шлангів, якими до двигуна надходить його «їжа».
• Пристрій сумішоутворення, тобто карбюратор або інжектор- спеціальний механізм для приготування паливно-повітряної суміші та її упорскування в ДВЗ.
• Електронний блок керування(ЕБУ) сумішоутворенням та упорскуванням - в інжекторних двигунах цей пристрій «відповідає» за синхронну і ефективну роботуза освітою та подачею горючої суміші в мотор.
• Паливний насос - електричний пристрійдля нагнітання бензину чи солярки у паливопровід.
• Паливний фільтр – витратний матеріал для додаткового очищення палива в процесі його транспортування від бака до двигуна.

Схема паливної системи ДВЗ

- Система змазки

Призначення системи мастила ДВС -зменшення сили тертята її руйнівного впливу на деталі; відведеннячастини зайвого тепла; видаленняпродуктів нагару та зносу; захистметалу від корозії. Система мастила ДВС включає в себе:

• Піддон картера- резервуар для зберігання моторної олії. Рівень олії в піддоні контролюється не лише спеціальним щупом, а й датчиком.
• Масляний насос- хитає масло з піддону і подає його до потрібних деталей двигуна через спеціальні просвердлені канали-магістралі. Під дією сили тяжіння олія стікає зі змащених деталей вниз, назад у піддон картера, накопичується там, і цикл мастила повторюється знову.
• Масляний фільтрзатримує та видаляє з моторного масла тверді частинки, що утворюються з нагару та продуктів зносу деталей. Фільтруючий елемент завжди змінюється на новий разом із кожною заміною моторного масла.
• Масляний радіаторпризначений для охолодження моторної олії, за допомогою рідини із системи охолодження двигуна.

Вихлопна система ДВЗ служить для видаленнявідпрацьованих газіві зменшення шумностіроботи двигуна. У сучасній техніці вихлопна системаскладається з наступних деталей (по порядку виходу відпрацьованих газів з двигуна):

• Випускний колектор.Це система труб із жароміцного чавуну, яка приймає розжарені відпрацьовані гази, гасить їх первинний коливальний процес і відправляє далі, у приймальну трубу.
• Приймальна труба- вигнутий газовідведення з вогнестійкого металу, що в народі називається «штанами».
• Резонатор, або, кажучи народною мовою, «банку» глушника - ємність, у якій відбувається поділ вихлопних газів та зниження їхньої швидкості.
• Каталізатор- пристрій, призначений для очищення вихлопних газів та їх нейтрадизації.
• Глушник- ємність з комплексом спеціальних перегородок, призначених для багаторазової зміни напрямку руху потоку газів і, відповідно, їхньої шумності.

Вихлопна система ДВЗ

- Система охолодження

Якщо на мопедах, моторолерах та недорогих мотоциклах досі застосовується повітряна системаохолодження двигуна - зустрічним потоком повітря, то більш потужної техніки її, зрозуміло, недостатньо. Тут працює рідинна системаохолодження, призначена для забирання зайвого теплау мотора та зниження теплових навантаженьйого деталі.

• РадіаторСистема охолодження служить для віддачі надлишкового тепла в навколишнє середовище. Він складається з великої кількості вигнутих алюмінієвих трубок з ребрами для додаткової тепловіддачі.
• Вентиляторпризначений для посилення охолодного ефекту на радіатор від зустрічного потоку повітря.
• Водяний насос(Помпа) - «ганяє» охолодну рідину по «малому» і «великому» колах, забезпечуючи її циркуляцію через двигун і радіатор.
• Термостат- спеціальний клапан, що забезпечує оптимальну температуру охолоджуючої рідини шляхом запуску її «малого кола», минаючи радіатор (при холодному двигуні) і по «великому колу», через радіатор - при прогрітому двигуні.

Злагоджена робота даних допоміжних систем забезпечує максимальну віддачу від двигуна внутрішнього згоряння та його надійність.

На закінчення необхідно відзначити, що в найближчому майбутньому не передбачається появи гідних конкурентів двигуну внутрішнього згоряння. Є всі підстави стверджувати, що у своєму сучасному, вдосконаленому вигляді він ще кілька десятиліть залишиться панівним видом мотора у всіх галузях світової економіки.

На наших дорогах найчастіше можна зустріти автомобілі, що споживають бензин та дизельне паливо. Час електрокарів поки не настав. Тому розглянемо принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ). відмінною рисоюйого є перетворення енергії вибуху на механічну енергію.

Працюючи з бензиновими силовими установками розрізняють кілька способів формування паливної суміші. В одному випадку це відбувається в карбюраторі, а потім все це подається в циліндри двигуна. В іншому випадку бензин через спеціальні форсунки (інжектори) упорскується безпосередньо в колектор або камеру згоряння.

Для розуміння роботи ДВС необхідно знати, що є кілька типів сучасних моторів, які довели свою ефективність у роботі:

• бензинові двигуни;
• двигуни, які споживають дизельне паливо;
• газові установки;
• газодизельні пристрої;
• роторні варіанти.

Принцип роботи ДВЗ цих типів практично однаковий.

Такти ДВС

У кожному є паливо, яке вибухаючи в камері згоряння, розширюється та штовхає поршень, встановлений на колінчастому валу. Далі це обертання за допомогою додаткових механізмівта вузлів передається на колеса автомобіля.

Як приклад будемо розглядати бензиновий чотиритактний мотор, оскільки саме він є найпоширенішим варіантом силової установкиу машинах на наших дорогах.

Так ти:

1. відкривається впускний отвір та відбувається заповнення камери згоряння підготовленою паливною сумішшю
2. відбувається герметизація камери та зменшення її об'єму в такті стиснення
3. вибухає суміш і виштовхує поршень, який отримує імпульс механічної енергії
4. камера згоряння звільняється від продуктів горіння

У кожному з цих етапів роботи ДВС закладена своя, відбувається кілька одночасних процесів. У першому випадку поршень знаходиться в самій нижній позиції, при цьому відкриті всі клапани, що впускають паливо. Наступний етап починається з повного закриття всіх отворів та переміщення поршня у максимальну верхню позицію. При цьому все стискується.

Досягши знову крайньої верхньої позиції поршня, на свічку надходить напруга, і вона створює іскру, запалюючи суміш для вибуху. Сила цього вибуху штовхає поршень вниз, а в цей час відкриваються випускні отвори та камера очищається від залишків газу. Потім усе повторюється.

Робота карбюратора

Формування паливної суміші у машинах першої половини минулого століття відбувалося за допомогою карбюратора. Щоб зрозуміти, як працює двигун внутрішнього згоряння, потрібно знати, що автомобільні інженери сконструювали паливну системутак, що в камеру згоряння подавали вже підготовлену суміш.

Пристрій карбюратора

Її формуванням займався карбюратор. Він у потрібних співвідношеннях перемішував бензин та повітря і відправляв це все до циліндрів.Така відносна простота конструкції системи дозволяла йому довгий час залишатися незамінною частиною. бензинових агрегатів. Але пізніше його недоліки стали переважати над достоїнствами і не забезпечувати підвищених вимог до автомобілів в цілому.

Недоліки карбюраторних систем:

• немає можливості забезпечувати економні режимипри раптові змінирежимів їзди;
• перевищення лімітів шкідливих речовину вихлопних газах;
• низька потужність автомобілів через невідповідність підготовленої суміші стану автомобіля.

Компенсувати ці недоліки спробували прямою подачею бензину через інжектори.

Робота інжекторних двигунів

Принцип роботи інжекторного двигунаполягає в безпосередньому упорскуваннібензину у впускний колектор або камеру згоряння. Візуально все схоже з роботою дизельної установкиколи подача виконується дозовано і тільки в циліндр.Різниця лише в тому, що інжекторні агрегати мають свічки для підпалювання.

Конструкція інжектора

Етапи роботи бензинових моторівз прямим упорскуванням не відрізняються від карбюраторного варіанта. Різниця лише у місці формування суміші.

За рахунок цього варіанту конструкції забезпечуються переваги таких двигунів:

• збільшення потужності до 10% при подібних технічні характеристикиз карбюраторним;
• помітна економія бензину;
• поліпшення екологічних показників викидів.

Але за таких переваг є і недоліки.Основними є обслуговування, ремонтопридатність та налаштування. На відміну від карбюраторів, які можна самостійно розібрати, зібрати та відрегулювати, інжектори вимагають спеціального дорогого обладнання та встановленого великого числа різних датчиків в автомобілі.

Способи упорскування палива

У ході еволюції подачі палива у двигун відбувалося постійне зближення цього процесу з камерою згоряння. У найбільш сучасних ДВСсталося злиття точки подачі бензину та місця згоряння. Тепер суміш формується не в карбюраторі чи впускному колекторі, а впорскується в камеру напряму.Розглянемо всі варіанти інжекторних пристроїв.

Одноточковий варіант упорскування

Найбільш простий варіант конструкції виглядає як упорскування палива через одну форсунку у впускний колектор. Різниця з карбюратором у тому, що останній подає готову суміш. В інжекторному варіанті відбувається подача палива через форсунку.Вигода полягає у отриманні економії при витраті.

Моноточковий варіант подачі палива

Такий спосіб також формує суміш поза камерою, але тут задіяні датчики, які забезпечують подачу безпосередньо до кожного циліндра через колектор впускний. Це економічніший варіант використання палива.

Пряме впорскування в камеру

Цей варіант поки що найбільш ефективно використовує можливості інжекторної конструкції. Паливо безпосередньо розпорошується в камері. За рахунок цього знижується рівень шкідливих вихлопів, і автомобіль отримує, крім більшої економії бензину, збільшену потужність.

Збільшений ступінь надійності системи знижує негативний фактор, Що стосується обслуговування. Але такі пристрої потребують якісного палива.