Как устроен двигатель внутреннего сгорания подробно: Устройство и теория двигателей внутреннего сгорания авто (подробно) — Автоблог 24premier.ru

Содержание

Как работает двигатель внутреннего сгорания [простым языком]

Что такое цилиндры, турбонаддув, как расшифровывать характеристики двигателя без технической документации

Двигатель внутреннего сгорания работает за счет сжигания бензина и дизельного топлива. Независимо от вида топлива, на котором работает движок, принципы его работы, термины и названия запчастей одинаковы.

Как работает?

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания похож на принцип работы насоса: на одном конце в него втягивается воздух и воспламеняется (внутреннее сгорание), затем, через выхлопную трубу вытесняются отработанные (выхлопные) газы. Движок преобразует энергию сгорания в механическую энергию для движения машины. Детальная работа «сердца машины» разобрана здесь, а в этой статье обсудим из чего состоит мотор машины и как устроен.

Для описания размера и мощности мотора автомобиля пользуются устоявшимися терминами и маркерами. Правда, не разобравшись в каждом, не сообразишь, что они означают. Если не до конца понимаете, что собой представляет 1,8-литровый, 4-цилиндровый, V-образный двигатель на 20 клапанов и с турбонаддувом эта статья для вас.

Что означает «1,8-литровый»?

Значение «1,8-литровый», «2-х литровый», «3-х литровый» указывает на объем движка. Объем двигателя влияет на объем воздуха, который тот может переработать в течение одного цикла. Эта величина обычно отображается в литрах или в кубических сантиметрах, в зависимости от производителя, но измерение в сантиметрах встречается крайне редко.

Чем больший объем мотора, тем больше он производит энергии. Больше энергии — больше расход топлива. Правда, инженеры автоконцернов пытаются сломать этот стереотип. О том, как им это удается, читайте в статье журнала Zap-Online.ru: «Топ 10 улучшений в конструкции мотора автомобиля».

Характеристика «4-цилиндровый» означает количество цилиндров в движке

Цилиндром называют камеру двигателя цилиндрической формы, в которой смешиваются и сгорают воздух, и топливо.

Каждая такая камера считается одним цилиндром. Чем больше цилиндров, тем больше мощность автомобиля и расход топлива. Для экономии топлива, некоторые современные 8-цилиндровые движки разработаны так, чтобы цилиндры оставались закрытыми, когда их работа не принципиально важна. Эта технология применена в последних моделях Mercedes. На светофоре движок будет работать на холостом ходу, отключив 6 цилиндров и оставив в работе 2, чтобы машина не заглохла. Движок будет смешивать топливо и воздух в двух цилиндрах вместо восьми, перекрыв подачу бензина или солярки в ненужные.

Также будет и на загородной трассе, где водитель, включив круиз-контроль, двигается с одной скоростью до 90 км/ч.

V-образный или рядный двигатель означает угол расположения цилиндров друг к другу — это называется конфигурация мотора

У автомобильных моторов бывают разные конфигурации: разные расположения цилиндров по отношению друг к другу. Размещение цилиндров в один ряд создает «линию» двигателя: 4-рядный– 4 цилиндра в линию, или 6-рядный — 6 цилиндров и т. д. —это общая и простая конфигурация классической силовой установки внутреннего сгорания.

Когда цилиндры расположены противоположно друг другу в угловых блоках, они имеют вид латинской буквы «V». Цифра, следующая за этим символом, опять-таки, обозначает количество цилиндров в одном ряду, например: V-4, V-6, V-8 и т.д.

Три блока цилиндров располагают в форме латинской буквы «W». По количеству цилиндров в одном ряду различают движки W-8, W-12 или W-16. От конфигурации цилиндров зависит физический размер движка и то, как ровно он работает. V – образная форма облегчает ход цилиндров, т.к. сила тяжести распределяется под наклоном, а не вертикально, как на обычных автомобильных моторах. Все эти разработки стали результатом тщательнейших испытаний, которые привели к совершенствованию внутреннего КПД (коэффициента полезного действия) мотора и к его экономичности.

Клапаны

Воздух входит в цилиндры и выходит из них через клапаны, работающие по принципу работы клапанов сердца. Раньше цилиндры имели только два клапана: один для воздуха, который поступает в цилиндр, второй — для выхода отработанных газов. Современные двигатели имеют по три, четыре и даже пять клапанов в каждом цилиндре, что более эффективно перемещает воздух по двигателю, увеличивает мощность автомобиля и сокращает расход топлива. Обычно автопроизводители сообщают общее число клапанов в движке. Разделите это число на количество цилиндров и узнаете, сколько клапанов в каждом из них.

Наддув и турбонаддув

Нагнетание воздуха в двигатель под давлением называется «принудительная индукция». Нагнетанием воздуха можно резко увеличить мощность автомобиля. Наддув работает на ременном приводе от мотора автомобиля и разработан, чтобы немедленно давать дополнительную мощность, когда отработанный газ выходит из движка. Турбонаддув приводится в действие выхлопными газами и требует меньших затрат мощности самого двигателя, что делает его более экономным, чем просто наддув. При этом у турбонаддува реакция на дроссель гораздо медленнее. Еще есть электрический турбонаддув, о нем подробно писали здесь, различия с классическим незначительные. Хотя при увеличении скорости наддувом и турбонаддувом сжигается больше топлива — они позволяют маленьким экономным моторам показывать те же результаты, что и их более большие собратья.

Остались вопросы по терминологии принципам работы мотора автомобиля? Задавайте их в комментариях, будем рады ответить.

Как устроен и как работает автомобиль?

Схема передачи энергии в автомобиле

Можно дать такое определение автомобилю: это механическое устройство, которое освобождает скрытую энергию бензина и, управляя освобожденной энергией, использует ее для вращения колес. Бензиновое топливо по очереди впрыскивается в каждый из цилиндров двигателя (рисунок выше), и там оно сгорает. Освобождающаяся при сгорании энергия двигает поршень цилиндра. Поршень идет вниз цилиндра как кулак, когда мы просовываем руку в рукав, и через коленчатый вал при помощи механизма сцепления передает, энергию в коробку передач.

После коробки передач энергия вращательного движения переходит на ведущий вал. Он вращается вместе с механизмом дифференциала. А дифференциал не только передает энергию ведущим колесным осям, установленным перпендикулярно ведущему валу, но и позволяет левому и правому колесу вращаться с разной скоростью, если это необходимо. Например, когда автомобиль движется на повороте.

Цикл работы двигателя внутреннего сгорания

Во время впуска топлива поршень идет вниз и в цилиндр втягивается смесь паров бензина и воздуха. Затем поршень поднимается — смесь сжимается. На свече зажигания появляется искра — топливная смесь воспламеняется, сгорает, — и высвободившаяся при сгорании энергия заставляет поршень идти вниз. В последнем, четвертом такте движения поршень снова поднимается и выталкивает отработавшие газы через выпускной клапан.

Образование горючей смеси

Схема зажигания

Акселератор помогает карбюратору приготовить нужное в данный момент количество топливной смеси, которая состоит из паров бензина и воздуха. Затем эта смесь втягивается в цилиндры и там воспламеняется при помощи свеч зажигания

Механизм управления двумя неодинаковыми движениями

Для того чтобы автомобиль мог плавно двигаться на поворотах, его колеса на внешней стороне колеи должны двигаться быстрее и проходить большее расстояние, чем колеса на внутренней стороне колеи. Такое возможно благодаря наличию в автомобиле механизма, который называется дифференциалом. Он представляет собой хитрый набор механических передач с зубчатыми колесами и шестеренками, которые соединяют ведущий вал с осями задних колес так, что каждое колесо может вращаться с нужной ему скоростью.

Блок дисциплин «Двигатели внутреннего сгорания»

Методические материалы для студентов специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок»

Вентили терморегулирующие: 22ТРВВ-6,3; 22ТРВВ-10; 22ТРВВ-16; 22ТРВВ-25; 22ТРВВ-40; 22ТРВВ-63; 22ТРВВ-100; 22ТРВВ-160; 22ТРВН-6,3; 22ТРВН-10; 22ТРВН-16; 22ТРВН-25; 22ТРВН-40; 22ТРВН-63. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ПАСПОРТ 4Г.2.574.097 скачать (628.1 КБ)

Конструкция и расчет одноступенчатой парокомпрессорной холодильной машины. Методические указания к практическим занятиям. Часть 1. скачать (5.9 МБ)

Конструкция и расчет одноступенчатой парокомпрессорной холодильной машины. Методические указания к практическим занятиям. Часть 2 скачать (2.4 МБ)

Методические указания к контрольной работе по дисциплине «Теория и устройство судна» для студентов заочной формы обучения скачать (505.5 КБ)

Определение оптимальных сроков технического обслуживания для предупреждения отказов. Методическое указание по выполнению лабораторной работы №3 скачать (347.0 КБ)

Основы теории надежности и диагностики. Методическое указание по выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения скачать (507.2 КБ)

Остойчивость судна. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория и устройство судна» для студентов III курса скачать (430.2 КБ)

Программа для расчета движительного комплекса винтового судна. Установщик программы для проверки расчета движительного комплекса винтового судна при выполнении курсовой работы по дисциплине «Теория и устройство судна» для студентов III курса скачать (2.8 МБ)

Проектирование судового парового котла. Методическое указание к курсовому проектированию для студентов IV курса скачать (882.3 КБ)

Расчет движительного комплекса винтового судна. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория и устройство судна» для студентов III курса скачать (835.2 КБ)

Расчет судовых вспомогательных механизмов и систем. Методические указания по выполнению курсовой работы и практических занятий по курсу «Судовые вспомогательные механизмы, системы, устройства и их эксплуатация» скачать (365. 2 КБ)

Реле давления РДК-57. Техническое описание и инструкция по эксплуатации АЖХ.4.576.000.ТО скачать (617.7 КБ)

Реле уровня полупроводниковое ПРУ-5М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации скачать (1.1 МБ)

Реле частоты вращения РС.3М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 4.547.009 ТО скачать (1.8 МБ)

Судовые турбомашины и их эксплуатация. Методические указания к выполнению расчетной работы скачать (820.2 КБ)

Тепловой расчет рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания. Методическое указание к курсовой работе по судовым ДВС скачать (1.5 МБ)

Устройство и работа элементов судовой автоматики. Методическое указание по выполнению лабораторных работ по курсу «Основы автоматики» для студентов всех форм обучения скачать (2.4 МБ)

Устройство судового дизеля. Методические указания к лабораторным работам скачать (479. 5 КБ)

Эксплуатационно-экономический расчет рейса судна. Методическое указание к курсовой работе по курсу «Экономика морского транспорта» скачать (1.2 МБ)

Двигатель в разрезе: описание, детали

Строение двигателя внутреннего сгорания известно широкой массе автолюбителей. Но, вот не все, зная какие детали установлены в моторе, знают их расположение и принцип работы. Чтобы полностью понять устройство автомобильного движка необходимо посмотреть разрез силового агрегата.

Работа двигателя в разрезе представлена в данном видеоматериале

Работа двигателя

Что понимать расположение деталей автомобильного двигателя и перед тем, как показать двигатель в разрезе необходимо понимать принцип работы мотора. Итак, рассмотрим, что приводит в движение колеса автомобиля.

Топливо, которое находиться в бензобаке при помощи топливного насоса подаётся на форсунки или карбюратор. Стоит отметить, что горючее проходит такой важный этап, как фильтрующий топливный элемент, который останавливает примеси и чужеродные элементы, что не должны попасть в камеру сгорания.

После нажатия педали акселератора электронный блок управления даёт команду подать горючее во впускной коллектор. Для карбюраторных ДВС — педаль газа привязана к карбюратору и чем больше давление идёт на педаль, тем больше топлива льётся в камеру сгорания.

Далее, со второй стороны подаётся воздух, проходя воздушный фильтр и дроссель. Чем больше открывается заслонка, тем большее количество воздуха поступит непосредственно во впускной коллектор, где образуется воздушно-топливная смесь.

В коллекторе воздушно-топливная смесь равномерно разделяется между цилиндрами и поочерёдно поступает через впускные клапана в камеры сгорания. Когда поршень движется в ВТМ, создаётся давление смеси и свеча зажигания образует искру, которая поджигает горючее. От данной детонации и взрыва поршень начинает двигаться вниз в НМТ.

Движение поршня передаётся на шатун, который прикреплён к коленчатому валу и приводит его в действие. Так, делает каждый поршень. Чем быстрее движутся поршни, тем больше обороты коленчатого вала.

После того, как воздушно-топливная смесь сгорела, открывается выпускной клапан, который выпускает отработанные газы в выпускной коллектор, а затем сквозь выхлопную систему наружу. На современных автомобилях, часть отработанных газов помогает работе двигателя, поскольку приводит в работу турбонаддув, который увеличивает мощность ДВС.

Также, стоит отметить, что на современных движках не обойтись без системы охлаждения, жидкость которой циркулирует через рубашку охлаждения и подкапотное пространство, чем обеспечивает постоянную рабочую температуру.

Двигатель в разрезе

Теперь можно рассмотреть, как выглядит ДВС в разрезе. Для большей наглядности и понятности рассмотрим двигатель ВАЗ в разрезе, с которым знакомы большинство автомобилистов.

На схеме представлен двигатель ВАЗ 2121 в продольном разрезе:

1. Коленчатый вал; 2. Вкладыш коренного подшипника коленчатого вала; 3. Звёздочка коленчатого вала; 4. Передний сальник коленчатого вала; 5. Шкив коленчатого вала; 6. Храповик; 7. Крышка привода механизма газораспределения; 8. Ремень привода насоса охлаждающей жидкости и генератора; 9. Шкив генератора; 10. Звёздочка привода масляного насоса, топливного насоса и распределителя зажигания; 11. Валик привода масляного насоса, топливного насоса и распределителя зажигания; 12. Вентилятор системы охлаждения; 13. Блок цилиндров; 14. Головка цилиндров; 15. Цепь привода механизма газораспределения; 16. Звёздочка распределительного вала; 17. Выпускной клапан; 18. Впускной клапан; 19. Корпус подшипников распределительного вала; 20. Распределительный вал; 21. Рычаг привода клапана; 22. Крышка головки цилиндров; 23. Датчик указателя температуры охлаждающей жидкости; 24. Свеча зажигания; 25. Поршень; 26. Поршневой палец; 27. Держатель заднего сальника коленчатого вала; 28. Упорное полукольцо коленчатого вала; 29. Маховик; 30. Верхнее компрессионное кольцо; 31. Нижнее компрессионное кольцо; 32. Маслосъёмное кольцо; 33. Передняя крышка картера сцепления; 34. Масляный картер; 35. Передняя опора силового агрегата; 36. Шатун; 37. Кронштейн передней опоры; 38. Силовой агрегат; 39. Задняя опора силового агрегата.

Кроме рядного расположения цилиндров двигателя, как показано на схеме выше существуют ДВС с V- и W-образным расположением поршневого механизма. Рассмотри W-образный мотор в разрезе на примере силового агрегата Audi. Цилиндры ДВС располагаются так, что если смотреть на мотор спереди, то образуется английская буква W.

Данные движки обладают повышенной мощностью и используются на спорткарах. Данная система была предложена японским производителем Субару, но из-за высокого расхода горючего не получила широкого и массового применения.

V- и W-образные ДВС имеют повышенную мощность и крутящий момент, что делает их спортивной направленности. Единственным недостатком такой конструкции является то, что такие силовые агрегаты потребляют значительное количество топлива.

С развитием автомобилестроения компания General Motors предложила систему отключения половины цилиндров. Так, эти неработающие цилиндры приводятся в действие, только когда необходимо увеличить мощность или быстро разогнать автомобиль.

Такая система позволила значительно экономить топливо в повседневном использовании транспортного средства. Эта функция привязана к электронному блоку управления двигателем, поскольку, она регулирует, когда необходимо задействовать все цилиндры, а когда они не нужны.

Вывод

Принцип работы двигателя достаточно простой. Так, если посмотреть на разрез ДВС и понять расположение деталей можно легко разобраться с устройством движка, а также последовательности его процесса работы.

Вариантов расположения деталей мотора достаточно много и каждый автопроизводитель сам решает, как расположить цилиндры, сколько их будет, а также какую систему впрыска установить. Все это и даёт конструктивные особенности и характеристики мотора.

Технозона: Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля «Формулы-1» — Fun Formula: автоспорт

Силовые установки, победившие в чемпионате “Формулы-1” за последние пять лет – F1chronicle

Современные поколения автомобилей “Формулы-1” оснащены высокоэффективной гибридной силовой установкой, дополнительно оснащенных турбонаддувом. Рассмотрим по истине чемпионский двигатель “Мерседеса”, его строение, работу и путь развития с 2014 года.

Какие элементы входят в силовую установку “Формулы-1”?

ФИА разделяет двигатель Ф1 на шесть составных элементов. Сердцем и главным элементом блока является двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Многие из вас представляют этот конструктивный элемент автомобиля, подсоединенный к шасси посредством коробки передач. Двигатели последнего поколения представляют собой шестицилиндровые V-образные конфигурации, с рабочим объемом 1,6 литра. Вторым элементом является турбонагнетатель, который увеличивает плотность воздуха, потребляемого двигателем, тем самым придавая двигателю большую мощность. Следующим элементом является гибридная часть, которая в свою очередь делится на четыре составляющих: кинетический мотор-генератор (MGU-K), тепловой мотор-генератор (MGU-H), накопитель энергии (ES) или если сказать проще – батареи, а также блока управления электроникой (CE). Кинетический генератор получает кинетическую энергию при торможении автомобиля, а тепловой – избыточную энергию от выхлопных газов. Оба генератора вырабатывают собственные источники энергии в электричество, которая затем используется для ускорения автомобиля. Блок батарей, да и вся электроника управляется при помощи блока управления – управляющей электроникой.

В течении сезона можно использовать по три блока внутреннего сгорания, теплового мотора-генератора и турбонагнетателя. Однако за один сезон можно устанавливать лишь два блока батарей, блока управления электроникой и кинетического мотора-генератора. Да, можно установить и большее число элементов, однако гонщик получит штраф в виде старта в конце решетки.

Гонщики “Мерседеса” во время гонки в Монако, 2014 год. – Zimbio

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

В основе ДВС лежит процесс сгорание топливной смеси, для высвобождения необходимой энергии. Да, процесс работы двигателя такой же как и на вашем личном автомобиле, правда системы выполняющие эту работу немного сложнее. Если рассматривать работу более подробно, то воздух для горения подается в двигатель через воздуховод. Давление подаваемого воздуха увеличивается компрессором, который является частью турбокомпрессора. Процесс повышения давления повышает температуру воздуха, поэтому воздух охлаждается, прежде чем он попадет в саму камеру сгорания в верхней части двигателя.

Двигатели “Формулы-1” имеют непосредственный впрыск, как и большинство современных дорожных автомобилей, поэтому топливо подается сразу в камеру сгорания. Давление впрыскиваемого топлива составляет 500 бар – эта цифра ограниченна правилами. Это больше, чем на дорожных автомобилях, где показатель находится на отметке в 350 бар. Однако намного меньше, чем в дизельном двигателе, где давление может достигать до 2500 бар.

Вернемся к камере сгорания. Смесь воздуха и топлива сжимается поршнем до того, как свеча зажигания произведет искру. Сила сгорания толкает поршень, который через шатун соединен с коленчатым валом и поэтому последний приводится в движение. Когда поршень возвращается в верхнее положение, выпускные клапаны открываются, чтобы выпустить выхлопные газы из двигателя, поэтому процесс может начинаться заново. Максимальное количество процессов (оборотов двигателя) в современной Ф1 – 15000 об/мин. Отработавшие газы используются для привода турбонагнетателя, который, приводит в движение компрессор. Все, что остается от выхлопных газов, выходит через выхлопную трубу в задней части автомобиля. Для контроля давления во время этой фазы используется система перепускных клапанов.

Какие системы являются частью двигателя внутреннего сгорания?

Сложные масляные и водяные системы внутри двигателя. Они необходимы для обеспечения плавной работы двигателя и регулирования температуры, что немало важно, если учесть, что температура в камере сгорания достигает 2600 ° C. Основная задача системы водоснабжения заключается в управлении температурой различных элементов, из которой состоит энергоблок. От картер двигателя до верхней головки блока цилиндров. В систему охлаждения вкладывается большое количество инженерных разработок – начиная от управления водяным потоком до эффективности насоса.

Что смогла улучшить команда “Мерседес” с 2014 года?

Правила для силовых установок были достаточно стабильными с момента их введения в 2014 году, поэтому общая идея СУ не сильно отличается от первоначальной версии. Однако благодаря многочисленным изменениям во многих областях, команда “Мерседес” смогла усовершенствовать каждый элемент силового агрегата. В итоге получив больше мощности и повысив тепловую эффективность. Команда из Бриксворта смогла выжать чуть более 900 л.с из СУ, а КПД составлял 44%. Это означает, что только 44% энергии преобразовано в полезную работу по движению автомобиля. В течении следующих лет КПД улучшался, что позволило преодолеть барьер в 50% на стенде 2017 году.

Команда выполняла какие-либо манипуляции с потоком газа в двигателе?

Важной областью для улучшения является выхлопная система. Его форма, длина и диаметр оказывают огромное влияние на рабочие характеристики двигателя. Чем быстрее выхлопные газы покинут камеру сгорания, тем быстрее может начаться новый цикл горения. В 2014 году команда использовала облегченную выхлопную систему, которая проходила по кратчайшему пути от головки цилиндров к турбине компрессора. Такая система имела свои преимущества: меньше вес и меньше потеря тепла. Но в 2015 году команда представила более сложную систему, которая помогла увеличить мощность двигателя. Выхлоп представлял из себя шесть первичных труб одинакового размера, идущих от головки цилиндров, но вторичные трубы были длиннее, что изменяло кривую мощности. С тех пор команда каждый год внедряет новую выхлопную систему, получая все больше мощности от двигателя.

На каких еще областях двигателя команда сосредоточилась?

Еще одна немаловажная область, в которой команда сделала шаг вперед – это материалы, которые используются в производстве. Большое католичество частей двигателя делаются из металла. В основном правила не всегда определяют, какие металлы должны использоваться. Выбор правильных сплавов может повлиять как на надежность, так и на производительность двигателя.

Другая область, в которой постоянно ищет улучшения команда – это снижение трения. Как известно из физики, трение отнимает энергию. Работа над смазочными материалами происходит не совсем на базе команды, скорее в химических лабораториях титульного спонсора команды – компании “Петронас”.

Получение масла в момент когда оно необходимо, также является важным моментом. Двигатель, подвергается огромным перегрузкам во время торможения, разгона и преодоления поворотов. Чтобы убедиться, что масло попадает в каждый компонент, который нуждается в нем, требуются сложные системы. В нижней части двигателя находится около десяти масляных насосов, которые забирают масло из блока цилиндров, коленчатого вала и других деталей. Это необходимо, чтобы произвести фильтрацию масла и, конечно же, чтобы масляный бак никогда не работал всухую.

Какую роль топливо играет в поиске производительности?

Топливо оказывает существенное влияние на производительность двигателя. Есть правила, которые гласят, что топливо должно быть неэтилированным. Это означает, что оно должно быть похоже на топливо, которое вы используете в своем личном автомобиле. Конечно же сразу возникает вопрос: а можно ли использовать силовой агрегат “Формулы-1” с обычным бензином? Ответ прост – да, но это потребовало бы некоторых изменений в настройке двигателя. Например, изменения работы систем зажигания. Также стоит отметить, что производительность двигателя бы резко упало. Не зря группа инженеров постоянно работает над химическим составом топлива, чтобы убедиться, что характеристики топливной смеси соответствуют необходимым характеристикам двигателя.

Борьба двух “Мерседесов” – Твиттер команды «Мерседес»

Сколько времени занимает производство СУ “Формулы-1”?

Силовая установка – сложный механизм, и чем они мощнее, тем сложнее они становятся. Еще в 2014 году команде из двух человек понадобилось бы около двух недель, чтобы собрать энергоблок. В 2019 году та же задача займет около трех недель с тем же количеством людей. На базе команды сократили время на сборку, добавив еще одного человека в процесс сборки. Таким образом две недели сборки были сохранены, правда с участием еще одного человека.

Где именно команда достигла большего в последние годы?

За последние пять лет команда изучила каждый элемент двигателя. Наверное главной областью в двигателе, над которой работала команда – система впуска и выпуска. С точки зрения впуска важной областью была камера приточного воздуха. Они располагаются сверху двигателя между впускными клапанами и системой охлаждения. Они представляют собой две камеры, по одной на каждый блок цилиндров. Удерживая сжатый воздух от компрессора, камера обеспечивает стабильный источник воздуха, несмотря на то, что потребность двигателя в воздухе и подача его от компрессора меняется.

Правила 2014 года потребовали фиксированную геометрию для камер, оставляя мало места для каких либо манипуляций. Однако в в следующем году правило упростили, вернув инженерам возможность развивать данный элемент. В результате камеры не только увеличились в размерах, но и содержат более сложную систему подачи воздуха. Поток воздуха научились адаптировать к оборотам двигателя, чтобы производить максимальную мощность в каждый момент времени. Часть этой эволюции можно увидеть на фотографии ниже. Каждый год размер камер увеличивалась, что в свою очередь влияло на крышку двигателя. Именно поэтому вы можете увидеть неровности на каждой стороне крышки двигателя.

Современные машины для побед в “Формуле-1” – Твиттер «Мерседеса»

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

По детальная конструкция двигателя внутреннего сгорания. Как работает двигатель автомобиля – «сердечные» дела вашей машины. Инновации двигателя внутреннего сгорания

Видео: Общее устройство двигателя. Основные механизмы

Двигатель внутреннего сгорания — это тепловой двигатель, преобразующий тепловую энергию топлива в механическую работу. В двигателе внутреннего сгорания топливо подается непосредственно внутрь цилиндра, где оно воспламеняется и сгорает, образуя газы, давление которых приводит в движение поршень двигателя.

Для нормальной работы двигателя в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у карбюраторных двигателей) 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. Все двигатели, устанавливаемые на автомобили, состоят из следующих механизмов и систем.

Основные механизмы двигателя

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) преобразует прямолинейное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Механизм газораспределения (ГРМ) управляет работой клапанов, что позволяет в определенных положениях поршня впускать воздух или горючую смесь в цилиндры, сжимать их до определенного давления и удалять оттуда отработавшие газы.

Основные системы двигателя

Система питания служит для подачи очищенного топлива и воздуха в цилиндры, а также для отвода продуктов сгорания из цилиндров.

Система питания дизеля обеспечивает подачу дозированных порций топлива в определенный момент в распыленном состоянии в цилиндры двигателя.

Система питания карбюраторного двигателя предназначена для приготовления горючей смеси в карбюраторе.

Система зажигания рабочей смеси в цилиндрах установлена в карбюраторных двигателях. Она служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя в определенный момент.

Смазочная система необходима для непрерывной подачи масла к трущимся деталям и отвода теплоты от них.

Система охлаждения предохраняет стенки камеры сгорания от перегрева и поддерживает в цилиндрах нормальный тепловой режим.

Расположение составных частей различных систем двигателей показано на рисунке.

Рис. Составные части разных систем двигателей: а — карбюраторный двигатель ЗИЛ-508 : I — вид справа; II — вид слева; 1 и 15 — масляный и топливный насосы; 2 — выпускной коллектор; 3 — искровая свеча зажигания; 4 и 5 — масляный и воздушный фильтры; 6 — компрессор; 7 — генератор; 8 — карбюратор; 9 — распределитель зажигания; 10 — трубка масломерного щупа; 11 — стартер; 12 — насос гидроусилителя рулевого управления; 13 — бачок насоса гидроусилителя; 14 — вентилятор; 16 — фильтр вентиляции картера; б — дизель Д-245 (вид справа): 1 — турбокомпрессор; 2 — маслоналивная труба; 3 — маслоналивная горловина; 4 — компрессор; 5 — генератор; 6 — поддон картера; 7 — шпилька-фиксатор момента подачи топлива; 8 — выпускной трубопровод; 9 — центробежный маслоочиститель; 10 — маслоизмерительный щуп

Двигатель внутреннего сгорания – это такой тип мотора, у которого топливо воспламеняется в рабочей камере внутри, а не в дополнительных внешних носителях. ДВС преобразует давление от сгорания топлива в механическую работу.

Из истории

Первый ДВС являлся силовым агрегатом Де Риваза, по имени его создателя Франсуа де Риваза, родом из Франции, который сконструировал его в 1807 году.

В этом двигателе уже было искровое зажигание, он был шатунный, с поршневой системой, то есть, это своего рода прообраз современных моторов.

Спустя 57 лет соотечественник де Риваза Этьен Ленуар изобрел уже двухтактный агрегат. Этот агрегат имел горизонтальное расположение своего единственного цилиндра, наличествовал искровым зажиганием и работал на смеси светильного газа с воздухом. Работы двигателя внутреннего сгорания в то время хватало уже на малогабаритные лодки.

Еще через 3 года конкурентом стал немец Николаус Отто, детищем которого стал уже четырехтактный атмосферный мотор с вертикальным цилиндром. КПД в данном случае увеличился на 11%, в отличие от кпд двигателя внутреннего сгорания Риваза, он стал 15-процентным.

Чуть позже, в 80-х годах этого же столетия, российский конструктор Огнеслав Костович впервые запустил агрегат карбюраторного типа, а инженеры из Германии Даймлер и Майбах усовершенствовали его в облегченный вид, который стал устанавливаться на мото- и автотехнике.

В 1897 году Рудольф Дизель выводит в свет ДВС по типу воспламенения от сжатия, используя нефть в качестве топлива. Этот вид двигателя стал родоначальником дизельных моторов, использующихся по настоящее время.

Виды двигателей

Бензиновые моторы карбюраторного типа работают от топлива, смешанного с воздухом. Смесь эта предварительно подготавливается в карбюраторе, далее поступает в цилиндр. В нем смесь сжимается, воспламеняется искрой от свечи зажигания.
Инжекторные двигатели отличаются тем, что смесь подается напрямую от форсунок во впускной коллектор. У этого вида имеются две системы впрыска – моновпрыск и распределенный впрыск.
В дизельном моторе воспламенение происходит без свечей зажигания. В цилиндре данной системы находится воздух, разогретый до температуры, которая превышает температуру воспламенения топлива. В этот воздух через форсунку подается топливо, и вся смесь воспламеняется по образу факела.
Газовый ДВС имеет принцип теплового цикла, топливом может являться как природный газ, так и углеводородный. Газ поступает в редуктор, где давление его стабилизируется в рабочее. Затем попадает в смеситель, а в итоге воспламеняется в цилиндре.
Газодизельные ДВС работают по принципу газовых, только в отличие от них, смесь воспламеняется не свечой, а дизельным топливом, впрыск которого происходит также, как и у обычного дизельного мотора.
Роторно-поршневые типы двигателей внутреннего сгорания принципиально отличаются от остальных наличием ротора, который вращается в камере, имеющей форму восьмерки. Чтобы понять, что такое ротор, нужно усвоить, что в данном случае ротор выполняет роль поршня, ГРМ и коленчатого вала, то есть специальный механизм ГРМ здесь полностью отсутствует. При одном обороте происходит сразу три рабочих цикла, что сравнимо с работой двигателя с шестью цилиндрами.

Принцип работы

В настоящее время преобладает четырехтактный принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Это объясняется тем, что поршень в цилиндре проходит четыре раза – вверх и вниз одинаково по два.

Как работает двигатель внутреннего сгорания:

Первый такт – поршень при движении вниз втягивает топливную смесь. При этом клапан впуска находится в открытом виде.
После достижения поршнем нижнего уровня, он двигается вверх, сжимая горючую смесь, которая, в свою очередь, принимает объем камеры сгорания. Этот этап, включенный в принцип работы двигателя внутреннего сгорания, является вторым по счету. Клапаны, при этом, находятся в закрытом виде, и чем плотнее, тем качественнее происходит сжатие.
В третий такт включается система зажигания, так как здесь происходит воспламенение топливной смеси. В назначении работы двигателя он называется «рабочим», так как при этом начинается процесс привода в работу агрегата. Поршень от взрыва топлива начинает движение вниз. Как и во втором такте, клапаны находятся в закрытом состоянии.
Завершающий такт – четвертый, выпускной, который дает понять, что такое завершение полного цикла. Поршень через выпускной клапан избавляется от отработавших газов цилиндра. Затем все циклически повторяется снова, понять, как работает двигатель внутреннего сгорания, можно представив цикличность работы часов.

Устройство ДВС

Устройство двигателя внутреннего сгорания логично рассматривать с поршня, так как он является основным элементом работы. Он представляет собой своеобразный «стакан» с пустой полостью внутри.

Поршень имеет прорези, в которых фиксируются кольца. Отвечают эти самые кольца за то, чтобы горючая смесь не выходила под поршень (компрессионное), а так же за то, чтобы масло не попадало в пространство над самим поршнем (маслосъемное).

Порядок работы

При попадании внутрь цилиндра топливной смеси, поршень проходит четыре вышеописанных такта, и возвратно-поступательное движение поршня приводит в движение вал.
Дальнейший порядок работы двигателя следующий: верхняя часть шатуна закреплена на пальце, который находится внутри юбки поршня. Кривошип коленвала фиксирует шатун. Поршень, при движении, вращает коленвал и последний, в свое время, передает крутящий момент системе трансмиссии, оттуда на систему шестерен и далее к ведущим колесам. В устройстве двигателей автомобилей с задним приводом посредником до колес выступает еще и карданный вал.

Конструкция ДВС

Газораспределительный механизм (ГРМ) в устройстве двигателя внутреннего сгорания отвечает за впрыск топлива, а так же за выпуск газов.

Механизм ГРМ состоит из верхнеклапанного и нижнеклапанного, может быть двух видов – ременной или цепной.

Шатун чаще всего изготавливается из стали путем штамповки или ковки. Есть виды шатунов, изготовленные из титана. Шатун передает усилия поршня коленвалу.

Коленвал из чугуна или из стали представляет собой набор коренных и шатунных шеек. Внутри этих шеек есть отверстия, отвечающие за подачу масла под давлением.

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма в двигателях внутреннего сгорания заключается в преобразовании движений поршня в движения коленвала.

Головка блока цилиндров (ГБЦ), большинства двигателей внутреннего сгорания, как и блок цилиндров, чаще всего изготавливается из чугуна и реже из различных сплавов алюминия. В ГБЦ находятся камеры сгорания, каналы впуска – выпуска, отверстия свечей. Между блоком цилиндров и ГБЦ находится прокладка, обеспечивающая полную герметичность их соединения.

В систему смазки, которую включает в себя двигатель внутреннего сгорания, входит поддон картера, маслозаборник, маслонасос, масляный фильтр и масляный радиатор. Все это соединено каналами и сложными магистралями. Система смазки отвечает не только за уменьшения трения между деталями мотора, но и за их охлаждение, а также за уменьшение коррозии и износа, увеличивает ресурс ДВС.

Устройство двигателя, в зависимости от его вида, типа, страны изготовителя, может быть чем-либо дополнено или, напротив, могут отсутствовать какие-то элементы ввиду устаревания отдельных моделей, но общее устройство двигателя остается неизменным так же, как и стандартный принцип работы двигателя внутреннего сгорания.

Дополнительные агрегаты

Само собой, двигатель внутреннего сгорания не может существовать как отдельный орган без дополнительных агрегатов, обеспечивающих его работу. Система запуска раскручивает мотор, приводит его в рабочее состояние. Существуют разные принципы работы запуска в зависимости от типа мотора: стартерный, пневматический и мускульный.

Трансмиссия позволяет развить мощность при узком диапазоне оборотов. Система питания обеспечивает ДВС двигатель малым электричеством. В нее входит аккумуляторная батарея и генератор, обеспечивающий постоянный поток электричества и заряд АКБ.

Выхлопная система обеспечивает выпуск газов. В любое устройство двигателя автомобиля входят: выпускной коллектор, который собирает газы в единую трубу, каталитический конвертер, который снижает токсичность газов путем восстановления оксида азота и использует образовавшийся кислород, чтобы дожечь вредные вещества.

Глушитель в этой системе служит для того, чтобы уменьшить выходящий из мотора шум. Двигатели внутреннего сгорания современных автомобилей должны соответствовать установленным законом нормам.

Тип топлива

Следует помнить и об октановом числе топлива, которое используют двигатели внутреннего сгорания разных типов.

Чем выше октановое число топлива – тем больше степень сжатия, что приводит к увеличению коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания.

Но существуют и такие двигатели, для которых увеличение октанового числа выше положенного заводом изготовителем, приведет к преждевременной поломке. Это может произойти путем прогорания поршней, разрушения колец, закопченности камер сгорания.

Заводом предусмотрено свое минимальное и максимальное октановое число, которое требует двигатель внутреннего сгорания.

Тюнинг

Любители увеличить мощность работы двигателей внутреннего сгорания зачастую устанавливают (если это не предусмотрено заводом изготовителем) различного рода турбины или компрессоры.

Компрессор на холостых оборотах выдает небольшую мощность, при этом держит стабильные обороты. Турбина же, наоборот, выжимает максимальную мощность при ее включении.

Установка тех или иных агрегатов требует консультации с мастерами, имеющими опыт работы в узком направлении, поскольку ремонт, замена агрегатов, или же дополнение двигателя внутреннего сгорания дополнительными опциями – это отклонение от назначения работы двигателя и уменьшают ресурс ДВС, а неправильные действия могут привести к необратимым последствиям, то есть работа двигателя внутреннего сгорания может быть навсегда окончена.

Прежде, чем рассматривать вопрос, как работает двигатель автомобиля , необходимо хотя бы в общих чертах разбираться в его устройстве. В любом автомобиле установлен двигатель внутреннего сгорания, работа которого основана на преобразовании тепловой энергии в механическую. Заглянем глубже в этот механизм.

Как устроен двигатель автомобиля – изучаем схему устройства

Классическое устройство двигателя включает в себя цилиндр и картер, закрытый в нижней части поддоном. Внутри цилиндра находится с различными кольцами, который перемещается в определенной последовательности. Он имеет форму стакана, в его верхней части располагается днище. Чтобы окончательно понять, как устроен двигатель автомобиля, необходимо знать, что поршень с помощью поршневого пальца и шатуна связывается с коленчатым валом.

Для плавного и мягкого вращения используются коренные и шатунные вкладыши, играющие роль подшипников. В состав коленчатого вала входят щеки, а также коренные и шатунные шейки. Все эти детали, собранные вместе, называются кривошипно-шатунным механизмом, который преобразует возвратно-поступательное перемещение поршня в круговое вращение .

Верхняя часть цилиндра закрывается головкой, где расположены впускной и выпускной клапаны. Они открываются и закрываются в соответствии с перемещением поршня и движением коленчатого вала. Чтобы точно представить, как работает двигатель автомобиля, видео в нашей библиотеке следует изучить также подробно, как и статью. А пока мы попытаемся выразить его действие на словах.

Как работает двигатель автомобиля – кратко о сложных процессах

Итак, граница перемещения поршня имеет два крайних положения – верхнюю и нижнюю мертвые точки. В первом случае поршень находится на максимальном удалении от коленчатого вала, а второй вариант представляет собой наименьшее расстояние между поршнем и коленчатым валом. Для того чтобы обеспечить прохождение поршня через мертвые точки без остановок используется маховик, изготовленный в форме диска.

Важным параметром у двигателей внутреннего сгорания является степень сжатия, напрямую влияющая на его мощность и экономичность.

Чтобы правильно понять принцип работы двигателя автомобиля, необходимо знать, что в его основе лежит использование работы газов, расширенных в процессе нагревания, в результате чего и обеспечивается перемещение поршня между верхней и нижней мертвыми точками. При верхнем положении поршня происходит сгорание топлива, поступившего в цилиндр и смешанного с воздухом. В результате температура газов и их давление значительно возрастает.

Газы совершают полезную работу, благодаря которой поршень перемещается вниз. Далее через кривошипно-шатунный механизм действие передается на трансмиссию, а затем на автомобильные колеса. Отработанные продукты удаляются из цилиндра через систему выхлопа, а на их место поступает новая порция топлива. Весь процесс, от подачи топлива до вывода отработанных газов, называется рабочим циклом двигателя.

Принцип работы двигателя автомобиля – различия в моделях

Существует несколько основных видов двигателей внутреннего сгорания. Наиболее простым является двигатель с рядным расположением цилиндров. Расположенные в один ряд, они составляют в целом определенный рабочий объем. Но постепенно некоторые производители отошли от такой технологии изготовления к более компактному варианту.

Много моделей используют конструкцию V-образного двигателя. При таком варианте цилиндры расположены под углом друг к другу (в пределах 180-ти градусов). Во многих конструкциях количество цилиндров составляет от 6 до 12 и более. Это позволяет значительно сократить линейный размер двигателя и уменьшить его длину.

Работа двигателя в разрезе представлена в данном видеоматериале

Работа двигателя

Также, стоит отметить, что на современных движках не обойтись без системы охлаждения, жидкость которой циркулирует через рубашку охлаждения и подкапотное пространство, чем обеспечивает постоянную рабочую температуру.

Двигатель в разрезе

На схеме представлен двигатель ВАЗ 2121 в продольном разрезе:

V- и W-образные ДВС имеют повышенную мощность и крутящий момент, что делает их спортивной направленности. Единственным недостатком такой конструкции является то, что такие силовые агрегаты потребляют значительное количество топлива.

Вывод

Не будет преувеличением сказать, что большинство самодвижущихся устройств сегодня оснащены двигателями внутреннего сгорания разнообразных конструкций, использующими различные принципиальные схемы работы. Во всяком случае, если говорить об автомобильном транспорте. В данной статье мы рассмотрим более подробно ДВС. Что это такое, как работает данный агрегат, в чем его плюсы и минусы, вы узнаете, прочитав ее.

Принцип работы двигателей внутреннего сгорания

Главный принцип работы ДВС основан на том, что топливо (твердое, жидкое или газообразное) сгорает в специально выделенном рабочем объеме внутри самого агрегата, преобразуя тепловую энергию в механическую.

Рабочая смесь, поступающая в цилиндры такого двигателя, подвергается сжатию. После ее воспламенения при помощи специальных устройств возникает избыточное давление газов, заставляющих поршни цилиндров возвращаться в исходное положение. Так создается постоянный рабочий цикл, преобразующий при помощи специальных механизмов кинетическую энергию в крутящий момент.

На сегодняшний день устройство ДВС может иметь три основных вида:

часто называемый легким;
четырехтактный силовой агрегат, позволяющий добиться более высоких показателей мощности и значений КПД;
обладающие повышенными мощностными характеристиками.

Помимо этого существуют и другие модификации основных схем, позволяющие улучшить те или иные свойства силовых установок данного вида.

Преимущества двигателей внутреннего сгорания

В отличие от силовых агрегатов, предусматривающих наличие внешних камер, ДВС обладает значительными преимуществами. Главными из них являются:

гораздо более компактные размеры;
более высокие показатели мощности;
оптимальные значения КПД.

Необходимо заметить, говоря о ДВС, что это такое устройство, которое в подавляющем большинстве случаев позволяет использовать различные виды топлива. Это может быть бензин, дизельное топливо, природный или керосин и даже обычная древесина.

Такой универсализм принес данной принципиальной схеме двигателя заслуженную популярность, повсеместное распространение и поистине мировое лидерство.

Краткий исторический экскурс

Принято считать, что двигатель внутреннего сгорания ведет отсчет своей истории с момента создания французом де Ривасом в 1807 году поршневого агрегата, использовавшего в качестве топлива водород в газообразном агрегатном состоянии. И хотя с тех пор устройство ДВС подверглось значительным изменениям и модификациям, основные идеи этого изобретения продолжают использоваться и в наши дни.

Первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания увидел свет в 1876 году в Германии. В середине 80-х годов XIX столетия в России был разработан карбюратор, позволявший дозировать подачу бензина в цилиндры мотора.

А в самом конце позапрошлого века знаменитый немецкий инженер предложил идею воспламенения горючей смеси под давлением, что существенно повышало мощностные характеристики ДВС и показатели КПД агрегатов подобного вида, которые до этого оставляли желать много лучшего. С тех пор развитие двигателей внутреннего сгорания шло в основном по пути улучшения, модернизации и внедрения разнообразных улучшений.

Основные виды и типы ДВС

Тем не менее более чем 100-летняя история агрегатов данного вида позволила разработать несколько основных видов силовых установок с внутренним сгоранием топлива. Они отличаются между собой не только составом используемой рабочей смеси, но и конструктивными особенностями.

Бензиновые двигатели

Как явствует из названия, агрегаты данной группы используют в качестве топлива различные виды бензина.

В свою очередь, такие силовые установки принято подразделять на две большие группы:

Карбюраторные. В таких устройствах топливная смесь перед поступлением в цилиндры обогащается воздушными массами в специальном устройстве (карбюраторе). После чего происходит ее воспламенение при помощи электрической искры. Среди наиболее ярких представителей данного типа можно назвать модели ВАЗ, ДВС которых очень долгое время был исключительно карбюраторного типа.
Инжекторные. Это более сложная система, в которой впрыск топлива в цилиндры осуществляется посредством специального коллектора и форсунок. Он может происходить как механическим способом, так и посредством специального электронного устройства. Наиболее продуктивными считаются системы прямого непосредственного впрыска «Коммон Рейл». Устанавливаются почти на все современные автомобили.

Инжекторные бензиновые двигатели принято считать более экономичными и обеспечивающими более высокий КПД. Однако стоимость таких агрегатов намного выше, а обслуживание и эксплуатация — заметно сложнее.

Дизельные двигатели

На заре существования агрегатов подобного вида очень часто можно было слышать шутку о ДВС, что это такое устройство, которое ест бензин, как лошадь, а движется намного медленнее. С изобретением дизельного двигателя эта шутка частично потеряла свою актуальность. Главным образом потому, что дизель способен работать на топливе гораздо более низкого качества. А значит, и на гораздо более дешевом, нежели бензин.

Главным принципиальным отличием внутреннего сгорания является отсутствие принудительного воспламенения топливной смеси. Солярка впрыскивается в цилиндры специальными форсунками, а отдельные капли топлива воспламеняются из-за силы давления поршня. Наряду с преимуществами дизельный двигатель обладает и целым рядом недостатков. Среди них можно выделить следующие:

гораздо меньшая мощность по сравнению с бензиновыми силовыми установками;
большими габаритами и весовыми характеристиками;
сложностями с запуском при экстремальных погодных и климатических условиях;
недостаточной тяговитостью и склонностью к неоправданным потерям мощности, особенно на сравнительно высоких оборотах.

Кроме того, ремонт ДВС дизельного типа, как правило, гораздо более сложен и затратен, нежели регулировка или восстановление работоспособности бензинового агрегата.

Газовые двигатели

Несмотря на дешевизну природного газа, используемого в качестве топлива, устройство ДВС, работающих на газе, несоизмеримо сложнее, что ведет к существенному удорожанию агрегата в целом, его монтажа и эксплуатации в частности.

На силовых установках подобного типа сжиженный или природный газ поступает в цилиндры через систему специальных редукторов, коллекторов и форсунок. Воспламенение топливной смеси происходит так же, как и в карбюраторных бензиновых установках, — при помощи электрической искры, исходящей от свечи зажигания.

Комбинированные типы двигателей внутреннего сгорания

Мало кто знает о комбинированных системах ДВС. Что это такое и где применяется?

Речь идет, конечно же, не о современных гибридных автомобилях, способных работать как на горючем, так и от электрического мотора. Комбинированными двигателями внутреннего сгорания принято называть такие агрегаты, которые объединяют в себе элементы различных принципов топливных систем. Наиболее ярким представителем семейства таких двигателей являются газодизельные установки. В них топливная смесь поступает в блок ДВС практически так же, как и в газовых агрегатах. Но поджиг горючего производится не при помощи электроразряда от свечи, а запальной порцией солярки, как это происходит в обычном дизельном моторе.

Обслуживание и ремонт двигателей внутреннего сгорания

Несмотря на достаточно широкое разнообразие модификаций, все двигатели внутреннего сгорания имеют аналогичные принципиальные конструкции и схемы. Тем не менее, для того чтобы качественно осуществлять обслуживание и ремонт ДВС, необходимо досконально знать его устройство, понимать принципы работы и уметь определять неполадки. Для этого, безусловно, необходимо тщательно изучить конструкцию двигателей внутреннего сгорания различных типов, уяснить для себя назначение тех или иных деталей, узлов, механизмов и систем. Дело это непростое, но очень увлекательное! А главное, нужное.

Специально для пытливых умов, которые желают самостоятельно постичь все таинства и секреты практически любого транспортного средства, примерная принципиальная схема ДВС представлена на фото выше.

Итак, мы выяснили, что собой представляет данный силовой агрегат.

Главная » Система охлаждения двигателя » По детальная конструкция двигателя внутреннего сгорания. Как работает двигатель автомобиля – «сердечные» дела вашей машины. Инновации двигателя внутреннего сгорания

Двигатели внешнего сгорания

Энергосберегающие технологии: Теплоэнергетическая установка FX-38 на основе двигателя внешнего сгорания с сжиганием газообразного топлива

Принцип работы

Предлагаемая инновационная технология основана на использовании высокоэффективного четырехцилиндрового двигателя внешнего сгорания. Это — тепловой двигатель. Тепло может поставляться от внешнего источника тепла или производиться путем сжигания широкого спектра видов топлива внутри камеры сгорания.

Тепло поддерживается при постоянной температуре в одном отделении двигателя, где оно преобразуется в водород, находящийся под давлением. Расширяясь, водород толкает поршень. В отделении двигателя с низкой температурой водород охлаждается при помощи аккумуляторов тепла и охладителей жидкости. При расширении и сжатии водород вызывает возвратно-поступательное движение поршня, которое преобразуется во вращательное движение при помощи наклонной шайбы, которая приводит в действие стандартный, емкостный электрический генератор. В процессе охлаждения водорода также производится тепло, которое можно использовать для комбинированного производства электроэнергии и тепла во вспомогательных процессах.

Общее описание

Теплоэнергетическая установка FX-38 представляет собой единый модуль «двигатель-генератор», который включает двигатель внешнего сгорания, систему сгорания, работающую на пропане, природном газе, попутном нефтяном газе, других видах топлива со средней и низкой энергоемкостью (биогаз), индуктивный генератор, систему контроля двигателя, защищенный от атмосферных воздействий корпус со встроенной системой вентиляции и другое вспомогательное оборудование для параллельной работы с сетью высокого напряжения.

Номинальная мощность по электричеству при работе на природном газе или биогазе при частоте 50 Гц составляет 38 кВт. Кроме того, установка производит 65 кВт-ч извлекаемого тепла с поставляемой по специальному заказу системой комбинированного производства тепла и электроэнергии.

Установка FX-38 может быть оснащена различными опциями системы охлаждения для обеспечения гибкости схемы установки. Продукт разработан для простого подключения к электрическим контактам, системам подачи топлива и внешним трубам системы охлаждения, если оборудованы таковыми.

Дополнительные детали и опции

Модуль измерения мощности (обеспечивает установленный трансформатор тока для считывания на дисплее параметров переменного тока)
Опция дистанционного мониторинга по интерфейсу RS-485
Опции встроенного, либо удаленно смонтированного радиатора
Опция использования пропанового топлива
Опция использования природного газа
Опция использования попутного нефтяного газа
Опция использования топлива низкой энергоемкости

Установка FX-48 может применяться в нескольких вариантах следующим образом:

Параллельное подключение к высоковольтной сети при 50 Гц, 380 В переменного тока
Режим совместной выработки тепла и электроэнергии

Эксплуатационные характеристики установки

Выходная мощность складывается из электрической мощности и тепловой мощности. Для работы при частоте 50 Гц установка работает с тепловым коэффициентом 12230 кДж/кВт-ч (низшая теплота сгорания) и рассчитана на электрическую мощность 38 кВт. Показатель вырабатываемой электроэнергии 38 кВт включает паразитные потери, связанные с радиатором системы охлаждения, водяным насосом, вентилятором подачи воздуха в камеру сжигания, масляным насосом, контрольной системой и системой вентиляции блока.

В режиме производства электроэнергии и тепла при частоте 50 Гц установка производит 65 кВт-ч извлекаемого тепла. Продукт оборудован системой труб, готовой для подключения к поставляемому заказчиком теплообменнику типа жидкость/жидкость. Горячая сторона теплообменника представляет собой схему замкнутого цикла с охладителем кожуха двигателя и встроенным радиатором системы, если таковые присутствуют. Холодная сторона теплообменника предназначена для схем теплоприемника заказчика.

Техническое обслуживание

Установка предназначена для непрерывной работы и отбора мощности. Базовая проверка эксплуатационных характеристик проводится заказчиком с интервалом в 1000 часов и включает проверку системы водяного охлаждения и уровня масла. Через 10000 часов эксплуатации производится обслуживание передней части установки, включающее замену поршневого кольца, сальника штока, ремня привода и различных сальников. Специфические ключевые компоненты проверяются на износ. Скорость работы двигателя составляет 1500 оборотов в минуту для работы на частоте 50 Гц.

Бесперебойность

Бесперебойность работы установки составляет свыше 95%, исходя из интервалов эксплуатации, и учитывается при графике технического обслуживания.

Уровень звукового давления

Уровень звукового давления блока без встроенного радиатора составляет 64 дБА на расстоянии 7 метров. Уровень звукового давления блока с встроенным радиатором с вентиляторами охлаждения составляет 66 дБА на расстоянии 7 метров.

Выбросы

При работе на природном газе выбросы двигателя меньше или равны 0,0574 г/Нм³ NO_x, 15,5 г/Нм³ летучих органических соединений и 0,345 г/Нм³ СО.

Газообразное топливо

Двигатель рассчитан на работу на различных типах газообразного топлива со значениями низшей теплоты сгорания от 13,2 до 90,6 МДж/Нм³, попутный нефтяной газ, природный газ, угольный метан, газ вторичной переработки, пропан и биогаз полигонов ТБО. Для охвата данного диапазона устройство может быть заказано со следующими конфигурациями топливной системы:

Система сгорания требует регулируемого давления подачи газа в 124-152 мбар для всех типов топлива.

Окружающая среда

Установка в стандартном исполнении работает при температуре окружающей среды от -20 до +50°С.

Описание установки

Теплоэнергетическая установка FX-38 полностью готова для выработки электроэнергии в заводской поставке. Встроенный электрический пульт монтируется на блок для удовлетворения требований интерфейса и контроля. Устойчивый к атмосферным воздействиям цифровой дисплей, встроенный в электрический пульт, обеспечивает оператору интерфейс запуска, остановки и перезапуска с помощью кнопок. Электрический пульт также служит основным местом подключения оконечного электрического устройства заказчика, а также с оконечными устройствами проводной связи.

Установка способна достигать выходной мощности полной нагрузки примерно через 3-5 минут с момента запуска в зависимости от изначальной температуры системы. Последовательность запуска и установки приводится в действие нажатием кнопки.

После команды пуска установка подключается к высоковольтной сети путем закрытия внутреннего контактора на сеть. Двигатель немедленно поворачивается, очищая камеру сжигания до открытия топливных клапанов. После открытия топливного клапана энергия подается на запальное устройство, поджигая топливо в камере сжигания. Наличие сжигания определяется по повышению температуры рабочего газа, что приводит в действие процедуру управления разгоном до точки рабочей температуры. После этого пламя остается самоподдерживающимся и постоянным.

После команды остановки установки сначала закрывается топливный клапан для прекращения процесса сжигания. По прошествии предварительно установленного времени, в течение которого механизм охлаждается, откроется контактор, отключая установку от сети. В случае если таковые установлены, вентиляторы радиатора могут работать некоторое время для уменьшении температуры охлаждающей жидкости.

В установке используется двигатель внешнего сгорания с постоянной длиной хода, подключенный к стандартному индукционному генератору. Устройство работает параллельно с высоковольтной сетью или параллельно с системой распределения энергии. Индукционный генератор не создает своего собственного возбуждения: он получает возбуждение от подключенного источника электросети. Если напряжение в электросети исчезает, установка отключается.

Описание узлов установки

Конструкция установки обеспечивает ее простой монтаж и подключение. Имеются внешние соединения для топливных труб, оконечных устройств электроэнергии, интерфейсов коммуникаций и, если это предусмотрено, внешнего радиатора и система труб теплообменника жидкость/жидкость. Установку можно заказать в комплекте со встроенным или удаленно монтированным радиатором и/или системой труб теплообменника жидкость/жидкость для охлаждения двигателя. Также предоставляются инструменты для безопасного отключения и логические схемы управления, разработанные специально для желаемого режима работы.

Кожух имеет две эксплуатационные панели на каждой стороне отделения двигатель/генератор и внешнюю однопетельную дверь для доступа к электрическому отделению.

Вес установки: около 1770 кг.

Двигатель является 4-цилиндровым (260 см³/цилиндр) двигателем внешнего сгорания, поглощающим тепло непрерывного сжигания газового топлива в камере внутреннего сгорания, и включает следующие встроенные компоненты:

Вентилятор подачи воздуха в камеру сгорания, приводится в действие двигателем
Воздушный фильтр камеры сгорания
Топливная система и кожух камеры сгорания
Насос для смазочного масла, приводится в действие двигателем
Охладитель и фильтр для смазочного масла
Водяной насос системы охлаждения двигателя, приводится в действие двигателем
Температурный датчик воды в системе охлаждения
Датчик давления смазочного масла
Датчик давления и температуры газа
Все необходимое контрольное и защитное оборудование

Характеристики генератора приводятся ниже:

Номинальная мощность 38 кВт при 50 Гц, 380 В переменного тока
Электрический КПД 95,0% при коэффициенте мощности 0,7
Возбуждение от коммунальной электросети при помощи индукционного мотора/генераторного возбудителя
Менее 5% общих гармонических искажений от отсутствия нагрузки до полной нагрузки
Класс изоляции F

Интерфейс оператора – цифровой дисплей обеспечивает управление установкой. Оператор может запустить и остановить установку с цифрового дисплея, посмотреть время работы, рабочие данные и предупреждения/сбои. При установке опционального модуля измерения мощности оператор может видеть многие электрические параметры, такие как вырабатываемая мощность, киловатт-часы, киловатт-амперы и коэффициент мощности.

Функция диагностики оборудования и сбора данных встроена в систему контроля установки. Диагностическая информация упрощает удаленный сбор данных, отчет по данным и устранение неисправностей устройства. Эти функции включают сбор системных данных, таких как информация о рабочем состоянии, все механические рабочие параметры, такие как температура и давление цилиндров, а также, если подключен опциональный измеритель мощности, – электрические параметры значений вырабатываемой мощности. Данные могут быть переданы через стандартный порт соединения RS-232 и показаны на персональном компьютере или ноутбуке при помощи программного обеспечения для сбора данных. Для нескольких установок или в случаях, когда расстояние передачи сигнала превышает возможности RS-232, для получения данных используется опциональный порт RS-485 с использованием протокола MODBUS RTU.

Для переноса горячих выхлопных газов от системы сгорания используются трубы из нержавеющей стали. К выхлопной трубе в месте выхода из кожуха прикреплена сбалансированная выхлопная заслонка с защитным колпаком от дождя и снега.

Для охлаждения могут применяться различные прикладные технологии и конфигураций:

Встроенный радиатор – предоставляет собой радиатор, рассчитанный на температуру окружающей среды до +50°C. Все трубы подключаются в заводских условиях. Это типичная технология в случае, если не используется утилизация отходящего тепла.

Внешний радиатор – предназначен для установки заказчиком, рассчитан на температуру окружающей среды до +50°C. Короткие несущие ножки поставляются с радиатором для монтажа на контактном столике. При необходимости установки в помещении можно использовать данный вариант вместо предоставления системы вентиляции, требуемой для подачи охлаждающего воздуха во встроенный радиатор.

Внешняя система охлаждения – предоставляет систему труб снаружи кожуха для поставляемой заказчиком системы охлаждения. Ей может выступать теплообменник или удаленно монтированный радиатор.

Хладагент состоит из 50% воды и 50% этиленгликоля по объему: можно заменить смесью пропиленгликоля и воды, при необходимости.

Установка FX-38 использует водород в качестве рабочего тела для приведения в движение поршней двигателей по причине высоких способностей водорода к передаче тепла. В нормальном режиме работы потребляется предсказуемое количество водорода из-за нормальных утечек, вызванных проницаемостью материала. Для учета этого темпа потребления место установки требует наличия одного или нескольких наборов баллонов с водородом, отрегулированных и подсоединенных к блоку. Внутри установки встроенный водородный компрессор увеличивает давление в баллоне до более высокого давления в двигателе и вводит малые порции по запросу встроенного программного обеспечения. Встроенная система не требует технического обслуживания, а баллоны подлежат замене в зависимости от работы двигателя.

Для подачи топлива поставляется труба со стандартной трубной резьбой 1 дюйм для всех стандартных типов топлива, за исключением низкоэнергетических вариантов, для которых используется стандартная трубная резьба 1 ¹/₂ дюйма. Требования к давлению топлива для всех видов газообразного топлива составляют от 124 до 152 мбар.

Ступени двигателя внутреннего сгорания

Чтобы переместить самолет по воздуху, тяга создается какой-то двигательная установка. Начиная с братьев Райт ‘ первый полет, многие самолеты использовали двигатель внутреннего сгорания повернуть пропеллеры для создания тяги. Сегодня большинство самолетов гражданской авиации или частных самолетов с двигателем внутреннего сгорания (IC) , как и двигатель в вашем семейном автомобиле. Обсуждая двигатели, мы должны учитывать как механическая работа машина и термодинамический процессы, которые позволяют машине производить полезные работай.На этой странице мы рассматриваем термодинамику четырехтактный Двигатель IC .

На рисунке показан внутренний вид Двигатель братьев Райт 1903 года в шесть раз, или ступени , во время термодинамический цикл. Двигатель Райта был выбран из-за его простоты, но те же шесть ступеней встречаются во всех четырехтактных двигателях IC . Этапы идут от левого верхнего угла к левому нижнему, затем от от нижнего правого до верхнего правого в непрерывном цикле.Мы обозначаем этапы по тем же причинам, что и станции из газотурбинный двигатель; чтобы лучше организовать наши анализ производительности двигателя. Разработан термодинамический цикл для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. д-р Н. А. Отто, 1876 г. Цикл протекает следующим образом:

Цикл начинается, когда впускной клапан открывается и смесь топлива и воздух всасывается в цилиндр из впускной коллектор. Поршень тянется к коленчатому валу, на рисунке слева, при постоянном давлении, потому что клапан открыт.Движение поршень называется ход поршня . Этап 1 — начало впускной ход.
В конце такта впуска впускной клапан закрывается, а поршень вернулся к камере сгорания. Поскольку клапаны закрыты, давление и температура увеличиваются адиабатическое сжатие. Этап 2 — начало ход сжатия.
В конце такта сжатия, давление в камере сгорания максимальное.Свеча зажигания в современном двигателе, или контактный переключатель двигателя Райта, а затем генерирует электрическую искру, которая воспламеняет топливно-воздушная смесь. Этап 3 — начало процесс горения.
В двигателе внутреннего сгорания сгорание происходит очень быстро и при постоянном объем в камере сгорания. Высокое давление заставляет поршень вернуться в исходное положение. в сторону коленчатого вала. Этап 4 — это начало рабочий ход.
В конце рабочего хода высокая температура отклоняется в окружение, как того требует второй закон термодинамики. Этап 5 — начало теплоотдача.
После отвода тепла выпускной клапан открывается и остаточный газ вытесняется в окружающую среду, чтобы подготовиться к следующему впускной ход. Этап 6 — начало такт выхлопа.

В конце такта выпуска условия вернулись к Этап 1 условий, и цикл повторяется. Вариация давление и цилиндр объем может отображаться на диаграмма p-V для Цикл Отто.Площадь участка равна полезной работай генерируется одним цилиндром двигателя.

Деятельность:

Экскурсии с гидом

Навигация ..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Как работает двигатель?

Вы уже знаете, что завести машину так же просто, как повернуть ключ, но задумывались ли вы, что на самом деле происходит под капотом?

Когда вашему телу нужно топливо, вы кормите его пищей.Когда вашему автомобилю нужно топливо, вы «кормите» его бензином. Точно так же, как ваше тело преобразует пищу в энергию, автомобильный двигатель преобразует газ в движение. Некоторые новые автомобили, известные как гибриды, также используют электричество от аккумуляторных батарей для движения автомобиля.

Процесс преобразования бензина в движение называется «внутренним сгоранием». Двигатели внутреннего сгорания используют небольшие контролируемые взрывы для выработки энергии, необходимой для перемещения вашего автомобиля во все места, куда ему нужно ехать.

Если вы создаете взрыв в крошечном замкнутом пространстве, таком как поршень в двигателе, огромное количество энергии выделяется в виде расширяющегося газа.Типичный автомобильный двигатель производит такие взрывы сотни раз в минуту. Двигатель использует энергию для приведения в движение вашего автомобиля.

Взрывы заставляют поршни двигателя двигаться. Когда энергия от первого взрыва почти иссякает, происходит еще один взрыв. Это заставляет поршни снова двигаться. Цикл повторяется снова и снова, давая автомобилю мощность, необходимую для движения.

В автомобильных двигателях используется четырехтактный цикл сгорания. Четыре такта — это впуск, сжатие, сгорание и выпуск.Удары повторяются снова и снова, генерируя энергию. Давайте подробнее рассмотрим, что происходит на каждой фазе цикла сгорания.

Впускной: Во время впускного цикла впускной клапан открывается, и поршень перемещается вниз. Цикл начинается с подачи воздуха и газа в двигатель.

Сжатие: В начале цикла сжатия поршень перемещается вверх и выталкивает воздух и газ в меньшее пространство. Меньшее пространство означает более мощный взрыв.

Сгорание: Затем свеча зажигания создает искру, которая воспламеняет и взрывает газ. Сила взрыва заставляет поршень снова опускаться.

Выхлоп: Во время последней части цикла выпускной клапан открывается, чтобы выпустить отработанный газ, образовавшийся в результате взрыва. Этот газ перемещается в каталитический нейтрализатор, где он очищается, а затем через глушитель, прежде чем он выходит из автомобиля через выхлопную трубу.

Как работает двигатель мотоцикла?

Это сбивает с толку.Это сбивает с толку. Так что давайте не будем начинать с плоской шестерки 1800сс.

Современные велосипедные двигатели оснащены множеством технологий — иногда вам нужен словарь, чтобы просто перевести руководство. Но если вы не знаете, как работает двигатель, это может быть немного сложно.

Винить его, это все его вина.

Но хорошая новость заключается в том, что современные двигатели по-прежнему работают почти на тех же принципах, что и, когда немец (который, возможно, знал) по имени Николас Отто построил первый из них в 1876 году.И это уже больше, чем знают многие эксперты по пабам, так что у нас хорошее начало.

Основы двигателя мотоцикла

История начинается с взрыва внутри небольшого замкнутого пространства. Взрыв — это не взрыв; это контролируемое сжигание смеси бензина и воздуха — бензин попал в пространство, будучи впрыснутым из инжектора, а воздух поступил из атмосферы. Взрыв / ожог также называется сгоранием, как в «двигателе внутреннего сгорания». А небольшое ограниченное пространство называется камерой сгорания.

Действительно важные детали — ваш базовый двигатель

В крыше камеры сгорания находится свеча зажигания, которая зажигает искру или воспламеняет топливно-воздушную смесь и начинает сгорание. Этот бит называется зажиганием.

Газы, горящие в небольших помещениях, быстро расширяются. Дно камеры сгорания на самом деле представляет собой верхнюю часть поршня, и, к счастью, он скользит вниз внутри стенок цилиндра, называемого «цилиндром». Говорите, что вам нравится об инженерах, но они логичны.

Поршень соединен со штоком, называемым «шатун» (видите?) — сокращенно шатун или просто шток. Шток соединен с большой вещью типа оси, называемой кривошипом. Когда сгорание толкает поршень и шатун вниз, они поворачивают кривошип.

Импульс в кривошипе (который сравнительно тяжелый) теперь снова отбрасывает шатун и поршень обратно вверх по цилиндру. Это полезно, потому что при этом он выталкивает весь сгоревший выхлопной газ из цилиндра через пару маленьких клапанов, которые только что открылись, и выводит его в выхлоп. Здесь есть хитрый момент — время открытия и закрытия клапанов контролируется цепью, идущей от кривошипа обратно к шпинделю (или распределительному валу) над клапанами, и заставляет их открываться именно тогда, когда это необходимо.

Уф, пока все хорошо. Но работа наполовину сделана. Нам нужно, чтобы в камеру сгорания попало больше бензина и воздуха.

Полный четырехтактный цикл. Это снотворно.

Теперь поршень снова находится в верхней точке хода.Но кривошип все еще имеет импульс и все еще вращается, и он начинает тянуть поршень обратно вниз по цилиндру, что является идеальной возможностью открыть другую пару клапанов (управляемых другим распределительным валом) и позволить низкому давлению опускающегося поршня потянуться. свежий импульс топливовоздушной смеси в цилиндр, немного похожий на набирание крови из шприца.

Еще раз поршень достигает нижней точки своего хода, и цилиндр над ним заполнен завихренной топливно-воздушной смесью. По-прежнему приводимый в действие моментом кривошипа, поршень снова начинает подниматься во второй раз, что сжимает смесь.Когда поршень достигает вершины, свеча зажигания снова зажигает искру, воспламеняя смесь и снова толкая поршень вниз по цилиндру.

Итак, это полный цикл двигателя внутреннего сгорания. Если вы считаете, вы поймете, что поршень фактически совершал два хода вверх и два хода вниз за цикл — вот почему он называется четырехтактным двигателем (есть много других типов двигателей — двухтактные, ванкельные и т. Д. дизели и т. д. — но почти все современные двигатели мотоциклов четырехтактные)

Четыре удара часто сокращают до запоминающихся глаголов: в порядке, описанном выше, это будет удар, удар, сосать, сжимать (но чаще приказывают сосать, сжимать, стучать, дуть, потому что он лучше спотыкается о язык. ).

Итак, теперь все, что у нас есть, — это поршень, летящий вверх и вниз, и вращающийся кривошип. Как это заставляет байк двигаться вперед?

Как вы понимаете, описанный выше четырехтактный цикл происходит очень и очень быстро. Невероятно быстро. Когда ваш велосипед тикает, кривошип будет вращаться со скоростью около 1200 оборотов в минуту.Это 600 сосаний, 600 сжатий, 600 ударов и 600 ударов каждую минуту (потому что каждый из них составляет половину оборота рукоятки). И это на цилиндр.

Итак, кривошип вращается очень быстро, но если вы затем просто соедините его цепью с задним колесом, у него будет достаточно силы только для того, чтобы вести мотоцикл очень, очень медленно, и он будет крутить гайки, чтобы сделать Это. Представьте, что вы выбираете первую передачу на мотоцикле, а затем пытаетесь крутить педали при спуске с горы; то же самое.

Что нам нужно сделать, так это как-то выбрать более высокую передачу на нашем мотоцикле.Нам нужна система шестерен, чтобы замедлить скорость вращения кривошипа, и которая затем — из-за явления, называемого механическим преимуществом — фактически увеличивает силу силы (также называемую крутящим моментом) до точки, при которой мы можем управлять мотоцикл вперед с приличной скоростью, но с более разумной частотой вращения двигателя. Мы хотим поменять местами высокую скорость кривошипа и низкий крутящий момент на низкие обороты кривошипа и высокий крутящий момент.

А, как насчет коробки передач? Таким образом, кривошип имеет зубец или шестерню на конце, которая вращает кучу других шестерен разных размеров — и мы можем выбрать, какую из них хотим, используя умный механизм, называемый рычагом переключения передач — до того, как появится привод, медленнее, но гораздо сильнее, на выходной передаче — и отсюда мы можем зацепить ее цепью и вести заднее колесо.

Теперь у вашего велосипеда работает двигатель, и он движется. Ура!

Это рисунок двигателя Triumph Trophy. Вы можете увидеть три поршня в линию, каждый на конце шатуна и вращающий кривошип под ним. Вы также можете увидеть два распредвала впускных и выпускных клапанов в верхней части двигателя, приводящие в действие клапаны. Большая шестерня сразу за корзиной сцепления принимает привод от кривошипа и передает его в коробку передач — группу шестерен. Выход привода — косозубая коническая шестерня внизу справа. У Trophy есть приводной вал, и вы можете видеть, как его косозубая коническая шестерня принимает выходной сигнал коробки передач.

Конечно, все вышесказанное описывает процесс только одного поршня, штока и цилиндра. Вы знаете, что велосипеды могут иметь один, два, три, четыре, не часто пять, но иногда и до шести цилиндров. Они могут быть расположены необычным и чудесным образом — рядом друг с другом (параллельные близнецы или рядные тройки, четверки или шестерки), в форме V (V-образные или V-образные четверки) или лицом друг к другу (плоские двойные, плоские четыре, даже плоская шесть).

Количество цилиндров и способ их расположения играют огромную роль в определении не только характера вашего двигателя (как он вибрирует и как он передает свою мощность при открытии дроссельной заслонки), но и в управлении — и размер — вашего велосипеда. Из-за этого некоторые конфигурации цилиндров подходят для определенных типов езды — поэтому одиночные цилиндры хорошо работают на мотоциклах для бездорожья, но не так хорошо на туристических велосипедах. Из V-образных четверок получаются хорошие двигатели для спортивных мотоциклов, но плохие внедорожные двигатели.

Конечно, это только самое основное описание того, как работает двигатель вашего велосипеда.У каждого двигателя есть свои сильные стороны и свои особенности конструкции; он может быть с наддувом, с регулируемым клапаном или полуавтоматической коробкой передач.

В четырехтактном двигателе прекрасно, когда вы смотрите на его рисунок или анимацию на Youtube и вдруг впервые понимаете волшебную взаимосвязь поршня, штока, кривошипа, распределительного вала и клапанов. Это особенный момент, который может вдохновить инженеров на всю жизнь. Это тот самый момент Эврики, который когда-то вдохновлял могущественного Соитиро Хонда — и, без сомнения, всех остальных разработчиков двигателей, больших или малых.

ВИДЕО — Как работает двигатель мотоцикла

Мотоциклетные двигатели — как это работает ?!

Основы работы с двигателем

Ханну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Аннотация : Поршневые двигатели внутреннего сгорания — подкласс тепловых двигателей — могут работать в четырех- и двухтактных циклах.В каждом случае двигатель может быть оборудован системой сгорания с искровым зажиганием (SI) или с воспламенением от сжатия (CI). Возможен ряд других классификаций двигателей на основе мобильности двигателя, применения, топлива, конфигурации и других параметров конструкции. Теоретически процесс сгорания можно смоделировать, применяя законы сохранения массы и энергии к процессам в цилиндре двигателя. Основные конструктивные и рабочие параметры двигателей внутреннего сгорания включают степень сжатия, рабочий объем, зазор, выходную мощность, указанную мощность, тепловой КПД, указанное среднее эффективное давление, среднее эффективное давление торможения, удельный расход топлива и многое другое.

Тепловые двигатели

Определение и классификация

Тепловые двигатели — это машины преобразования энергии — они преобразуют химическую энергию топлива в работу, сжигая топливо в воздухе для производства тепла. Это тепло используется для повышения температуры и давления рабочего тела, которое затем используется для выполнения полезной работы. Тепловые двигатели можно классифицировать как:

Двигатели внутреннего сгорания, или
Двигатели внешнего сгорания.

Их также можно разделить на возвратно-поступательные и вращательные. В поршневых двигателях рабочая жидкость используется для линейного перемещения поршня. Затем поступательное движение обычно преобразуется во вращательное с помощью кривошипно-скользящего механизма (шатун / коленчатый вал). В роторном двигателе рабочая жидкость вращает ротор, соединенный с выходным валом.

Двигатели внутреннего сгорания

В двигателях внутреннего сгорания (ДВС) рабочее тело состоит из воздуха, топливовоздушной смеси или продуктов сгорания самой топливно-воздушной смеси.Поршневые двигатели с возвратно-поступательным движением являются, пожалуй, наиболее распространенной формой известных двигателей внутреннего сгорания. Они приводят в движение автомобили, грузовики, поезда и большинство морских судов. Они также используются во многих небольших служебных приложениях. Они могут работать на жидком топливе, таком как бензин и дизельное топливо, или на газообразном топливе, таком как природный газ и сжиженный нефтяной газ. Двумя общими подкатегориями поршневых двигателей с возвратно-поступательным движением являются двухтактный двигатель и четырехтактный двигатель . Примеры роторных двигателей внутреннего сгорания включают роторный двигатель Ванкеля и газовую турбину.

Общие цели при проектировании и разработке всех тепловых двигателей включают: максимизацию работы (выходную мощность), минимизацию потребления энергии и уменьшение загрязняющих веществ, которые могут образовываться в процессе преобразования химической энергии в работу. На рисунке 1 показаны основные узлы поршневых двигателей внутреннего сгорания. Конструкция магистрального двигателя является наиболее распространенной, хотя термин «магистральный двигатель» редко используется за пределами отрасли крупных двигателей. Конструкция крейцкопфа в настоящее время используется только в больших тихоходных двухтактных двигателях.Впускные и выпускные клапаны для простоты опущены, однако стоит отметить, что в некоторых конструкциях двухтактных двигателей используются впускные и выпускные отверстия, а не клапаны.

Рисунок 1 . Основные узлы поршневых магистральных (а) и крейцкопфных (б) двигателей

Как двух-, так и четырехтактный поршневой двигатель внутреннего сгорания может быть оборудован системой сгорания с искровым зажиганием (SI) или с воспламенением от сжатия (CI).

Обычно системы с искровым зажиганием характеризуются предварительно смешанным зарядом (т.е.е. топливо и воздух смешиваются перед зажиганием) и внешний источник зажигания, такой как свеча зажигания. Предварительное смешивание может происходить во впускном коллекторе или в цилиндре. Хотя предварительно смешанный заряд имеет относительно однородное пространственное распределение воздуха и топлива в большинстве случаев, это распределение также может быть неоднородным. Возгорание инициируется искрой, и пламя распространяется по фронту наружу от места искры. Сгорание в двигателях SI считается кинетическим, потому что вся смесь воспламеняется, а скорость сгорания определяется тем, насколько быстро химическая реакция может поглотить эту смесь, начиная с источника воспламенения.

Обычные дизельные двигатели характеризуются впрыском топлива непосредственно в цилиндр примерно в то время, когда требуется зажигание. В результате заправка воздуха и топлива в этих двигателях очень неоднородна: одни регионы являются чрезмерно богатыми, а другие — обедненными. Между этими крайностями смесь топлива и воздуха будет существовать в различных пропорциях. При впрыске топливо испаряется в этой высокотемпературной среде и смешивается с горячим окружающим воздухом в камере сгорания.Температура испаренного топлива достигает температуры самовоспламенения и самовоспламеняется, чтобы начать процесс сгорания. Температура самовоспламенения топлива зависит от его химического состава. В отличие от системы SI, сгорание в двигателях с воспламенением от сжатия может происходить во многих точках, где соотношение воздух-топливо и температура могут поддерживать этот процесс. Говорят, что основная часть процесса сгорания в двигателях с ХИ регулируется смешением, потому что скорость регулируется образованием воспламеняющихся смесей воздуха и топлива в камере сгорания.

В некоторых случаях различие между модулями SI и CI может быть нечетким. В связи с необходимостью снижения выбросов и расхода топлива были разработаны системы сгорания, которые могут использовать некоторые особенности двигателей SI и CI; например, самовозгорание предварительно смешанных смесей бензина, дизельного топлива или их смеси.

Газовые турбины, рис. 2, являются еще одним примером двигателей внутреннего сгорания. Однако, в отличие от поршневых двигателей с возвратно-поступательным движением, сгорание происходит отдельно в специальной камере сгорания.

Рисунок 2 . Микрогазовая турбина для расширителей диапазона в транспортных средствах средней и большой грузоподъемности

(Источник: Wrightspeed Inc.)

Двигатели внешнего сгорания

В двигателях внешнего сгорания рабочее тело полностью отделено от топливовоздушной смеси. Тепло от продуктов сгорания передается рабочему телу через стенки теплообменника. Паровая машина — хорошо известный пример двигателя внешнего сгорания.

Примером поршневого двигателя внешнего сгорания является двигатель Стирлинга, в котором тепло добавляется к рабочему телу при высокой температуре и отводится при низкой температуре. Тепло, добавляемое к рабочему телу, может быть получено практически от любого источника тепла, такого как сжигание ископаемого топлива, дерева или любого другого органического материала.

Цикл Ренкина, на котором основаны многие конструкции паровых двигателей, является еще одним примером двигателя внешнего сгорания. Тепло, поступающее от внешнего источника, повышает температуру жидкости, такой как вода, до тех пор, пока она не превратится в пар, который используется для перемещения поршня или вращения турбины.Паровые двигатели приводили в движение автомобили в США с 1900 по 1916 год; однако к 1924 году они почти исчезли. Паровые грузовики были популярны в Англии до середины 1930-х годов. В то время как паровые локомотивы во многих странах постепенно заменялись тепловозами на протяжении большей части 20 ^-го-го века, некоторые из них оставались в эксплуатации до 21-го, ^{-го и} века. Причины прекращения использования парового двигателя как основного двигателя в мобильных приложениях заключались в размере и количестве основных компонентов, необходимых для их работы, таких как печь, котел, турбина, клапаны, а также в их сложном управлении [422] . Паровая турбина, которая до сих пор работает на многих стационарных электростанциях, является примером роторного двигателя внешнего сгорания.

В XXI веке, ^и годах, акцент на повышении эффективности двигателей вызвал новый интерес к циклу Ренкина для мобильных приложений — в форме рекуперации отработанного тепла выхлопных газов (WHR). В то время как в некоторых из этих устройств используется пар, в других используются органические жидкости, которые лучше подходят для применений с относительно низкой температурой выхлопных газов транспортных средств. Из-за комбинации цикла Ренкина и органической рабочей жидкости эти системы часто называют системами рекуперации отходящего тепла с органическим циклом Ренкина (ORC).

###

Урок 5: Двигатель внутреннего сгорания и моторное масло

Из этого урока вы узнаете, как работает двигатель внутреннего сгорания, и о важности моторного масла.

Как работает двигатель внутреннего сгорания:

Все двигатели внутреннего сгорания работают по теории, называемой Циклом Отто , названным в честь Николауса Отто, который изобрел его в 1867 году. Это происходит в 4 повторяющихся шага или «тактов»:

Впуск
Сжатие
Горение (или мощность)
Выхлоп

Схема, показывающая работу четырехтактного двигателя с искровым зажиганием.Ярлыки: 1 — Индукция, 2 — Компрессия, 3 — Мощность, 4 — Выхлоп. CC-BY-SA 3.0 Зефирис

Топливо и воздух втягиваются в цилиндр двигателя за счет движения поршня вниз при открытом впускном клапане. Затем поршень начинает двигаться вверх, и впускной, и выпускной клапаны закрываются. Поднимающийся вверх поршень сжимает топливно-воздушную смесь. Затем воздушно-топливная смесь воспламеняется свечой зажигания (в обычных бензиновых двигателях), вызывая сгорание. Сильный нагрев создает высокое давление, заставляющее поршень опускаться.Затем открывается выпускной клапан. Поршень снова поднимается, высасывая выхлопные газы. И затем цикл повторяется.

Вот приличная анимация цикла Отто на YouTube: http://youtube.com/watch?v=6qHherIwsTE. (На YouTube-анимации воздухозаборник слева, а выхлоп справа). В Википедии также есть GIF-анимация: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif. (На гифке впускной канал справа, а выпускной — слева).

Процесс сгорания — это преобразование химической энергии (бензина) в тепловую энергию (сгорание), которая преобразуется в возвратно-поступательную энергию (качание поршней). Поршни через шатун поворачивают коленчатый вал. Когда поршень поднимается и опускается во время сгорания, он вращает коленчатый вал. Коленчатый вал превращает возвратно-поступательную энергию в энергию вращения. Эта энергия в конечном итоге передается колесам через трансмиссию, что мы обсудим позже в Уроке 9.

Crankshaft gif анимация, общественное достояние.

Анимированный рисунок, показывающий поршни (серые) в соответствующих цилиндрах (синий) и коленчатый вал (красный), можно найти на http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cshaft.gif. Когда поршни поднимаются и опускаются, коленчатый вал вращается.

В дизельном двигателе нет свечей зажигания. Топливо воспламеняется только за счет сжатия. Компрессия выше в дизельном двигателе, который выделяет достаточно тепла, чтобы вызвать сгорание.

В гибридном транспортном средстве наряду с двигателем внутреннего сгорания используется электродвигатель и аккумулятор для поддержки движения.Двигатель внутреннего сгорания вырабатывает электричество для подзарядки аккумуляторов. Также происходит подзарядка аккумуляторов при торможении до полной остановки.

Моторное масло

Моторное масло предназначено для образования пленки смазки между всеми движущимися частями двигателя внутреннего сгорания для уменьшения трения и износа. Правильный выбор моторного масла для вашего автомобиля и замена масла во время плановых интервалов технического обслуживания обеспечат бесперебойную работу двигателя с течением времени. Рекомендуемый тип масла и спецификацию для вашего автомобиля можно найти в руководстве по эксплуатации.Еще одно место, где его можно найти — это крышка маслозаливной горловины. Он будет зависеть от температуры окружающей среды в том месте, где вы живете. В руководстве пользователя указаны два кода моторного масла: API и SAE.

Все масла имеют код API, который расшифровывается как Американский институт нефти. Это рейтинг качества, чистоты и типов моющих средств в масле. Код всегда будет из двух букв.

SAE — это вязкость или густота масла. Современное масло — это мультивязкое масло.SAE может быть чем-то вроде 5W-30. Первая комбинация цифр и букв (5W) указывает вязкость или густоту масла в холодном состоянии. Второе число — вязкость при рабочей температуре двигателя. Раньше у них было мультивязкое масло, было только одноязкое масло (SAE 30), которое в холодную погоду очень густое. Залить его в двигатель — все равно что налить мед, но, что еще важнее, будет сложно перекачивать масло и смазывать двигатель. Вот почему старые двигатели нужно было прогреть, прежде чем на них можно было ездить.

Урок 5: Двигатель внутреннего сгорания и моторное масло — это один из двенадцати уроков, которые также доступны в виде бесплатной электронной книги с иллюстрациями. Эти уроки основаны на схеме значка Boy Scout Automotive Maintenance и адаптированы Crawford’s Auto Repair для широкой аудитории. Эта статья предназначена только для информационных целей, и автор не несет ответственности за любые несчастные случаи, которые могут произойти при работе с автотранспортными средствами.Читая эту страницу, вы принимаете условие, что вы несете полную ответственность за свои действия. Для получения дополнительной информации по темам на этой странице см. Пакет «Ремонт и смазка двигателя» и «Замена масла и работы».

Авторские права © 2014, Джефф Кроуфорд . Разрешается переиздать эту статью для личного или коммерческого использования при условии, что ее содержание, цитирование и уведомление об авторских правах остаются неизменными и неизменными. Должна быть активная ссылка для подписки на CrawfordsAutoService.com.

Урок 5: Двигатель внутреннего сгорания и моторное масло находятся под лицензией Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4. 0 International License.

Основы двигателей внутреннего сгорания

В вашей профессии требуется образованное понимание двигателей внутреннего сгорания, а не обязательно. Этот двухдневный семинар-обзор технологий охватывает самые актуальные темы — от химии сгорания до кинематики внутренних компонентов современного двигателя внутреннего сгорания — для максимального понимания.Слушатели получат практический практический подход к основам наиболее распространенных конструкций двигателей внутреннего сгорания, поскольку они применяются к газовым циклам, термодинамике и передаче тепла основным компонентам, а также к теориям проектирования, которые воплощают эти концепции.

Цели обучения Посетив этот семинар, вы сможете:

Подробно обсудите основные функции и взаимодействие компонентов в современном двигателе внутреннего сгорания, в частности; двух- и четырехтактные циклы, как они относятся к конструкциям поршневых и роторных двигателей
Описать общие термодинамические концепции, регулирующие работу двигателя внутреннего сгорания и его различные циклы.
Сравните основные эксплуатационные различия различных видов топлива, используемых в двигателях внутреннего сгорания, их доступность и поймите применимость каждого
Обсудить функции и работу всех основных компонентов и систем современного двигателя внутреннего сгорания.
Определите операционные принципы, лежащие в основе сроков и рабочих взаимоотношений между всеми внутренними компонентами, и сформулируйте важность этих взаимоотношений
Признать ограничения текущих разработок и реализаций современного двигателя внутреннего сгорания
Выполните базовую оценку и оценку новых, передовых разработок и новых инициатив в области трансмиссии, применительно к индустрии мобильности

Кому следует прийти

Предназначен для инженеров силовых агрегатов, поставщиков компонентов, специалистов по разработке трансмиссий на платформе транспортных средств, а также тех, кто участвует в разработке, разработке и обсуждении двигателей. Участникам семинара рекомендуется иметь высшее инженерное образование.

Также доступен курс SAE по запросу!
Основы двигателей внутреннего сгорания (PD730944)

«Инструктор SAE, доктор Уильям Марк МакВи, сделал сложные концепции понятными и представил реальные примеры применения».
Хеленанн Габлер
Сертификационный персонал
Технический центр Toyota

«Курс хорошо разработан и преподается профессионально.Он намного превзошел мои ожидания и стал отличным знакомством с двигателями внутреннего сгорания ».
Мэтт Джексон
Менеджер
Юго-Западный научно-исследовательский институт

«Меня попросили узнать больше. Это было отличное введение в двигатели внутреннего сгорания».
Пол Слейтер
Wescast Industries, Inc.

«Очень рекомендую новым сотрудникам».
Брайан Гросс
Старший инженер проекта
Polaris Industries, Inc.

«Отличный класс и очень хорошо обученный. Прекрасное освежение для всех!»
Пол Коннор
Инженер по калибровке
Ilmor Engineering, Inc.

«Очень компетентный инструктор с огромными знаниями. Очень интересный и заинтересованный.»
Соня Занарделли
Супервайзер трансмиссии
Армия США TARDEC

Вы должны пройти все контактные часы курса и успешно сдать учебный экзамен, чтобы получить CEU.

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

Двигатель, который использует жидкое топливо для выработки энергии, такой как двигатель внутреннего сгорания, по сути, представляет собой большой воздушный насос. Холодный воздух втягивается, смешивается с выбранным топливом для создания энергии, а затем удаляется как горячий выхлопной газ. Чем эффективнее дышит этот «воздушный насос» двигателя, тем эффективнее он вырабатывает мощность.

В этой статье мы сосредоточимся на том, как именно автомобильный двигатель внутреннего сгорания преобразует воздух и топливо в энергию, чтобы двигать ваш автомобиль по дороге. В этой статье мы определяем терминологию для различных частей, однако вы можете найти нашу статью по теме Глоссарий внутренних деталей двигателя полезен, если вы хотите узнать о других компонентах, не упомянутых здесь.

Имейте в виду, что это сложная тема; Хотя мы сделали все возможное, чтобы объяснить это в терминах непрофессионала, некоторые концепции может быть трудно продемонстрировать в двухмерном формате. Кроме того, некоторые описания функций двигателя были упрощены для ясности.

Какие основные части двигателя?

Типичный блок двигателя V8.

Во-первых, давайте рассмотрим две основные части типичного двигателя внутреннего сгорания. Главный и самый большой кусок — это блок двигателя, составляющий нижнюю часть двигателя. Это дом для поршни, шатуны, коленчатый вал, масляный насос и распределительный вал, если двигатель имеет конструкцию с верхним расположением клапана. Поскольку эта секция содержит отверстия цилиндра, по которым перемещаются поршни, ее иногда называют блоком цилиндров.

Слева показана головка блока цилиндров, прикрепленная болтами к блоку двигателя. Справа и взломанная схема ГБЦ.

К верхней части блока цилиндров привинчена головка (или головки) блока цилиндров. Они содержат выпускные и впускные клапаны, а также распределительные валы, если двигатель имеет конструкцию с верхним кулачком. Рядные двигатели (все цилиндры в один ряд) имеют только одну головку блока цилиндров. Двигатели V-образной или H-образной формы имеют две головки блока цилиндров, по одной на ряд цилиндров.

Типичная секция картера, которая крепится болтами, образуя нижнюю часть блока цилиндров.

Как воздух попадает в герметичный блок двигателя?

Прежде чем мы рассмотрим этапы процесса внутреннего сгорания в двигателе, важно понять, как воздух попадает в герметичный блок двигателя.

Это происходит благодаря так называемому впускному коллектору. An Впускной коллектор, сделанный из металла или пластика, представляет собой узел, расположенный наверху двигателя, состоящий из ряда трубок, которые распределяют воздух и топливо в каждый цилиндр. (Подробнее о впускных коллекторах мы приглашаем вас прочитать наши статья по теме.)

Впускные коллекторы на V-образных двигателях обычно устанавливаются сверху между обоими рядами цилиндров.

После того, как воздух сначала проходит через впускную трубку и очищается воздушным фильтром, он попадает во впускной коллектор. Карбюратор, дроссельная заслонка или топливные форсунки впрыскивают соответствующее количество топлива, которое смешивается с этим всасываемым воздухом. Идеальное соотношение для топливовоздушной смеси — 14.7-к-1, что означает 14,7 частей воздуха на 1 часть топлива. Теперь нам нужно подать эту топливно-воздушную смесь в каждый цилиндр. Это начало «4-тактного цикла» двигателя нашего автомобиля.

Каковы 4 этапа 4-тактного цикла?

Автомобильные двигатели описываются как «4-тактные», потому что в процессе сгорания участвуют 4 основных этапа. (Существуют «двухтактные» двигатели, но они не использовались в дорожных автомобилях в течение многих десятилетий, и это обсуждение выходит за рамки данной статьи. )

Итак, мы ясно видим: шаги, описанные ниже, должны выполняться в КАЖДОМ цилиндре двигателя. Для ясности мы опишем четыре хода в том виде, в котором они происходят в ОДНОМ цилиндре.

Первый этап: ход впуска

Двигателю требуется топливно-воздушная смесь, чтобы попасть в закрытую зону цилиндра. Для этого впускной клапан перемещается из закрытого положения в открытое. Смесь поступает в цилиндр. Поршень, который находится в верхней части цилиндра, начинает двигаться вниз, создавая частичный вакуум, который способствует всасыванию смеси.Выпускной клапан остается закрытым на этом этапе.

ВПУСКНОЙ ХОД:

ДВИЖЕНИЕ ПОРШНЯ: ВНИЗ
ВПУСКНОЙ КЛАПАН: ОТКРЫТЬ
ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТО
ДЕЙСТВИЕ: ВТЯНИЕ В СМЕСИ ВОЗДУХ / ТОПЛИВО

Второй этап: ход сжатия

После того, как поршень достигает нижней части цилиндра (известной как «нижняя мертвая точка»), впускной клапан закрывается, и поршень начинает двигаться вверх, что сжимает топливно-воздушную смесь. Под давлением смеси она воспламеняется с большей силой, чем если бы она не была сжата. Как впускной, так и выпускной клапаны остаются закрытыми, чтобы смесь оставалась в стенках цилиндра. Полное сжатие достигается, когда поршень достигает максимальной точки своего хода (известной как «верхняя мертвая точка»).

ХОД КОМПРЕССИИ:

ДВИЖЕНИЕ ПОРШНЯ: ВВЕРХ
ВПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТО
ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТО
ДЕЙСТВИЕ: СМЕСЬ СЖАТОГО ВОЗДУХА / ТОПЛИВА

Третий этап: рабочий ход

Этот ход начинается с поршня в верхней части цилиндра, при закрытых обоих клапанах и сжатой топливно-воздушной смеси.Это момент, когда загорается свеча зажигания, воспламеняя смесь и создавая давление (мощность), которое заставляет поршень опускаться. Оба клапана остаются закрытыми, чтобы сдерживать давление внутри стенок цилиндра.

СИЛОВОЙ ХОД:

ДВИЖЕНИЕ ПОРШНЯ: ВНИЗ
ВПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТО
ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТО
ДЕЙСТВИЕ: ЗАЖИГАТЬ СМЕСЬ ВОЗДУХ / ТОПЛИВА

Четвертый этап: ход выхлопа

Поршень снова меняет направление и начинает двигаться вверх. Теперь двигатель должен удалить сгоревшие остатки топливно-воздушной смеси. Движение поршня вверх толкает этот выхлопной газ вверх, и выпускной клапан открывается, позволяя ему выйти из цилиндра в выпускной коллектор (и, в конечном итоге, в выхлопную трубу). Впускной клапан остается закрытым, так как двигатель хочет, чтобы все эти газы уходили через выхлопные трубы.

ХОД ВЫПУСКА:

ДВИЖЕНИЕ ПОРШНЯ: ВВЕРХ
ВПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТО
ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН: ОТКРЫТЬ
ДЕЙСТВИЕ: СМЕСЬ ВОЗДУХ / ТОПЛИВА EXPEL

Мы можем суммировать действия четырех штрихов на этой диаграмме:

Как клапаны знают, когда открываться и закрываться?

Здесь впускные и выпускные клапаны (показаны зеленым и красным) приводятся в действие отдельными распределительными валами.Эти клапаны выполняют важную функцию, и их движение точно рассчитано по времени.

Назначение клапанов

Двигатель должен иметь как минимум один впускной клапан и один выпускной клапан для каждого цилиндра. Чтобы 4-тактный цикл был успешным, открытие и закрытие этих клапанов точно контролируется — синхронизируется с движением поршней, чтобы каждый клапан выполнял свою работу именно тогда, когда это необходимо. Этот точный контроль известен как «время».

Правильная синхронизация позволяет впускному клапану открываться и впускать топливно-воздушную смесь в цилиндр, когда поршень движется вниз во время такта впуска.А после того, как происходит сгорание, выпускной клапан открывается, поэтому сгоревшие газы могут выталкиваться из цилиндра, когда поршень движется обратно вверх.

Открытие и закрытие всех клапанов двигателя осуществляется распределительным валом. Каждый распределительный вал содержит несколько «выступов», которые представляют собой детали неправильной формы, расположенные на центральном валу. По мере вращения распределительного вала вращаются и эти выступы, которые контактируют с другими компонентами для перемещения клапанов. Клапаны обычно закрыты и удерживаются закрытыми с помощью клапанных пружин. Лепестки должны преодолевать давление пружины, чтобы открыть клапаны. Поскольку лепесток продолжает вращаться, пружины снова закрывают клапаны. Эти лопасти имеют точную форму и обработаны таким образом, чтобы они вносили свой вклад в поддержание правильной синхронизации двигателя.

Распредвалы видны в двигателе с верхним распределительным валом (слева) и в двигателе с верхним расположением клапанов (справа).

В двигателях с верхним расположением клапанов распределительные валы расположены в блоке цилиндров и соединены с клапанами с помощью толкателей, толкателей и коромысел (в зависимости от конструкции двигателя).В двигателях с верхним распредвалом распредвалы находятся в головке блока цилиндров. Механическое соединение с клапанами все еще существует, но поскольку кулачок расположен ближе к клапанам, это более короткое и прямое соединение.

Клапаны и синхронизация двигателя

Без правильного выбора времени клапаны не открывались и не закрывались, когда они должны были. 4-тактный цикл не будет работать должным образом. Хорошее сгорание было бы трудным, если не невозможным, и двигатель не работал бы, потому что это, по сути, гигантский воздушный насос.

Синхронизация движения поршня и клапана достигается за счет механического соединения коленчатого и распределительного валов. Поршни соединены с коленчатым валом (более подробно описано ниже). Коленчатый вал соединяется с распределительным валом одним из трех способов: шестернями ГРМ, цепью ГРМ или ремнем ГРМ (обратите внимание на использование слова «синхронизация»).

Эти иллюстрации демонстрируют, как цепи ГРМ или ремни ГРМ синхронизируют действия коленчатого и распределительного валов.

Для наших целей важно то, что малейшее вращательное движение коленчатого вала вызывает вращение распределительного вала, в результате чего клапаны открываются или закрываются, в зависимости от положения лепестка. Пока синхронизация остается правильной, двигатель будет работать. Если, однако, ремень или цепь ГРМ выскакивает на шестерню или, что еще хуже, щелкает, механическое соединение не синхронизировано или полностью обрывается. Двигатель будет плохо работать или вообще не будет работать.

Количество клапанов зависит от двигателя

Общее количество клапанов в двигателе может быть разным.Старые двигатели имеют 1 впускной и 1 выпускной клапан на цилиндр. У 8-цилиндрового двигателя всего 16 клапанов (2 x 8). Некоторые двигатели имеют 2 впускных клапана и 1 выпускной клапан на цилиндр. 6-цилиндровый двигатель с такой установкой с 3 клапанами на цилиндр будет иметь 18 клапанов (3 x 6). Многие современные двигатели имеют 2 впускных и 2 выпускных клапана на каждый цилиндр. Четырехцилиндровый двигатель с 4 клапанами на цилиндр, конечно, будет иметь в общей сложности 16 клапанов (4 x 4).

Как вы можете видеть из этих примеров, общее количество клапанов НЕ говорит вам, сколько цилиндров в двигателе.

Конфигурации с одним распредвалом и двумя распредвалами

Все двигатели с верхним расположением клапанов (кулачок в блоке) имеют один распределительный вал для двигателя. Двигатели с верхним расположением кулачков с распределительными валами в головках могут иметь один цилиндр на головку или два на головку. Если их два, каждый распределительный вал предназначен для работы впускных или выпускных клапанов.

Терминология двигателя говорит нам, что двигатель с одним распредвалом НА ГОЛОВКУ является двигателем «SOHC» (с одним верхним распредвалом).Точно так же двигатель с двумя кулачками НА ГОЛОВКУ называется двигателем «DOHC» (с двумя верхними кулачками). Будьте осторожны при подсчете распредвалов! V-образный двигатель DOHC с двумя головками цилиндров имеет в общей сложности ЧЕТЫРЕ распредвала (по два на головку).

Как сила от поршней перемещает автомобиль?

Мы узнали, что на этапе 3 4-тактного цикла воспламенение топливно-воздушной смеси внутри цилиндра создает силу, толкающую поршень вниз. Теперь давайте посмотрим, как двигатель преобразует это движение вверх-вниз во вращательное движение, которое нам нужно для вращения коленчатого вала.

Здесь показан шатун с прилегающими элементами (слева) и сам по себе (справа).

Поршень прикреплен к прочной металлической детали, известной как шатун. Шатуны могут поворачиваться в этой точке соединения на поршне.

Нижний конец шатуна крепится к коленчатому валу, который служит выходным валом для всего двигателя. Эта точка крепления на коленчатом валу смещена от средней линии коленчатого вала. Когда шатун перемещается вверх и вниз вместе с поршнем, он вращает коленчатый вал.

Чтобы наглядно представить себе это, представьте себе движения ног велосипедиста. Движение вверх-вниз в шарнирном колене очень похоже на то, что происходит с поршнем и верхней частью шатуна. Но голень и ступня велосипедиста вращают педаль велосипеда по кругу. Движение ноги велосипедиста вверх и вниз преобразуется во вращательное движение стопы, которое раскручивает кривошип велосипеда.

На рисунке выше показаны коленчатый вал, шатуны и поршни 4-цилиндрового двигателя.Каждый поршень совершает рабочий ход 4-тактного цикла в разное время. Это позволяет достичь нескольких целей: во-первых, он выравнивает импульсы мощности, чтобы двигатель работал более плавно. Во-вторых, поскольку все поршни соединены друг с другом через кривошип, рабочий ход одного поршня также создает такты впуска, сжатия и выпуска других поршней.

Присмотритесь к типичному коленчатому валу. Обратите внимание на отверстия, через которые проходит смазочное масло. Цапфы коренных подшипников предназначены для прилегания к изогнутым подшипникам картера.Противовесы сглаживают вращательные колебания.

Регулярное срабатывание цилиндров создает мощность, необходимую для поддержания постоянного и равномерного вращения коленчатого вала с постоянным крутящим моментом.

Коленчатый вал, если смотреть снизу двигателя, со снятой секцией картера.

Сам коленчатый вал находится в нижней части блока цилиндров. Поскольку коленчатый вал вынужден вращаться от мощности, производимой в течение 4-тактного цикла, он создает крутящее движение или крутящий момент.Хвостовой конец кривошипа выходит из блока цилиндров в задней части, и оттуда он соединяется с маховиком, трансмиссией, а также ведущим и осевым валами, в конечном итоге достигая ведущих колес. Это сила, которая продвигает ваш автомобиль вперед.

В задней части двигателя, где коленчатый вал выходит из блока цилиндров, прикреплен маховик.

Теперь, когда у вас есть базовое представление о том, как работает двигатель внутреннего сгорания, вы будете знать, какие виды капитального ремонта включают в себя определенные типы.И вы оцените ценность регулярного технического обслуживания, особенно замены масла, при котором все движущиеся части остаются должным образом смазанными.

Если вы хотите перейти на новый уровень, выполнив перестройку движка (или наняв кого-то для этого), мы рекомендуем прочитать нашу статью по теме ЧТО ВАМ НУЖНО ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ИЛИ ЗАМЕНЫ ДВИГАТЕЛЯ, чтобы получить представление об оборудовании и части, которые понадобятся для работы. У нас также есть полностью восстановленные двигатели, готовые к установке.

Если у вас есть какие-либо вопросы о запчастях, которые вам необходимо заказать, мы будем рады вашим запросам — наши компетентные представители находятся здесь семь дней в неделю!

9 мая 2018 г.

Как работает двигатель внутреннего сгорания [простым языком]

Что такое цилиндры, турбонаддув, как расшифровывать характеристики двигателя без технической документации

Как работает?

Что означает «1,8-литровый»?

Характеристика «4-цилиндровый» означает количество цилиндров в движке

V-образный или рядный двигатель означает угол расположения цилиндров друг к другу — это называется конфигурация мотора

Клапаны

Наддув и турбонаддув

Как устроен и как работает автомобиль?

Цикл работы двигателя внутреннего сгорания

Образование горючей смеси

Схема зажигания

Механизм управления двумя неодинаковыми движениями

Блок дисциплин «Двигатели внутреннего сгорания»

Методические материалы для студентов специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок»

Двигатель в разрезе: описание, детали

Работа двигателя

Двигатель в разрезе

Вывод

Технозона: Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля «Формулы-1» — Fun Formula: автоспорт

Основные механизмы двигателя

Основные системы двигателя

Из истории

Виды двигателей

Принцип работы

Устройство ДВС

Порядок работы

Конструкция ДВС

Дополнительные агрегаты

Тип топлива

Тюнинг

Как устроен двигатель автомобиля – изучаем схему устройства

Как работает двигатель автомобиля – кратко о сложных процессах

Принцип работы двигателя автомобиля – различия в моделях

Работа двигателя

Двигатель в разрезе

Вывод

Принцип работы двигателей внутреннего сгорания

Преимущества двигателей внутреннего сгорания

Краткий исторический экскурс

Основные виды и типы ДВС

Бензиновые двигатели

Дизельные двигатели

Газовые двигатели

Комбинированные типы двигателей внутреннего сгорания

Обслуживание и ремонт двигателей внутреннего сгорания

Двигатели внешнего сгорания

Энергосберегающие технологии: Теплоэнергетическая установка FX-38 на основе двигателя внешнего сгорания с сжиганием газообразного топлива

Ступени двигателя внутреннего сгорания

Как работает двигатель?

Как работает двигатель мотоцикла?

Основы двигателя мотоцикла

ВИДЕО — Как работает двигатель мотоцикла

Мотоциклетные двигатели — как это работает ?!

Тепловые двигатели

Определение и классификация

Двигатели внутреннего сгорания

Двигатели внешнего сгорания

Урок 5: Двигатель внутреннего сгорания и моторное масло

Как работает двигатель внутреннего сгорания:

Моторное масло

Основы двигателей внутреннего сгорания

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

Какие основные части двигателя?

Как воздух попадает в герметичный блок двигателя?

Каковы 4 этапа 4-тактного цикла?

Первый этап: ход впуска

Второй этап: ход сжатия

Третий этап: рабочий ход

Четвертый этап: ход выхлопа

Как клапаны знают, когда открываться и закрываться?

Назначение клапанов

Клапаны и синхронизация двигателя

Количество клапанов зависит от двигателя

Конфигурации с одним распредвалом и двумя распредвалами

Как сила от поршней перемещает автомобиль?

Добавить комментарий Отменить ответ