Как работает двс: Как работает двигатель машины для начинающих и чайников

Содержание

Как работает двигатель внутреннего сгорания (ДВС)? – Цена нового авто

Двигатель внутреннего сгорания (или ДВС) – это тепловой двигатель, который преобразует энергию от сжигания топлива в механическое движение. При сжигание даже небольшого количества топлива в закрытом пространстве выделяются газы, которые значительно повышают давление. Как раз это давление и приводит к движению поршень двигателя или отдельного цилиндра.

Поршень в свою очередь связан с коленчатым валом, который движение поступательное преобразует во вращательное. А чтобы движение происходило непрерывно, в цилиндр с определенной цикличностью подаются на сжигания все новые небольшие порции топлива. Зажигание топлива в цилиндре происходит благодаря “свече”. Она создает искру в определенный момент времени.

Рассмотрим конструкцию двигателя внутреннего сгорания

Работа ДВС основана на 4 тактах или цикле Отто и осуществляется при одновременной работе четырех цилиндров.

Итак, как работает двигатель внутреннего сгорания, видно на следующей схеме.

Такты работы двигателя внутреннего сгорания или т.н. цикл Отто:

1. Такт впуска. Поршень опускается вниз образуя в цилиндре пустое пространство. После того, как впускной клапан открывается кулачками распределительного вала, из карбюратора поступает топливно-воздушная смесь. Когда поршень достигает самого нижнего положения, впускной клапан закрывается.

2. Такт сжатия. Поршень поднимается и сжимает воздушно-топливную смесь, поднимая при этом ее температуру. Когда поршень поднимается в верхнюю точку, свеча подает искру и воспламеняет смесь.

3. Рабочий такт. Топливо сгорает, выделяю продукты горения – газы, которые создают давление и выталкивают поршень вниз. При этом и впускной и выпускной клапаны в закрытом положении.

4. Такт выпуска. Открывается выпускной клапан, и поскольку коленвал продолжает вращаться по инерции, продукты сгорания выдавливаются через выпускной клапан. Цикл повторяется…

Двигатели внутреннего сгорания бывают карбюраторные и инжекторный.

Карбюраторный двигатель работает вместе с карбюратором, в котором подготавливается воздушно-топливная смесь. Для смешивания воздуха и топливо используется аэродинамическая сила. Цилиндр всасывает необходимое количество смеси.

Инжекторный двигатель – это современная система. То, как в поток воздуха через специальные форсунки впрыскивается топливо, какая должна быть дозировка топлива, управляется электронным блоком управления.

Как работает двс. Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Основные причины неполадок и перебоев в машине и двигателе

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – это самый распространенный тип двигателя из всех, которые устанавливаются в настоящее время на автомобили. Несмотря на то, что современный двигатель внутреннего сгорания состоит из тысячи частей, принцип его работы весьма прост.

В рамках данной статьи мы рассмотрим устройство и принцип работы ДВС.

Внизу страницы смотрите видео, на котором наглядно показано устройство и принцип работы бензинового ДВС.

В каждом двигателе внутреннего сгорания есть цилиндр и поршень. Именно внутри цилиндра ДВС происходит преобразование тепловой энергии, выделяемой при сжигании топлива, в энергию механическую, способную заставить наш автомобиль двигаться. Этот процесс повторяется с частотой несколько сотен раз в минуту, что обеспечивает непрерывное вращение выходящего из двигателя коленчатого вала.

Принцип работы четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания

В подавляющем большинстве легковых автомобилей устанавливают четырехтактные двигатели внутреннего сгорания, поэтому мы и берём его за основу. Чтобы лучше понять принцип устройства бензинового ДВС, предлагаем вам взглянуть на рисунок:


Топливно-воздушная смесь, попадая через впускной клапан в камеру сгорания (такт первый – впуск), сжимается (такт второй – сжатие) и воспламеняется от искры свечи зажигания. При сжигании топлива, под воздействием высокой температуры в цилиндре двигателя образуется избыточное давление, заставляющее поршень двигаться вниз к так называемой нижней мертвой точке (НМТ), совершая при этом такт третий – рабочий ход. Перемещаясь во время рабочего хода вниз, с помощью шатуна, поршень приводит во вращение коленчатый вал. Затем, перемещаясь от НМТ к верхней мертвой точке (ВМТ) поршень выталкивает отработанные газы через выпускной клапан в выхлопную систему автомобиля – это четвертый такт (выпуск) работы двигателя внутреннего сгорания.

Такт – это процесс, происходящий в цилиндре двигателя за один ход поршня. Совокупность тактов, повторяющихся в строгой последовательности и с определенной периодичностью, обычно называют рабочим циклом , в данном случае, двигателя внутреннего сгорания.

  1. Такт первый — ВПУСК . Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, при этом возникает разряжение и полость цилиндра ДВС заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан.
    Смесь, попадая в камеру сгорания, смешивается с остатками отработавших газов. В конце впуска давление в цилиндре составляет 0,07–0,095 МПа, а температура 80-120 ºС.
  2. Такт второй – СЖАТИЕ . Поршень движется к ВМТ, оба клапана закрыты, рабочая смесь в цилиндре сжимается, а сжатие сопровождается повышением давления (1,2–1,7 МПа) и температуры (300-400 ºС).
  3. Такт третий – РАСШИРЕНИЕ . При воспламенении рабочей смеси в цилиндре ДВС выделяется значительное количество теплоты, резко увеличивается температура (до 2500 градусов по Цельсию). Под давлением поршень перемещается к НМТ. Давление равно 4–6 МПа.
  4. Такт четвертый – ВЫПУСК . Поршень стремится к ВМТ через открытый выпускной клапан, отработавшие газы выталкиваются в выпускной трубопровод, а затем в окружающую среду. Давление в конце цикла: 0,1–0,12 МПа, температура 600-900 ºС.

И так, вы смогли убедиться, что двигатель внутреннего сгорания устроен не очень сложно. Как говорится, все гениальное – просто. А для большей наглядности рекомендуем посмотреть видео, на котором также очень хорошо показан принцип работы ДВС.

В устройстве двигателя поршень является ключевым элементом рабочего процесса. Поршень выполнен в виде металлического пустотелого стакана, расположенного сферическим дном (головка поршня) вверх. Направляющая часть поршня, иначе называемая юбкой, имеет неглубокие канавки, предназначенные для фиксации в них поршневых колец. Назначение поршневых колец – обеспечивать, во-первых, герметичность надпоршневого пространства, где при работе двигателя происходит мгновенное сгорание бензиново-воздушной смеси и образующийся расширяющийся газ не мог, обогнув юбку, устремиться под поршень. Во-вторых, кольца предотвращают попадание масла, находящегося под поршнем, в надпоршневое пространство. Таким образом, кольца в поршне выполняют функцию уплотнителей. Нижнее (нижние) поршневое кольцо называется маслосъемным, а верхнее (верхние) – компрессионным, то есть обеспечивающим высокую степень сжатия смеси.


Когда из карбюратора или инжектора внутрь цилиндра попадает топливно-воздушная или топливная смесь, она сжимается поршнем при его движении вверх и поджигается электрическим разрядом от свечи системы зажигания (в дизеле происходит самовоспламенение смеси за счет резкого сжатия). Образующиеся газы сгорания имеют значительно больший объем, чем исходная топливная смесь, и, расширяясь, резко толкают поршень вниз. Таким образом тепловая энергия топлива преобразуется в возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршня в цилиндре.

Далее необходимо преобразовать это движение во вращение вала. Происходит это следующим образом: внутри юбки поршня расположен палец, на котором закрепляется верхняя часть шатуна, последний шарнирно зафиксирован на кривошипе коленчатого вала. Коленвал свободно вращается на опорных подшипниках, что расположены в картере двигателя внутреннего сгорания. При движении поршня шатун начинает вращать коленвал, с которого крутящий момент передается на трансмиссию и – далее через систему шестерен – на ведущие колеса.


Технические характеристики двигателя.Характеристики двигателя При движении вверх-вниз у поршня есть два положения, которые называются мертвыми точками. Верхняя мертвая точка (ВМТ) – это момент максимального подъема головки и всего поршня вверх, после чего он начинает движение вниз; нижняя мертвая точка (НМТ) – самое нижнее положение поршня, после которого вектор направления меняется и поршень устремляется вверх. Расстояние между ВМТ и НМТ названо ходом поршня, объем верхней части цилиндра при положении поршня в ВМТ образует камеру сгорания, а максимальный объем цилиндра при положении поршня в НМТ принято называть полным объемом цилиндра. Разница между полным объемом и объемом камеры сгорания получила наименование рабочего объема цилиндра.

Суммарный рабочий объем всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания указывается в технических характеристиках двигателя, выражается в литрах, поэтому в обиходе именуется литражом двигателя. Второй важнейшей характеристикой любого ДВС является степень сжатия (СС), определяемая как частное от деления полного объема на объем камеры сгорания.
У карбюраторных двигателей СС варьирует в интервале от 6 до 14, у дизелей – от 16 до 30. Именно этот показатель, наряду с объемом двигателя, определяет его мощность, экономичность и полноту сгорания топливо-воздушной смеси, что влияет на токсичность выбросов при работе ДВС.
Мощность двигателя имеет бинарное обозначение – в лошадиных силах (л.с.) и в киловаттах (кВт). Для перевода единиц одна в другую применяется коэффициент 0,735, то есть 1 л.с. = 0,735 кВт.
Рабочий цикл четырехтактного ДВС определяется двумя оборотами коленчатого вала – по пол-оборота на такт, соответствующий одному ходу поршня. Если двигатель одноцилиндровый, то в его работе наблюдается неравномерность: резкое ускорение хода поршня при взрывном сгорании смеси и замедление его по мере приближения к НМТ и далее. Для того, чтобы эту неравномерность купировать, на валу за пределами корпуса мотора устанавливается массивный диск-маховик с большой инерционностью, благодаря чему момент вращения вала во времени становится более стабильным.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Современный автомобиль, чаше всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.
Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.
Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части. Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ).
Первый такт — такт впуска

Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень, всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.

Второй такт — такт сжатия

Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.

Третий такт — рабочий ход

Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.
После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.

Четвертый такт — такт выпуска

Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.


После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.

Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуска отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизм подразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами.
Для двухтактных двигателей механизм газораспределения осуществляется при помощи впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей самая распространенная система верхнеклапанная, о ней и пойдет речь ниже.

Устройство ГРМ
В верхней части блока цилиндров находится ГБЦ (головка блока цилиндров) с расположенными на ней распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами. Шкив привода распредвала вынесен за пределы головки блока цилиндров. Для исключения протекания моторного масла из-под клапанной крышки, на шейку распредвала устанавливается сальник. Сама клапанная крышка устанавливается на масло- бензо- стойкую прокладку. Ремень ГРМ или цепь одевается на шкив распредвала и приводится в действие шестерней коленчатого вала. Для натяжения ремня используются натяжные ролики, для цепи натяжные «башмаки». Обычно ремнем ГРМ приводится в действие помпа водяной системы охлаждения, промежуточный вал для системы зажигания и привод насоса высокого давления ТНВД (для дизельных вариантов).
С противоположной стороны распределительного вала посредством прямой передачи или при помощи ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.

Распредвал представляет собой ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки расположены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно в соответствии с рабочими тактами двигателя.
Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных.
Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей. Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели. Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется.


Принцип работы ГРМ

Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней.
Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки. Перед одеванием ремня газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки. Затем одевается ремень, «освобождаются» шкивы, после чего ремень натягивается натяжным(и) роликами.
При открывании клапана коромыслом происходит следующее: распредвал кулачком «наезжает» на коромысло, которое нажимает на клапан, после прохождения кулачка, клапан под действием пружины закрывается. Клапаны в этом случае располагаются v-образно.
Если в двигателе применены толкатели, то распредвал находится непосредственно над толкателями, при вращении, нажимая своими кулачками на них. Преимущество такого ГРМ малые шумы, небольшая цена, ремонтопригодность.
В цепном двигателе весь процесс газораспределения тот же, только при сборке механизма, цепь одевается на вал совместно со шкивом.

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм (далее сокращенно – КШМ) – механизм двигателя. Основным назначением КШМ является преобразование возвратно-поступательных движений поршня цилиндрической формы во вращательные движения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания и, наоборот.

Устройство КШМ
Поршень

Поршень имеет вид цилиндра, изготовленного из сплавов алюминия. Основная функция этой детали заключается в превращении в механическую работу изменение давления газа, или наоборот, – нагнетание давления за счет возвратно-поступательного движения.
Поршень представляет собой сложенные воедино днище, головку и юбку, которые выполняют совершенно разные функции. Днище поршня плоской, вогнутой или выпуклой формы содержит в себе камеру сгорания. Головка имеет нарезанные канавки, где размещаются поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые маслосъемные кольца способствуют удалению излишков масла на внутренних стенках цилиндра. В юбке расположены две бобышки, обеспечивающие размещение соединяющего поршень с шатуном поршневого пальца.

Изготовленный штамповкой или кованый стальной (реже – титановый) шатун имеет шарнирные соединения. Основная роль шатуна состоит в передаче поршневого усилия к коленчатому валу. Конструкция шатуна предполагает наличие верхней и нижней головки, а также стержня с двутавровым сечением. В верхней головке и бобышках находится вращающийся («плавающий») поршневой палец, а нижняя головка – разборная, позволяя, тем самым, обеспечить тесное соединение с шейкой вала. Современная технология контролируемого раскалывания нижней головки позволяет обеспечить высокую точность соединения ее частей.

Маховик устанавливается на конце коленчатого вала. На сегодняшний день находят широкое применение двухмассовые маховики, имеющие вид двух, упруго соединенных между собой, дисков. Зубчатый венец маховика принимает непосредственное участие в запуске двигателя через стартер.

Блок и головка цилиндров

Блок цилиндров и головка блока цилиндров отливаются из чугуна (реже – сплавов алюминия). В блоке цилиндров предусмотрены рубашки охлаждения, постели для подшипников коленчатого и распределительного валов, а также точки крепления приборов и узлов. Сам цилиндр выполняет функцию направляющей для поршней. Головка блока цилиндра располагает в себе камеру сгорания, впускные-выпускные каналы, специальные резьбовые отверстия для свечей системы зажигания, втулки и запрессованные седла. Герметичность соединения блока цилиндров с головкой обеспечены прокладкой. Кроме того, головка цилиндра закрыта штампованной крышкой, а между ними, как правило, устанавливается прокладка из маслостойкой резины.


В целом, поршень, гильза цилиндров и шатун формируют цилиндр или цилиндропоршневую группу кривошипно-шатунного механизма. Современные двигатели могут иметь до 16 и более цилиндров.

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

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

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

Какими бывают ДВС

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

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

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

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

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

Устройство и принцип работы

Устройство двигателя внутреннего сгорания

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Принцип работы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Устройства, позволяющие увеличить производительность ДВС

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

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

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

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

Итоги

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

Двигатель внутреннего сгорания, или ДВС – это наиболее распространённый тип двигателя, который можно встретить на автомобилях. Невзирая на тот факт, что двигатель внутреннего сгорания в современных автомобилях состоит из множества частей, его принцип работы предельно прост. Давайте подробнее рассмотрим, что же такое ДВС, и как он функционирует в автомобиле.

ДВС что это?

Двигатель внутреннего сгорания – это вид теплового двигателя, в котором преобразовывается часть химической энергии, получаемой при сгорании топлива, в механическую, приводящую механизмы в движение.

ДВС разделяются на категории по рабочим циклам: двух- и четырёхтактные. Также их различают по способу приготовления топливно-воздушной смеси: с внешним (инжекторы и карбюраторы) и внутренним (дизельные агрегаты) смесеобразованием. В зависимости от того, как в двигателях преобразовывается энергия, их разделяют на поршневые, реактивные, турбинные и комбинированные.

Основные механизмы двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания состоит из огромного количества элементов. Но есть основные, которые характеризуют его производительность. Давайте рассмотрим строение ДВС и основных его механизмов.

1. Цилиндр – это самая важная часть силового агрегата. Автомобильные двигатели, как правило, имеют четыре и более цилиндров, вплоть до шестнадцати на серийных суперкарах. Расположение цилиндров в таких двигателях может находиться в одном из трёх порядков: линейно, V-образно и оппозитно.


2. Свеча зажигания генерирует искру, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь. Благодаря этому и происходит процесс сгорания. Чтобы двигатель работал «как часы», искра должна подаваться точно в положенное время.

3. Клапаны впуска и выпуска также функционируют только в определённые моменты. Один открывается, когда нужно впустить очередную порцию топлива, другой, когда нужно выпустить отработанные газы. Оба клапана крепко закрыты, когда в двигателе происходят такты сжатия и сгорания. Это обеспечивает необходимую полную герметичность.

4. Поршень представляет собой металлическую деталь, которая имеет форму цилиндра. Движение поршня осуществляется вверх-вниз внутри цилиндра.


5. Поршневые кольца служат уплотнителями скольжения внешней кромки поршня и внутренней поверхности цилиндра. Их использование обусловлено двумя целями:

Они не дают попадать горючей смеси в картер ДВС из камеры сгорания в моменты сжатия и рабочего такта.

Они не дают попасть маслу из картера в камеру сгорания, ведь там оно может воспламениться. Многие автомобили, которые сжигают масло, оборудованы старыми двигателями, и их поршневые кольца уже не обеспечивают должного уплотнения.

6. Шатун служит соединительным элементом между поршнем и коленчатым валом.

7. Коленчатый вал преобразует поступательные движения поршней во вращательные.


8. Картер располагается вокруг коленчатого вала. В его нижней части (поддоне) собирается определённое количество масла.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

В предыдущих разделах мы рассмотрели назначение и устройство ДВС. Как вы уже поняли, каждый такой двигатель имеет поршни и цилиндры, внутри которых тепловая энергия преобразуется в механическую. Это, в свою очередь, заставляет автомобиль двигаться. Данный процесс повторяется с поразительной частотой – по несколько раз в секунду. Благодаря этому, коленчатый вал, который выходит из двигателя, непрерывно вращается.

Рассмотрим подробнее принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Смесь топлива и воздуха попадает в камеру сгорания через впускной клапан. Далее она компрессируется и воспламеняется искрой от свечи зажигания. Когда топливо сгорает, в камере образуется очень высокая температура, которая приводит к появлению избыточного давления в цилиндре. Это заставляет двигаться поршень к «мёртвой точке». Он таким образом совершает один рабочий ход. Когда поршень двигается вниз, он посредством шатуна вращает коленчатый вал. Затем, двигаясь от нижней мёртвой точки к верхней, выталкивает отработанный материал в виде газов через клапан выпуска далее в выхлопную систему машины.

Такт – это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня. Совокупность таких тактов, которые повторяются в строгой последовательности и за определённый период – это рабочий цикл ДВС.

Впуск

Впускной такт является первым. Он начинается с верхней мёртвой точки поршня. Он движется вниз, всасывая в цилиндр смесь из топлива и воздуха. Этот такт происходит, когда клапан впуска открыт. Кстати, существуют двигатели, у которых присутствует несколько впускных клапанов. Их технические характеристики существенно влияют на мощность ДВС. В некоторых двигателях можно регулировать время нахождения впускных клапанов открытыми. Это регулируется нажатием на педаль газа. Благодаря такой системе количество всасываемого топлива увеличивается, а после его возгорания существенно возрастает и мощность силового агрегата. Автомобиль в таком случае может существенно ускориться.

Сжатие

Вторым рабочим тактом двигателя внутреннего сгорания является сжатие. По достижении поршнем нижней мертвой точки, он поднимается вверх. За счёт этого попавшая в цилиндр смесь во время первого такта сжимается. Топливно-воздушная смесь сжимается до размеров камеры сгорания. Это то самое свободное место между верхними частями цилиндра и поршня, который находится в своей верхней мертвой точке. Клапаны в момент этого такта плотно закрыты. Чем герметичнее образованное пространство, тем более качественное сжатие получается. Очень важно, какое состояние у поршня, его колец и цилиндра. Если где-то присутствуют зазоры, то о хорошем сжатии речи быть не может, а, следовательно, и мощность силового агрегата будет существенно ниже. По величине сжатия определяется то, насколько изношен силовой агрегат.

Рабочий ход

Этот третий по счёту такт начинается с верхней мёртвой точки. И такое название он получил не случайно. Именно во время этого такта в двигателе происходят те процессы, которые двигают автомобиль. В этом такте подключается система зажигания. Она отвечает за поджог воздушно-топливной смеси, сжатой в камере сгорания. Принцип работы ДВС в этом такте весьма прост – свеча системы дает искру. После возгорания топлива происходит микровзрыв. После этого оно резко увеличивается в объёме, заставляя поршень резко двигаться вниз. Клапаны в этом такте находятся в закрытом состоянии, как и в предыдущем.

Выпуск

Заключительный такт работы двигателя внутреннего сгорания – выпуск. После рабочего такта поршнем достигается нижняя мёртвая точка, а затем открывается выпускной клапан. После этого поршень движется вверх, и через этот клапан выбрасывает отработанные газы из цилиндра. Это процесс вентиляции. От того, насколько чётко работают клапан, зависит степень сжатия в камере сгорания, полное удаление отработанных материалов и нужное количество воздушно-топливной смеси.

После этого такта всё начинается заново. А за счёт чего вращается коленвал? Дело в том, что не вся энергия уходит на движение автомобиля. Часть энергии раскручивает маховик, который под действием инерционных сил раскручивает коленчатый вал ДВС, перемещая поршень в нерабочие такты.

А знаете ли вы? Дизельный двигатель тяжелее, чем бензиновый, из-за более высокого механического напряжения. Поэтому конструкторы используют более массивные элементы. Зато ресурс таких двигателей выше бензиновых аналогов. Кроме того, дизельные автомобили возгораются значительно реже бензиновых, так как дизель нелетучий.

Достоинства и недостатки

Мы с вами узнали, что представляет из себя двигатель внутреннего сгорания, а также каково его устройство и принцип работы. В заключение разберём его основные преимущества и недостатки.

Преимущества ДВС:

1. Возможность длительного передвижения на полном баке.

2. Небольшой вес и объём бака.

3. Автономность.

4. Универсальность.

5. Умеренная стоимость.

6. Компактные размеры.

7. Быстрый старт.

8. Возможность использования нескольких видов топлива.

Недостатки ДВС:

1. Слабый эксплуатационный КПД.

2. Сильная загрязняемость окружающей среды.

3. Обязательное наличие коробки переключения передач.

4. Отсутствие режима рекуперации энергии.

5. Большую часть времени работает с недогрузом.

6. Очень шумный.

7. Высокая скорость вращения коленчатого вала.

8. Небольшой ресурс.

Интересный факт! Самый маленький двигатель спроектирован в Кембридже. Его габариты составляют 5*15*3 мм, а его мощность 11,2 Вт. Частота вращения коленвала составляет 50 000 об/мин.

Подписывайтесь на наши ленты в

Это удивительно, что мы уже более 100 лет используем огонь, металл, бензин и масло, чтобы приводить автомобили в движение. И это в то время, когда в наши дни у каждого из нас есть мобильные телефоны, по мощности ничем не уступающие компьютерам. Наши смартфоны могут распознавать лица, отпечатки пальцев и даже измерять сердечный ритм. У нас есть технологии и высокотехнологичные объекты, которые могут разбить друг об друга протоны, позволяющие изучить их обломки. Это позволяет нам раскрывать тайны Вселенной. Мы также можем посадить зонд на комету и отправить спутник за пределы Солнечной системы. И так можно продолжать до бесконечности… Так почему же в век технологической революции мир до сих пор пользуется устаревшими двигателями внутреннего сгорания?

Несмотря на все наши достижения , двигатель внутреннего сгорания фактически остается основным источником движения всего автотранспорта в мире. И это с учетом того, что этот силовой агрегат был придуман более ста лет назад.

Примечательно, что на фоне других, более современных изобретений, двигатель внутреннего сгорания (ДВС) выглядит очень примитивно. Как и сто лет назад, ДВС работает за счет впрыска топлива, его сжатия, воспламенения и ударной волны, которая образуется из-за сгорания топлива.

Давайте немного проанализируем, как все работает в автомобиле с обычным двигателем.

И так. Вы вставляете в зажигание и поворачиваете его, чтобы запустить стартер. В итоге стартер начинает двигать поршни двигателя вверх и вниз. Далее начинает работать топливный насос подавая топливо в камеру сгорания двигателя.

Вместе с ним начинают работать водяной насос, масляный насос, клапана двигателя, которые начинают свой гармоничный танец, чтобы подавать топливо в камеру сгорания двигателя каждую секунду. В итоге двигатель начинает свою работу, где все его компоненты начинают вращаться и смазываться большим количеством масла.

Согласитесь, что этот процесс относится к очень расточительной операции. Ведь для работы двигателя задействовано множество вспомогательного оборудования, которое практически расходует 75 процентов энергии двигателя впустую. К тому же огромное количество вспомогательных компонентов ДВС быстро выходят из строя из-за постоянной высокой нагрузки.

Но, несмотря на это нельзя говорить, что двигатель внутреннего сгорания изначально основывается на глупой идее. Нет конечно. ДВС служит нам верой и правдой уже более 100 лет и фактически изменил наш мир до неузнаваемости. Но это не означает, что этот удивительный мотор должен служить нам еще следующие 100 лет. Для того времени, когда появился ДВС, это был прорыв, что соответствовало тем технологиям, которые господствовали в ту эпоху.

Но сегодня все изменилось и теперь двигатели внутреннего сгорания не вписываются в тот мир, который нас окружает.

Вы посмотрите на современные автомобили. Они фактически стали выглядеть, как транспортные средства, которые мы видели не раз в фантастических фильмах и футуристических рассказах. Новые автомобили имеют удивительный дизайн, благодаря новым технологиям конструкции и достижениям в аэродинамике.

Современные автомобили могут обмениваться информацией со спутниками, автоматически брать на себя управление автомобилем, предупреждать нас об опасностях на дороге, экстренно тормозить, чтобы избежать опасности, выходить в всемирную сеть Интернет и многое другое.

Но, несмотря на высокотехнологичность, под капотом современных автомобилей, чаще всего, устанавливаются двигатели внутреннего сгорания, которые являются пережитками прошлого. Это в наши дни выглядит точно также, если бы iPhone 7 оснащался поворотным диском для набора номера.

В наши дни, в 21 веке действительно выглядит устаревшим. Особенно его технология получения энергии, которая образуется путем сжигания материала (топлива), от которого образуются отходы в виде газа. И этот вредный газ мы возвращаем обратно в природу, нанося непоправимый вред всей планете.

Хочу отметить, что я не сумасшедший эколог, которые часами на пролет разглагольствуют о защите земли, атмосферы и сохранения пингвинов в Антарктиде. Таких «зеленых фанатов» в нашем мире и так предостаточно. Причем хочу отметить, что различных ярых защитников природы (на грани фанатизма) было очень много еще задолго появления паровых двигателей, не говоря уже о появлении ДВС. И хочу вас заверить, что подобных фондов и организаций, будет большое количество даже в том случае, если экологии нашей планеты больше ничего угрожать не будет.

Но несмотря на свой нейтралитет по отношению к экологии природы, я хочу однозначно сказать, что двигатель внутреннего сгорания действительно себя изжил и ему не место в нашем 21 веке и в нашем будущем.

Тем более, что в наши дни уже есть технологии, которые основываются на более простых и более эффективных способах получения энергии для движения транспорта.

Но, для того чтобы двигатель внутреннего сгорания ушел навсегда в прошлое, необходимо, чтобы мы с вами поняли, что пришло время поменять наш мир, начав с себя. Дело в том, чтобы любая технология стала основной для использования по всему миру необходимо, чтобы мы к ней привыкли, перестроив свои устои и привычки. Это точно также, как мы сначала тяжело привыкали к мобильным телефонам и долгое время не могли отказаться от домашних стационарных телефонов. Затем на смену пришли смартфоны, которые долгое время оставались нами незамеченными, но в итоге прочно вошли в нашу жизнь. Также можно сказать и о новых технологий в автопромышленности. Ведь пока с нашей стороны не появится спрос на новые источники энергии, новые технологии не смогут отправить двигатели внутреннего сгорания на пенсию.

К сожалению, в наши дни не стоит пока рассчитывать на скорое исчезновение ДВС из современных автомобилей. До того момента, когда двигатели внутреннего сгорания мы сможем увидеть только в музеи или в технической литературе в библиотеке или в Интернете, может пройти еще достаточно времени. Дело в том, что несмотря на устаревшую технологию получения энергии, двигатели внутреннего сгорания еще имеют небольшой потенциал развития и увеличения мощности и экономичности. Этим и пользуются автопроизводители. Но я считаю, что в настоящий момент мы наблюдаем переломный момент в истории ДВС и в скором времени люди начнут понимать, что пришло время отказаться от использования автомобилей, оснащенных традиционными двигателями, работающие . И как только это произойдет, автомобильные компании будут вынуждены в короткий срок перестроиться и начать выпускать массово автомобили без ДВС.

Поверьте, совсем скоро двигатели внутреннего сгорания, в качестве источника энергии для передвижения транспорта, станут, как лошади в начале 20 века.

На первом этапе заката двигателей , уйдут самые неэффективные силовые агрегаты. На рынке на определенное время останутся только самые инновационные и экологически чистые двигатели внутреннего сгорания. Затем исчезнут и они.

Так что наше будущее связано с автомобилями, которые будут оснащаться двигателями, работающие на альтернативных источниках энергии.

Скорее всего, совсем скоро мы будем владеть автомобилями с электрическими двигателями, часть которых будет заряжаться электроэнергией, а часть водородным топливом.

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

Если вы похожи на большинство водителей, ваше понимание того, как работает автомобильный двигатель, сводится к простому ощущению, что вы заправляете бензин, начинается какой-то пожар, и вы двигаетесь вперед.

Для большинства водителей это вся информация, которую они хотят знать. Но любопытному читателю всегда нужно больше.

Итак, как работает автомобильный двигатель?

Думайте о двигателе вашего автомобиля как о большом воздушном насосе, потому что это именно то, чем он является. Бензин, поршни, свечи зажигания — все это облегчает прокачку воздуха через двигатель, генерируя тем самым мощность. Существует множество различных типов воздушных насосов, но в случае двигателя внутреннего сгорания энергия, необходимая для прокачки, генерируется путем смешивания воздуха с топливом и поджигания этой смеси.

Все начинается с воздуха снаружи машины. Этот воздух фильтруется воздушным фильтром, а затем немедленно смешивается с топливом либо через карбюратор (в старых автомобилях), либо через систему впрыска топлива. Эта смесь топлива и воздуха идет через впускной коллектор, который направляет ее к головке(ам) цилиндров.

Головка цилиндров действует как своего рода привратник между впускной камерой и камерой сгорания (цилиндрами). При этом в большинстве автомобилей стоит четыре, шесть или восемь камер сгорания, и если все эти камеры одновременно воспламенят свою воздушно-топливную смесь, двигатель не может работать плавно или генерировать достаточно энергии. Поэтому, чтобы мотор работал бесперебойно и эффективно, подача топливной смеси и искра, которая вызывает взрыв, должны быть точно рассчитаны по тайм-ауту.

Чтобы это произошло, требуются клапаны, и важно, чтобы эти клапаны открывались в нужный момент. В автомобильном двигателе эти клапаны являются частью головки цилиндров, и они открываются и закрываются вращением распределительного вала, который работает внутри двигателя, используя удлиненные лепестки, чтобы толкать клапаны в открытое положение. При открытом впускном клапане цилиндр заполнен топливной смесью. Далее автомобилю нужно распределить искру в камере сгорания — для этого используется дистрибьютор. Распределительный вал и распределитель соединены шестернями, чтобы распределитель всегда «знал», какой цилиндр нуждается в искре.

Когда впускной клапан открывается, распределитель посылает искру через провод свечи зажигания к свече зажигания. Это создает искру внутри цилиндра, которая, в свою очередь, вызывает взрыв. Этот взрыв опускает поршень вниз, толкая его к коленвалу, что приводит к вращению коленвала. Это вращение, в свою очередь, заставляет работать трансмиссию, которая вращает карданный вал и тот в свою очередь передает крутящий момент на колеса. На крейсерской скорости коленчатый вал будет вращаться со скоростью около 3000 оборотов в минуту (об/мин).

Одновременно выпускные клапаны выпускают остатки сгоревшей топливной смеси, направляя их через выхлопную систему и фильтруя их по пути.

Это так все просто. Чем больше воздуха вы прокачиваете, тем больше энергии вы производите.

Примечание: бензиновые и дизельные двигатели с искровым зажиганием отличаются тем, как они подают и поджигают топливо. В двигателе с искровым зажиганием топливо смешивается с воздухом и затем вводится в цилиндр во время процесса впуска. После того, как поршень сжимает топливовоздушную смесь, искра зажигает ее, вызывая сгорание. Расширение газов сгорания толкает поршень во время рабочего хода.

В дизельном двигателе в двигатель вводится только воздух и затем сжимается. Далее в дизельном двигателе топливо распыляется в горячий сжатый воздух с подходящей, измеренной скоростью, вызывая его воспламенение.

Важно: за последние 30 лет научные исследования и разработки помогли производителям сократить выбросы ДВС в загрязняющие вещества, такие как оксиды азота (NOx) и твердые частицы (ТЧ), более чем на 99% в соответствии со стандартами выбросов EPA. При этом исследования привели к улучшению характеристик ДВС (лошадиных сил и времени разгона 0-100 км/ч) и эффективности, помогая производителям поддерживать и увеличивать экономию топлива.

Количество клапанов варьируется от двигателя к двигателю

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

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

Конфигурации с одним или двумя распределительными валами

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 впускного или выпускного клапанов.

Терминология двигателя говорит нам, что двигатель с одним распределительным валом PER HEAD является двигателем SOHC (с одним верхним кулачком). Аналогично, двигатель с двумя кулачками на головку называется двигателем DOHC (двойной верхний кулачок). Будьте осторожны при подсчете распредвалов! V-образный двигатель DOHC с двумя головками цилиндров имеет четыре распределительных вала (по два на голову).

Как сила от поршней движет машину?

Итак, как двигатель преобразует это движение вверх-вниз во вращательное движение? Для начала опишем как все это технически выглядит: нижний конец шатуна крепится к коленчатому валу, который служит выходным валом для всего двигателя. Эта точка крепления на коленчатом валу смещена от осевой линии коленчатого вала. Когда шатун движется вверх и вниз с поршнем, он вращает коленчатый вал. Представьте работу ног велосипедиста. Движение вверх-вниз на шарнирном колене очень похоже на то, что происходит с поршнем и верхней частью шатуна. Движение вверх и вниз ноги велосипедиста преобразуется во вращательное движение.

Сам коленчатый вал находится в нижней части блока цилиндров. Поскольку коленчатый вал вынужден поворачиваться от мощности, вырабатываемой в течение 4-тактного цикла, он создает крутящее движение или крутящий момент. Задний конец кривошипа выходит из блока цилиндров сзади, и оттуда он соединяется с маховиком, трансмиссией, приводным и осевым валами, в конечном итоге достигая ведущих колес. Это сила, которая заставляет автомобиль двигаться.

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

Важно: теперь, когда у вас появилось хотя бы примерное представление о том, как работает двигатель внутреннего сгорания, вы наверняка оцените важность регулярного технического обслуживания, особенно замены масла, которое обеспечивает смазку всех движущихся частей.

Откуда клапаны «знают», когда открываться и закрываться?

Впускной и выпускной клапаны приводятся в движение отдельными распределительными валами. Эти клапаны выполняют важную функцию, и их движение точно синхронизировано.

Назначение клапанов

Двигатель должен иметь как минимум один впускной клапан и один выпускной клапан для каждого цилиндра. Для того 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.

Открытие и закрытие всех клапанов двигателя осуществляется распределительным валом. Каждый распределительный вал содержит несколько «лепестков», которые представляют собой части неправильной формы, расположенные на центральном валу. По мере того, как распределительный вал вращается, эти лепестки соприкасаются с другими компонентами для перемещения клапанов.

Сами клапаны обычно закрыты и удерживаются пружинами клапанов. При этом лепестки должны преодолевать давление пружины, чтобы открыть клапаны. Поскольку лепесток продолжает вращаться, пружины снова закрывают клапаны.

Примечание: в двигателях с верхним расположением клапанов распределительные валы установлены в блоке двигателя и соединены с клапанами подъемниками, толкателями и коромыслами (в зависимости от конструкции двигателя). В двигателях с верхним распредвалом распределительные валы находятся в головке цилиндров.

Как работает двигатель автомобиля

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

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

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

Все мы понимаем, что появление неполадок в двигателе автомобиля напрямую влияет на наше здоровье и жизнь. От правильной работы силового агрегата нередко зависит качество езды, а также безопасность людей, которые находятся в автомобиле.

По этой причине, рекомендуем уделить внимание изучению данного раздела о том, как работает двигатель автомобиля и из каких узлов он собран.

Как работает двигатель и из чего он состоит?

Принцип работы двигателя автомобиля – это вопрос, интересующий практически каждого автовладельца. В ходе первого ознакомления со строением двигателя все выглядит очень сложным. Однако в реальности, с помощью тщательного изучения, устройство двигателя становится вполне понятным. В случае необходимости знания о принципе работы двигателя можно использовать в жизни.

1. Блок цилиндров представляет собой своеобразный корпус мотора. Внутри него расположена система каналов, которая используется для охлаждения и смазки силового агрегата. Он используется в качестве основы для дополнительного оборудования, к примеру, картера и головки блока цилиндров.

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

3. Поршневые кольца. Кольца, расположенные внизу, называются маслосъемными, а верхние – компрессионные. Верхние кольца обеспечивают высокий уровень сжатия или компрессию смеси топлива и воздуха. Кольца используются для обеспечения герметичности камеры сгорания, а также в качестве уплотнителей, предотвращающих попадание масла в камеру сгорания.

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

Многие автолюбители не знают, что на самом деле принцип работы ДВС является достаточно несложным. Сначала топливо попадает из форсунок в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом. Затем свеча зажигания выдает искру, которая вызывает воспламенение топливно-воздушной смеси, из-за чего она взрывается.

Газы, которые формируются в результате этого, двигают поршень вниз, в процессе чего он передает соответствующее движение коленчатому валу. Коленвал начинает вращать трансмиссию. После этого набор специальных шестерён осуществляет передачу движения на колеса передней или задней оси (в зависимости от привода, может и на все четыре).

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

Конструкция распредвала: устройство и принцип работы

Двигатель автомобиля представляет собой сложнейший механизм, одним из важнейших элементов которого является распределительный вал, входящий в состав ГРМ…

Воздушный фильтрующий элемент автомобиля

Фильтр воздушный автомобильный – устройство, основной задачей которого является улавливание минеральной пыли, сажи и органических остатков, взвешенных в воздухе, всасываемом мотором…

Система выпуска отработавших газов

Выпускная система (другое наименование — система выпуска отработавших газов, выхлопная система) предназначена для отвода отработавших газов из цилиндров двигателя, их охлаждения, а также снижения шума и токсичности…

DOHC — газораспределительная система двигателя

DOHC – это вид газораспределительных систем двигателей внутреннего сгорания, его так же называют TwinCam…

Система изменения фаз газораспределения

Фазами газораспределения принято считать момент с начала открытия и до конца закрытия впускного или выпускного клапана, относительно положения поршня (верхняя или нижняя мертвая точка), выраженного в градусах угла поворота коленчатого вала…

Принцип работы турбины двигателя

Принцип работы турбины основан на повышении мощности двигателя за счет увеличения количества воздуха, поступающего в цилиндры…

Система турбонаддува — принцип работы турбины

Турбонаддув – способ увеличения мощности двигателя автомобиля за счет увеличения подачи воздуха в цилиндры, не изменяя при этом его (двигателя) объема…

Степень сжатия двигателя, компрессия и октановое число

Под этим термином понимают отношение объема пространства над поршнем в момент, когда он находится в нижней мертвой точке…

Карбюраторный двигатель: принцип работы, устройство и регулировка

Карбюраторный двигатель — один из типов двигателя внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием…

Принцип работы дизельного двигателя

Дизельные двигатели очень похожи по конструкции на бензиновые двигатели и также работают по двух- или четырехтактному циклу…

Принцип работы гибридного двигателя

Гибридным автомобилем называется механическое транспортное средство, приводимое в движение с помощью гибридной силовой установки.

Роторный двигатель: принцип работы и устройство

Роторный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания, устройство которого в корне отличается от обычного поршневого двигателя.

Как работает двигатель Стирлинга

Стирлинг — это устройсво преобразующее тепловую энергию в механическую ну как двигатель, с тем лиш отличием, что эта тепловая энергия приходит к нему из вне, а не производится им непосредственно(как это происходит например в двигателе внутреннего сгорания).

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания…

Порядок работы цилиндров двигателя у авто

Информация о порядке работы цилиндров двигателя авто непременно понадобится в том случае, если нужно будет подключить высоковольтные провода или трубопроводы в дизельном агрегате…

Принцип работы инжекторного двигателя

Инжекторные двигатели пришли на смену карбюраторным ДВС, так как являются более экономичными и в меньшей степени загрязняют окружающую среду…

Работа двухтактного двигателя

В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала за два основных такта…

Принцип работы системы охлаждения двигателя

В данную систему входит несколько элементов: расширительный бачок, термостат, вентилятор, насос, соединительные шланги, датчик температуры, рубашка охлаждения блока цилиндров, охлаждающая жидкость, и, конечно же, радиатор…

Как работает двс анимация


Познавательная анимация механизмов и устройств

Устройство для черчения овалов: Карданово соединение (шарнир Гука). В автомобиле карданный вал служит для передачи крутящего момента от коробки передач (раздаточной коробки) к ведущим мостам в случае классической или полноприводной компоновки. Также используется в травмобезопасной рулевой колонке для соединения рулевого вала и рулевого исполнительного механизма (рулевого редуктора или рулевой рейки). Спаренный кардан: Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания: (1-впуск, 2-сжатие, 3-рабочий ход, 4-выпуск) Рядный четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания: Кривошипно-шатунный механизм: Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с глушителем: Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания: Радиальный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, цилиндры которого расположены радиальными лучами вокруг одного коленчатого вала через равные углы: Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (двигатель Ванкеля): РПД, вид в объеме: Бесшатунный двигатель Вуля: Электродвигатель. При включении в сеть в статоре возникает круговое вращающееся магнитное поле, которое пронизывает короткозамкнутую обмотку ротора и наводит в ней ток индукции. Отсюда, следуя закону Ампера, ротор приходит во вращение Двигатель Стерлинга. тепловая машина, в которой жидкое или газообразное рабочее тело движется в замкнутом объёме, разновидность двигателя внешнего сгорания. Работа парового двигателя: Паровая машина — тепловой двигатель внешнего сгорания: Паровая машина для откачивания воды из шахты: Это знакомо всем девушкам, наверное))) Швейная машинка: Еще швейная машинка: Принцип работы пейнтбольного маркера: То же самое, вид 3Д: Механизм перезарядки пистолета: Бортовое орудие на эсминцах: Бесшатунный двигатель Фролова (в этом двигателе нет коленвала): Мальтийский механизм (механизм прерывистого движения). Основное применение механизм получил в кинопроекторах в качестве скачкового механизма для прерывистого перемещения киноплёнки на шаг кадра. Шарнир равных угловых скоростей. Используется в системах привода управляемых колёс легковых автомобилей с независимой подвеской и, реже, задних колёс. Винт Архимеда — механизм, исторически использовавшийся для передачи воды из низколежащих водоёмов в оросительные каналы. Схема работы атомной электростанции с двухконтурным водо-водяным энергетическим реактором. Энергия, выделяемая в активной зоне реактора, передаётся теплоносителю первого контура. Далее теплоноситель поступает в теплообменник (парогенератор), где нагревает до кипения воду второго контура. Полученный при этом пар поступает в турбины, вращающие электрогенераторы. На выходе из турбин пар поступает в конденсатор, где охлаждается большим количеством воды, поступающим из водохранилища. Компенсатор давления представляет собой довольно сложную и громоздкую конструкцию, которая служит для выравнивания колебаний давления в контуре во время работы реактора, возникающих за счёт теплового расширения теплоносителя. Принцип работы кольцевого замкового устройства, которое используется в парашютах: Схема действия гейзера. Деятельность гейзера характеризуется периодической повторяемостью покоя, наполнения котловинки водой, фонтанирования пароводяной смеси и интенсивных выбросов пара, постепенно сменяющихся спокойным их выделением, прекращением выделения пара и наступлением стадии покоя. Схема работы женской логики. Данный механизм широко распространен среди некоторых особей женского пола. Автор: June,

Работа двигателя — наглядная анимация с комментариями

Главная › Устройство

Многие автолюбители и другие люди, далёкие от знаний и понятия того как устроен двигатель автомобиля хотят наглядно увидеть работу мотора и рассмотреть все процессы происходящие внутри. Если вы не студент соответствующих учебных заведений, где в специальных классах и аудиториях размещают макеты двигателей в разрезе и другие учебные материалы, то понять как  все же устроен двигатель достаточно сложно. Сухое описание в книжках о том сколько тактов проходит в момент работы двигателя и какой там точки достигает поршень в определенный момент расчитано на людей которые как минимум могут это представить и не настолько далеки от этой темы. Редкие черно-белые картинки в подобной литературе так же не способны пролить свет на этот вопрос. Поэтому представляю вашему вниманию современные гиф анимации на тему работы двигателя изнутри. Визуализация всех процессов поможет вам более глубоко понимать принцип устройства и работы двигателя в вашем автомобиле.

На данной анимации представлен рядный цетырех тактный двигатель с двумя впускными и двумя выпускными клапанами на каждом      цилиндре.  Первый такт — впуск, в цилиндр поступает горючая смесь приготовленная в карбюраторе и засасываемая в цилиндр по впускному коллектору, когда открываются впускные клапаны.  Данная анимация показывает впрыск инжектором, поэтому смесь образуется уже непосредственно в цилиндре. Открываются клапаны, заходит поток воздуха и одновременно впрыскивается топливо. Второй такт — сжатие. В этот момент впускные клапаны закрываются и поршень поднимается вверх по цилиндру сжимая смесь топлива и воздуха в объеме. Третий такт — рабочий ход поршня вниз по цилиндру, вследствии того, что происходит воспламенение горючей смеси после того как свеча зажигания дает искру. От энергии воспламенения, что по сути является маленьким взрывом, поршень отталкивает вниз. Эта волна и заставляет шатуны вращать коленвал и соответственно приводить в движение маховик и передавать вращение на колеса автомобиля. Так работает двигатель. В четвертом такте поршень возвращается вверх по цилиндру, открываются выпускные клапаны и отработанные газы через выпускной коллектор и систему выхлопных газов (глушитель, выхлопную трубу) попадают в атмосферу. Далее такты повторяются и так до тех пор пока не закончится топливо или двигатель не остановят выключением зажигания.

На этой анимации можно видеть как приводятся в движение валы газораспределительного механизма и какое положение занимают поршни в цилиндрах по отношению друг друга во время работы двигателя. Цветами схематически обозначены такты, в соответствии с теми что были присвоены им на первой анимации выше.

Здесь можно видеть как работает трамблер (разносчик искры по цилиндрам, распределитель зажигания) и наблюдать порядок выдачи искры по цилиндрам. В нужный момент бегунок, находяшийся на валу распределителя зажигания передает напряжение к нужному участку крышки трамблера и по высоковольтному кабелю — к нужному цилиндру. Высоковольтный кабель одетый на свечу зажигания, заставляет её работать выдавая искру внутрь цилиндра. Она уже зажигает смесь.

На данной анимации показано как поток воздуха захватывается черех воздухозаборник, проходит через воздушный фильтр и образуя смесь с топливом попадает в цилиндры. Здесь же ниже показана система смазки двигателя, которая обеспечивает работу всех вращаемых узлов двигателя. Маслозаборник расположен в нижней части углубления поддона и при помощи насоса масло поступает вверх по масляным каналам и попадает в необходимые места.

Показана работа инжектора и контроллера определяющего впрыск в необходимый момент.

09.08.2014 Работа двигателя — наглядная анимация с комментариями Ссылка на основную публикацию

Анимации работы различных двигателей и механизмов

 Получение электроэнергии

Двигатель внутреннего сгорания — это устройство, в котором химическая энергия топлива превращается в полезную механическую работу.

Несмотря на то, что ДВС относятся к относительно несовершенному типу тепловых машин (громоздкость, сильный шум, токсичные выбросы и необходимость системы их отвода, относительно небольшой ресурс, необходимость охлаждения и смазки, высокая сложность в проектировании, изготовлении и обслуживании, сложная система зажигания, большое количество изнашиваемых частей, высокое потребление горючего и т. д.), благодаря своей автономности (используемое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы), ДВС очень широко распространены, — например, на транспорте ДВС 16-ти клапанный 4-х цилиндровый

Поршневой ДВС Роторный ДВС Газотурбинный ДВС

Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируются по количеству тактов в рабочем цикле на двухтактные и четырёхтактные.

Рабочий цикл в поршневых двигателях внутреннего сгорания состоит из пяти процессов: впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. В двигателе рабочий цикл может быть осуществлен по следующей широко применяемой схеме:

1. В процессе впуска поршень перемещается от верхней мертвой точки (в.м.т.) к нижней мертвой точке (н.м.т.), а освобождающееся надпоршневое пространство цилиндра заполняется смесью воздуха с топливом. Из-за разности давлений во впускном коллекторе и внутри цилиндра двигателя при открытии впускного клапана смесь поступает (всасывается) в цилиндр в момент времени, называемый углом открытия впускного клапана φа.

Воздушно-топливная смесь и продукты сгорания (всегда остающиеся в объёме пространства сжатия от предыдущего цикла), смешиваясь между собой, образуют рабочую смесь. Тщательно приготовленная рабочая смесь повышает эффективность сгорания топлива, поэтому её подготовке уделяется большое внимание во всех типах поршневых двигателей.

Количество воздушно-топливной смеси, поступающее в цилиндр за один рабочий цикл, называется свежим зарядом, а продукты сгорания, остающиеся в цилиндре к моменту поступления в него свежего заряда — остаточными газами.

Чтобы повысить эффективность работы двигателя, стремятся увеличить абсолютную величину свежего заряда и его весовую долю в рабочей смеси.

2. В процессе сжатия оба клапана закрыты и поршень, перемещаясь от н.м.т. к в.м.т. и уменьшая объём надпоршневой полости, сжимает рабочую смесь (в общем случае рабочее тело). Сжатие рабочего тела ускоряет процесс сгорания и этим предопределяет возможную полноту использования тепла, выделяющегося при сжигании топлива в цилиндре.

Двигатели внутреннего сгорания строятся с возможно большей степенью сжатия, которая в случаях принудительного зажигания смеси достигает значения 10—12, а при использовании принципа самовоспламенения топлива выбирается в пределах 14—22.

3. В процессе сгорания происходит окисление топлива кислородом воздуха, входящего в состав рабочей смеси, вследствие чего давление в надпоршневой полости резко возрастает.

В рассматриваемой схеме рабочая смесь в нужный момент вблизи в.м.т. поджигается от постороннего источника с помощью электрической искры высокого напряжения (порядка 15 кв). Для подачи искры в цилиндр служит свеча зажигания, которая ввер­тывается в головку цилиндра.

Для двигателей с воспламенением топлива от тепла, выделяющегося от предварительно сжатого воздуха, запальная свеча не нужна. Такие двигатели снабжаются специальной форсункой, через которую в нужный момент в цилиндр впрыскивается топливо под давлением в 100 ÷ 300 кГ/см² (≈ 10—30 Мн/м²) и более.

4. В процессе расширения раскаленные газы, стремясь расшириться, перемещают поршень от в.м.т. к н.м.т. Совершается рабочий ход поршня, который через шатун передает давление на шатунную шейку коленчатого вала и проворачивает его.

5. В процессе выпуска поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. и через второй открывающийся к этому времени клапан, выталкивает отработавшие газы из цилиндра. Продукты сгорания остаются только в объёме камеры сгорания, откуда их нельзя вытеснить поршнем. Непрерывность работы двигателя обеспечивается последующим повторением рабочих циклов.

Процессы, связанные с подготовкой рабочей смеси к сжиганию её в цилиндре, а также освобождением цилиндра от продуктов сгора­ния, в одноцилиндровых двигателях осуществляются движением поршня за счёт энергии маховика, которую он накапливает в про­цессе рабочего хода.

В многоцилиндровых двигателях вспомогательные ходы каждого из цилиндров выполняются за счёт работы других (соседних) цилиндров. Поэтому эти двигатели в принципе могут работать без маховика.

Для удобства изучения рабочий цикл различных двигателей расчленяют на процессы или, наоборот, группируют процессы рабочего цикла с учетом положения поршня относительно мертвых точек в цилиндре. Это позволяет все процессы в поршневых двигателях рассматривать в зависимости от перемещения поршня, что более удобно.

Часть рабочего цикла, осуществляемая в интервале перемещения поршня между двумя смежными мертвыми точками, называется тактом.

Такту, а следовательно, и соответствующему ходу поршня присваивается название процесса, который является основным при данном перемещении поршня между двумя его мертвыми точками (положениями).

В двигателе каждому такту (ходу поршня) соответствуют, например, вполне определённые основные для них процессы: впуск, сжатие, расширение, выпуск. Поэтому в таких двигателях различают такты: впуска, сжатия, расширения и выпуска. Каждое из этих четырёх названий соответственно присваивается ходам поршня.

В любых поршневых двигателях внутреннего сгорания рабочий цикл складывается из рассмотренных выше пяти процессов по ра­зобранной выше схеме за четыре хода поршня или всего за два хода поршня. В соответствии с этим поршневые двигатели подразделяют на двух- и четырёхтактные.

Принцип работы бензинового двигателя внутреннего сгорания

Дорогие читатели хочу поделится с вами моим, хоть и небольшим опытом в оценке, эксплуатации, и других вопросов касающихся авто.

Автомобиль не роскошь а средство передвижения. По моему мнению каждый автолюбитель должен, представлять в целом как работает автомобиль.

Буду  потихоньку рассказывать, вам, с моего представления, чтобы вы лучше понимали как, что и куда.

Изучая автомобиль надо не с мелочей, а с самых главных узлов: силовой агрегат, коробка передач (через нее будет передаваться сила двигателя к колесам) и сами механизмы осуществляющие кручение – это может быть как дифференциал так шарниры равных угловых скоростей, говоря в простонародье ШРУСы.

Начнем с главного силового агрегата – двигатель внутреннего сгорания.

Существуют два вида двигателей внутреннего сгорания:

Так как большинство двигателей поршневые, остановлюсь на нем.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Силовой агрегат — это механизм, преобразующий химическую  энергию топлива в механическую работу.

Топливо попав в цилиндр сжимается под компрессией в самой верхней точке (верхняя мертвая точка), поджигается с помощью свечей зажигания и за счет энергии взрыва поршень отталкивается назад. Тем временем, говоря о много цилиндровых двигателях, ту же работу совершают другие цилиндры, в то время как наш поршень внизу, они находятся в верхней мертвой точке и когда энергия взрыва толкает их вниз, то наш поршень поднимается, и так происходит  та сама механическая работа.

Все поршни крепятся на коленвале (коленчатый вал)  с помощью шатуна и поршня (горшка).

Газоотвод и поступления  топлива в цилиндры осуществляют клапана. Все синхронно работает благодаря соединению коленвала и распредвала (распределительного вала). Последний отвечает за открытие и закрытие клапана. Распределительный вал и коленчатый вал соединены между собой цепью газораспределительного механизма (ГРМ). В тот момент когда поршень внизу открывается впускной клапан подается топливо, потом сжимается поршнем, поджигается, взрывается поршень уходит и открывается выпускной клапан с помощью кулачков на распределительном валу. Все эти действия Вы можете увидеть на анимации:

 Анимация Работы цилиндра (GIF)

Как видно внизу коленвал (вид сбоку) смазывается  маслом, ведь вся нагрузка на трущиеся детали идет на него. Внизу можно увидеть такты двигателя.

  1. такт впуска;
  2. такт сжатия;
  3. рабочий такт;
  4. такт выпуска.

Следующий такт необязательно должен начинаться после окончания предыдущего!

Такая ситуация, когда одновременно открыты оба клапана (впуска и выпуска), называется перекрытием клапанов. Это необходимо для эффективного наполнения цилиндра воздушно-топливным соединением, а также для более результативной очистки цилиндров от выхлопных газов.

После рабочий такт повторяется.

Совершая возвратно поступательные движения, поршни, на коленвале одновременно крутят маховик (на рисунке большой круг) для дальнейшей передачи крутящего момента. 

 Распредвал (часть) показаны открытие и закрытие клапана с помощью кулачков.

Видео работы двигателя:

На сегодня Все, встретимся в следующих постах.

Как на самом деле работает двигатель внутреннего сгорания?

Ежегодно около 222 миллионов человек в США ездят на самых разных транспортных средствах. Почти все эти автомобили оснащены двигателем внутреннего сгорания. Однако недавний опрос AA показал, что только 10% водителей действительно могут описать в общих чертах, как работает двигатель внутреннего сгорания.

Если вы только что осознали, что не входите в число этих 10%, не волнуйтесь, мы составили краткое описание удивительного процесса, с помощью которого ваша машина действительно движется.

Основы

Горение, также известное как горение, является основным химическим процессом высвобождения энергии из топливно-воздушной смеси. В двигателе внутреннего сгорания воспламенение и сгорание топлива происходит внутри самого двигателя.

Затем двигатель частично преобразует энергию сгорания в работу. Двигатель состоит из неподвижного цилиндра и подвижного поршня. Расширяющиеся газы сгорания толкают поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал. В конечном счете, это движение приводит в движение колеса автомобиля через систему шестерен трансмиссии.

Различные типы двигателей внутреннего сгорания

Двумя наиболее распространенными типами двигателей внутреннего сгорания являются бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия. Эти двигатели специально разработаны для работы как с бензином, так и с дизельным двигателем, поэтому использование неправильного топлива в вашем автомобиле может привести к значительному повреждению двигателя.

В двигателе с искровым зажиганием топливо смешивается с воздухом, а затем вводится в цилиндр во время процесса впуска.После того, как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее, вызывая возгорание. Расширение дымовых газов толкает поршень во время рабочего хода.

В дизельном двигателе только воздух всасывается в двигатель, а затем сжимается. Затем дизельные двигатели распыляют топливо в горячий сжатый воздух с подходящей дозированной скоростью, вызывая его возгорание.

Большинство двигателей внутреннего сгорания представляют собой четырехтактные двигатели, что означает, что для завершения цикла требуется четыре хода поршня.Цикл двигателя состоит из четырех различных процессов. Это впуск, сжатие, сгорание, рабочий такт и выпуск.

Разработка двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания стал результатом ряда постепенных изменений в установленных патентах, а не одним значительным усовершенствованием. Первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания был создан Этьеном Ленуаром около 1860 года.

Эксперименты Ленуара с электричеством привели его к разработке первого двигателя внутреннего сгорания, который сжигал смесь угольного газа и воздуха, воспламеняемую системой зажигания «прыгающей искрой» катушки Румкорфа.

То, что мы можем считать первым современным двигателем внутреннего сгорания, было создано в 1876 году Николаусом Отто. Двигатель Отто — это большой стационарный одноцилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Двигатели изначально использовались для стационарных установок, поскольку Отто не интересовался транспортом, и в конечном итоге были разработаны для транспортных средств Готлибом Даймлером.

Отто фактически основал свой двигатель на коммерческом двигателе внутреннего сгорания на жидком топливе 1872 года, изобретенном американцем Джорджем Брайтоном.

В то время как двигатели внутреннего сгорания чаще всего ассоциируются с транспортными средствами, термин двигатель внутреннего сгорания также может применяться к пушкам, ракетам или вообще ко всему, что использует силу взрыва для генерирования энергии или импульса.

В последние годы преобладанию бензина и дизельного топлива в качестве основного топлива для двигателей транспортных средств бросили вызов более экологичные виды топлива, такие как биодизель, биоэтанол, водород и этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ). Многие производители автомобилей также производят гибридные автомобили, которые работают на смеси традиционного топлива и электроэнергии, или, в случае таких компаний, как Tesla, полностью электрические автомобили

.

Научитесь водить машину в Неваде сегодня!

Северо-западная автошкола и школа дорожного движения предоставляют жителям Лас-Вегаса уроки вождения и дорожного движения под руководством опытных инструкторов.Все наши инструкторы по вождению прошли проверку биографических данных. Каждый автомобиль одобрен DMV по безопасности, и каждый член семьи Northwest стремится предоставить отличные инструкции по обучению водителей и управлению ими.

На Northwest вы можете рассчитывать найти выдающиеся классы, как в кампусе, так и за рулем, которые увлекательны, наполнены фактами, занимательны и нацелены на успех.

Мы не скрываем этого, мы уверены, что Northwest предлагает лучшие уроки вождения в Лас-Вегасе, независимо от вашего возраста и происхождения.Мы гордимся тем, что 98% наших студентов сдают экзамен с первого раза. Позвоните нам по телефону (702) 403-1592 , чтобы начать свое приключение с одним из наших опытных инструкторов.

Автор:

Рич Генрих

Мастер-инструктор, Почетный

Как работает двигатель внутреннего сгорания

Компания Flex Technologies продает силиконовые шланги обогревателя для автомобилей через Интернет.Наши силиконовые шланги для обогревателя и охладителя являются неотъемлемой частью любого автомобиля; они помогают забирать тепло от двигателя, которое в противном случае могло бы его перегреть, и выводить его в наружный воздух для рассеивания или в машину, чтобы нагреть его. Двигатель внутреннего сгорания отвечает за автомобили, какими мы их знаем. Если вы когда-нибудь задумывались, как они работают, мы рассмотрим основы прямо здесь.

История

Возникновение двигателя внутреннего сгорания восходит к 1790-м годам. Многие люди, в том числе инженеры и ученые, в то время производили предшественники двигателя внутреннего сгорания, в том числе газовую турбину Джона Барбера в 1791 году и газовый двигатель Томаса Мида в 1794 году.По мере развития технологии двигателя внутреннего сгорания она находила применение во все большем количестве приложений, включая локомотивы (железнодорожные поезда), корабли и другие водные транспортные средства, автомобили и мотоциклы.

Как следует из названия, двигатели внутреннего сгорания работают и питаются от сгорания, которое происходит внутри двигателя. Обычно эти двигатели представляют собой четырехтактные или двухтактные поршневые двигатели, особенно те, которые используются в автомобильной и морской промышленности.

Как это работает

Двигатели внутреннего сгорания являются эффективным источником энергии, поэтому только в США более 250 миллионов автотранспортных средств используют их.Обычно они работают на бензине или дизельном топливе, но в настоящее время могут работать на биодизельном топливе, этаноле, пропане или природном газе и даже могут быть преобразованы в гибридные электромобили.

Эти двигатели получают мощность от сгорания. В небольшом пространстве энергия даже небольшого количества бензина может быть использована для получения большой мощности. Например, большинство огнестрельного оружия работает по принципам двигателя внутреннего сгорания. Эти двигатели по существу используют неподвижный цилиндр, прикрепленный к движущимся поршням; сгорание бензина происходит в неподвижном цилиндре, который перемещает поршни, в свою очередь приводя в движение коленчатый вал, который приводит в действие все механические функции вашего автомобиля.В большинстве автомобилей используется четырехтактный двигатель, для полного цикла которого требуется четыре поршня. Этот цикл состоит из четырех стадий: впуск, сжатие, сгорание, рабочий ход и выпуск. Ступени впуска и сжатия сжимают воздух и топливо в двигателе, ступени сгорания и рабочего такта воспламеняют топливо и приводят в действие транспортное средство, а ступень выпуска освобождает от отходов транспортного средства, чтобы начать цикл заново.

Надеюсь, это поможет вам лучше понять свой двигатель! Если вы ищете в Интернете силиконовые шланги обогревателя для автомобильной промышленности, Flex Technologies может вам помочь! Позвоните нам при первой возможности!

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

Двигатель внутреннего сгорания или ДВС — это действительно впечатляющее произведение инженерной мысли.

Он генерирует движущую силу за счет сжигания топлива и воздуха внутри двигателя для толкания поршней.

Идея заключается в том, что когда небольшое количество топлива (например, дизельное топливо, бензин или возобновляемые / альтернативные виды топлива, включая природный газ или биодизель) воспламеняется в небольшом замкнутом пространстве, происходит огромное выделение энергии, которую можно использовать для движения. .

Их также можно использовать с гибридными электрическими компонентами для увеличения экономии топлива или гибридными подключаемыми электрическими системами для расширения диапазона этих транспортных средств.

Основными типами ДВС являются четырехтактные, используемые в автомобилях и других современных транспортных средствах, и двухтактные, используемые в мопедах и газонокосилках.

Очевидно, что для более чем одного хода время имеет жизненно важное значение для его эффективной и равномерной работы.

Так как же на самом деле работают эти двигатели?

4-тактный двигатель

4-тактный двигатель — это многоцилиндровый двигатель, в котором цилиндры обычно расположены в трех направлениях; рядный, V или плоский.

Цилиндр — это сердечник двигателя, поршень которого движется вверх и вниз внутри цилиндра, чтобы сжимать смесь топлива и воздуха, которая втягивается при движении вниз.

Когда я начинал механиком, мне всегда говорили, что для понимания того, как работает двигатель, все, что вам нужно знать, — это «сосать, сжимать, бить, дуть».

Но что это значит?

Всасывающий

Поршень (металлический стержень, снабженный кольцом для идеального уплотнения) внутри цилиндра начинается сверху, затем, когда впускной клапан открывается, поршень движется вниз, чтобы заполнить цилиндр воздухом и бензином.

Смесь должна содержать небольшое количество бензина по сравнению с воздухом.

При каждом движении двигателя масляный поддон подает масло и обеспечивает надлежащую смазку.

Сжать

Затем поршень перемещается вверх по цилиндру, чтобы сжать топливно-воздушную смесь.

Сжатие делает смесь более легковоспламеняющейся, а взрыв более мощным.

Удар

Когда поршень достигает верхней точки своего хода, свеча зажигания, устройство, которое зажигает искру при прохождении через нее электрического заряда, зажигает искру для воспламенения бензина.

Бензиновый заряд в цилиндре буквально взрывается, образуя горячий газ, который снова толкает поршень вниз.

Blow

Как только поршень достигает нижней точки своего хода, выпускной или выпускной клапан открывается.

Коленчатый вал (устройство, которое преобразует линейное движение поршней во вращательное, чтобы гарантировать синхронную работу всех поршней) толкает поршень вверх с помощью соединительного стержня.

Это выталкивает выхлопные газы вверх по цилиндру, из выпускного клапана и вниз по выхлопной трубе.

Двухтактный двигатель

Двухтактный двигатель в его истинной форме очень прост как в конструкции, так и в эксплуатации.

Он имеет только три основных движущихся части, все они также задействованы в 4-тактной альтернативе, описанной выше; поршень, шатун и коленчатый вал.

Но есть и другие, например, язычковые клапаны.

Двухтактный цикл немного сложнее понять, поскольку, в отличие от 4-тактного двигателя, определенные фазы цикла происходят в одно и то же время, из-за чего трудно увидеть, когда заканчивается один и начинается следующий.

В двухтактном двигателе используются как картер, так и цилиндр, чтобы реализовать все элементы цикла Отто всего за два хода поршня.

Этот тип двигателя намного легче, проще и потенциально имеет больший прирост мощности, поскольку он запускает каждый оборот, в отличие от 4-тактного двигателя, который запускает все остальные.

Всасывающий

Топливно-воздушная смесь всасывается в картер за счет разрежения, создаваемого во время движения поршня вверх.

Компрессия картера

Во время хода вниз клапан принудительно закрывается давлением картера.

Топливная смесь сжимается в картере во время хода.

Выхлоп

Ближе к концу хода поршень открывает впускной канал, так что сжатая смесь в картере может течь вокруг поршня в главный цилиндр.

Это выталкивает выхлопные газы из выпускного отверстия, расположенного с другой стороны цилиндра, но это может означать, что часть топливной смеси расходуется впустую.

Компрессия

Поршень поднимается вверх и сжимает топливную смесь.

Пока это происходит, под ним выполняется еще один такт впуска.

Мощность

Когда ход достигает вершины, свеча зажигания зажигает смесь, которая расширяется, перемещая поршень вниз, чтобы завершить цикл.

Итак, у нас есть все, что вам нужно, теперь вы можете легко объяснить любой двигатель внутреннего сгорания, а точнее его 2- и 4-тактные варианты.

Двигатель ICE произвел революцию в мире транспорта, в отличие от своих внешних аналогов, например, паровоза, он не выбрасывает большое количество пара или побочных продуктов.

Проблема в том, что с постоянно растущим «зеленым» движением, происходящим сегодня, и электромобили, особенно в авангарде автомобильного мышления, ДВС в конечном итоге уйдет в прошлое.

Tesla, например, являются основными производителями высококачественных электромобилей с большим количеством подарков, чем вы можете себе представить, и даже с учетом того, что даже такие бренды, как Nissan и Renault, выпускающие эти типы автомобилей каждый день, действительно кажется, что последний звонок не за горами. Будучи платным за эту огромную технологию, я буду скучать по ней.

Однако, по крайней мере, на данный момент вы понимаете, как работает двигатель вашего автомобиля, и знаете, что происходит с топливным баком, который вы, кажется, заправляете каждую неделю.

Урок 5: Двигатель внутреннего сгорания и моторное масло

В этом уроке вы узнаете, как работает двигатель внутреннего сгорания, и о важности моторного масла.

Как работает двигатель внутреннего сгорания:

Все двигатели внутреннего сгорания работают на основе теории, называемой циклом Отто событий , названной 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 4-тактного двигателя с искровым зажиганием. Ярлыки: 1 — Индукция, 2 — Сжатие, 3 — Мощность, 4 — Выхлоп. CC-BY-SA 3.0 Zephyris

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://www.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 впускное отверстие справа, а выпускное — слева).

Процесс сгорания — это преобразование химической энергии (бензина) в тепловую энергию (сгорание), которая преобразуется в возвратно-поступательную энергию (нагнетание 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.

GIF-анимация «Коленчатый вал», общественное достояние.

Анимированную иллюстрацию, показывающую поршни (серые) в соответствующих цилиндрах (синий) и коленчатый вал (красный), можно найти по адресу 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.Выбор подходящего 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 — это вязкость при рабочей температуре двигателя. Раньше у них было мультивязкое масло, было только одновязкое масло (SAE 30), которое в холодную погоду очень густое.Залить его в двигатель — все равно что заливать мед, но, что еще важнее, будет трудно 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 нагрудного знака 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 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.

Как работают двигатели внутреннего сгорания — зачем двигателям воздух

Я верю, что любой достаточно просвещенный историк будущего обратится к сегодняшнему дню как к «Эре бесстыдства». Сегодня нас всех учат, что стыд — это плохо.Я не совсем уверен. Многие люди в нашем прошлом выполняли необходимые задачи, такие разнообразные, как доение коров перед рассветом и бегство в японское пулеметное гнездо, из желания избежать стыда.

Те дни, как любит говорить моя будущая третья жена Эсте Хаим, прошли. Сегодня мы все бессовестны. Сейчас вполне приемлемо для взрослых мужчин делать следующее на публике: наряжаться гигантскими пушистыми существами, плакать из-за эмоциональных проблем, отступать от драк, иметь «спортивные автомобили» с автоматической коробкой передач.Так что сейчас самое время самому признаться в чем-то постыдном, и это звучит примерно так: долгое время, когда мне было за двадцать, я был немного не уверен в том, как работает двигатель внутреннего сгорания.

О, конечно, я мог идентифицировать четыре цикла двигателя Отто, и я мог повторить различные вещи, которые Патрик Бедард написал в Car and Driver, , но я в корне неправильно понимал, как и почему двигатели создают мощность. Я думал, что все автомобили с впрыском топлива были с прямым впрыском.Я не понимал, почему ограничительные выхлопы лишают двигатели мощности, и я действительно, действительно не понимал, как длины акустических волн влияют на это. Я также не могу сразу сказать вам разницу между традиционным выпускным коллектором и коллектором.

У меня не было оправдания этому. Я работал в отделе запчастей. Я лично обработал все
деталей, из которых состоит бензиновый двигатель. И я был опытным велосипедным механиком:
работал в дилерских центрах Schwinn с 14 лет, а
, в конце концов, владел собственным магазином велосипедов по почте в позднем подростковом возрасте.Я даже починил
несколько автомобилей, в том числе вытащил кулачки из Fiat Spider и поменял прокладки. Я
просто толком не знал, как все работает под капотом.

Что мне действительно было нужно, так это что-то вроде великой унифицированной теории производительности двигателя, которая,
, дала бы мне основу для понимания и усвоения новой информации. В конце концов я нашел этот G.U.T.E.P, когда начал работать с тюнером ECU на особенно старомодном кит-каре
, на который я потратил около 41000 долларов еще в 2001 году.Предполагалось, что
будет выдавать 180 лошадиных сил от 2,0-литрового Zetec; на самом деле было 89 при
колесах. Я был не единственным человеком, которого обманул «зарегистрированный сборщик
» этих автомобилей, и в конце концов 10 или 11 из нас собрались вместе, и
заплатили кому-то за перенастройку наших автомобилей. Благодаря этому у меня получилось что-то вроде 137 л.с. на задних колесах
.

Двигатель — это не что иное, как воздушный насос.

Это то, что мне сказал наш тюнер послепродажного обслуживания, и то, что я вам говорю: Двигатель — это
не что иное, как воздушный насос.
Я уверен, что вы это слышали, но я хочу, чтобы вы,
, действительно нашли время, чтобы понять это. Чем больше воздуха может обработать двигатель, тем больше мощности у
он может.

Это сразу объясняет несколько вещей: почему 8,2-литровый V10 в Viper ACR выдает больше мощности, чем 0,05-литровый (50 куб. См) двигатель в TopKart моего сына. Но это также объясняет, почему 1,0-литровый двигатель в Kawasaki ZX-10 выдает больше мощности, чем 2,0-литровый двигатель в Hyundai Elantra; ZX-10 может набирать обороты до 14 500 об / мин, а у Elantra
— 6750.Когда они оба находятся на красной линии, ZX-10
фактически набирает больше воздуха каждую минуту, потому что он вдвое меньше
воздуха вдвое чаще. Эффективное увеличение красной черты двигателя
увеличивает его рабочий объем.

Как замена кулачка в автомобиле увеличивает мощность? Что ж, это может увеличить продолжительность
открытия впускных клапанов, что позволит более эффективно
наполнить цилиндр воздухом. Это также может увеличить продолжительность открытия выпускных клапанов на
, удаляя больше плохого воздуха и увеличивая вакуумный эффект следующего хода впуска
.

Воздухозаборники холодного воздуха втягивают более холодный воздух из-за пределов моторного отсека в двигатель.
Холодный воздух плотнее горячего. Это также увеличивает полезный объем двигателя
. (Отказ от ответственности: большинство воздухозаборников для холодного воздуха довольно бесполезны, по моему опыту в модели
. Однако они заставляют автомобиль звучать круто.) Воздухозаборники
слегка повышают давление входящего воздуха, что означает, что в двигатель
попадает больше воздуха. Чем прямее воздухозаборник, тем лучше он работает, потому что быстро протекающий воздух
не любит повороты под прямым углом не больше, чем мотоциклы.

Нагнетатели и то, что мы причудливо называли турбонагнетателями (а теперь просто турбокомпрессоры
), нагнетают больше воздуха в двигатель. 2,0-литровый двигатель
с усилением 1 бар дополнительного давления фактически представляет собой 4,0-литровый двигатель. Это не так просто, потому что нагнетаемый воздух — это горячий воздух, а горячий воздух не такой плотный, как холодный воздух
, но идею вы поняли. С другой стороны, ограничительные пластины
не позволяют двигателю получать больше определенного количества воздуха, таким образом уменьшая
мощность, которую может производить двигатель.

Вы заметите, что я еще не говорил о топливе. Это потому, что соотношение топлива
к воздуху в двигателе, по сути, установлено наукой — оно называется стехиометрическим соотношением
, и это 14,7 частей воздуха на каждую часть топлива. Правильное сочетание топлива и воздуха на уровне
— основная причина, по которой современные двигатели вырабатывают на
мощность больше, чем их предшественники до тысячелетия. Без компьютеров и
датчиков невозможно правильно подать нужное количество топлива все
раз.Карбюраторы плохо справляются с этой задачей. Топливные форсунки на
лучше, потому что ими можно точно управлять с помощью компьютера.

В разрезе двигатель General Motors LT4 V8.

Дженерал Моторс

Можно немного повозиться с соотношением воздух / топливо, наклонив его для более быстрого сгорания. Вы также можете использовать дополнительное топливо сверх надлежащего соотношения, чтобы немного охладить двигатель
с турбонаддувом — трюк, который есть в книге всех, кто когда-либо использовал
, чтобы получить 1000 лошадиных сил из Nissan GT-R.В целом, однако, правильное количество топлива для
определяется количеством воздуха, которое вы можете попасть в цилиндр
, а не наоборот. Итак, когда у вас есть компьютер для вычисления
и топливная система, которая может выполнять все запросы, вы выработали всю дополнительную мощность
, которую собираетесь получить по этому пути, и вы вернулись к основной задаче:
получает больше воздуха в двигателе.

Используя модель «двигатель как воздушный насос», легко понять три основных способа увеличения мощности
.Мы можем увеличить рабочий объем двигателя, заставляя его забирать на
воздуха больше за каждый оборот. Мы можем увеличить красную черту двигателя,
позволяя ему чаще всасывать такое же количество воздуха. Или мы можем создать в двигателе давление
, позволяя ему каждый раз впускать больше воздуха в цилиндр.

У каждого из этих методов есть свои недостатки. Двигатели большого объема тяжелые и громоздкие. Они
потребляют много топлива даже на холостом ходу. Высокоскоростные двигатели также являются высоконагруженными двигателями
, а это означает, что вы должны либо согласиться с более коротким сроком службы (см .: DOHC Neon,
GM Quad 4), либо использовать более дорогие материалы, способные выдержать нагрузку (см .:
Ferrari 458 Speciale, Yamaha R1).У них также не хватает крутящего момента на низких оборотах,
, потому что они просто не обрабатывают столько воздуха. Вышеупомянутый ZX-10
может быть сильнее, чем Elantra на красной линии, но если вы вращаете оба двигателя
на 2500 об / мин, вы получите намного больше мощности от Hyundai.
Вот почему Suzuki никогда не прислал Justy с двигателем GSX-R. (Думаю.)

Турбокомпрессор — настоящая красавица мяча, куда бы вы ни посмотрели.

Турбонаддув — настоящая красавица мяча, куда бы вы ни посмотрели.Хотя я люблю олдскульные мегамощные турбодвигатели
, подобные тем, что вы получаете в McLaren 675LT или Porsche GT2, я должен признать, что
: нынешний урожай низконапорных, низкооборотистых и маловозбужденных турбин
появляется. везде, от БМВ до Вольво, оставляют меня равнодушным. Я думаю, что причина этого
в том, что управляемые компьютером турбины разрушают ту точную взаимосвязь между положением дроссельной заслонки
, оборотами двигателя и мощностью двигателя, которые большинство из нас ожидают от
и которым нравится. Современные турбодвигатели, такие как электродвигатели в автомобилях
, ощущаются сильнее всего на низких оборотах и ​​разваливаются на правой стороне тахометра
.

Причина этого проста: вы можете оптимизировать турбокомпрессор, чтобы обеспечить целую кучу
воздуха в конечном итоге , как это было в случае с Porsche 930 Turbo старой школы, или
, вы можете оптимизировать его, чтобы обеспечить достаточно эффективный количество лишнего воздуха
практически сразу. Последнее, как это делают сейчас почти все. Нет, сэр, мне
не нравится. Хотел бы я объяснить почему. Может быть, это потому, что люди
естественно ассоциируют учащенное дыхание с активностью. Мы безнаддувные.
У некоторых из нас легкие больше, чем у других, но всем нам нужно дышать быстро и тяжело, чтобы пробежать милю или погрести на лодке.

Люди тоже воздушные насосы. Может быть, это объясняет, почему в свои сорок я начинаю испытывать большую ностальгию по автомобилям семидесятых. Когда я был подростком-байкером, я был похож на
458 Speciale, тяжело и быстро дыша большими глотками. Теперь я похож на Cutlass Supreme
77 года выпуска, медленно и медленно иду в продуктовый магазин. Полагаю, я
довольно бесстыжен.


Джек Барут, родившийся в Бруклине, но изгнанный в Огайо, выигрывал гонки на четырех различных типах велосипедов и на семи различных типах автомобилей. Все, что он пишет, вероятно, должно сопровождаться предупреждением о срабатывании триггера. Его колонка Avoidable Contact выходит два раза в неделю.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

Двигатель внутреннего сгорания | Encyclopedia.com

Обзор

Физики называют двигатель внутреннего сгорания «первичным двигателем», то есть он использует некоторую форму энергии (например, бензин) для перемещения объектов. Первые надежные двигатели внутреннего сгорания были разработаны в середине девятнадцатого века и почти сразу же стали использоваться для транспортировки. Развитие двигателя внутреннего сгорания помогло освободить людей от тяжелейшего ручного труда, сделало возможным создание самолетов и других видов транспорта и помогла произвести революцию в производстве электроэнергии.

Общие сведения

В 1698 году Томас Савери (ок. 1650-1715), британский военный инженер, построил «Шахтерский друг», устройство, которое использовало давление пара для откачки воды из затопленных шахт. Несколько лет спустя Томас Ньюкомен (1663-1729) расширил конструкцию Савери и создал первый настоящий двигатель. В двигателе Ньюкомена, в отличие от двигателя Христиана Гюйгенса (1629-1695) и Савери, использовался поршень, прикрепленный к самому двигателю. Следовательно, он мог производить постоянную (хотя и не плавную) мощность.

Три условия, существовавшие в девятнадцатом веке, способствовали развитию двигателя внутреннего сгорания. Главным условием был спрос на власть, представленный Промышленной революцией. Во-вторых, физики начали понимать ключевые концепции, на которых построен двигатель внутреннего сгорания. В-третьих, топливо, необходимое для работы двигателя, становилось доступнее.

Между 1700 и 1900 годами ученые разработали область термодинамики, которая дала изобретателям инструменты для расчета КПД и выходной мощности различных типов двигателей.Эти расчеты показали, что внутренняя Двигатель внутреннего сгорания потенциально был намного эффективнее парового двигателя (который, напротив, был двигателем внешнего сгорания, то есть воспламенял топливо вне самого двигателя).

Самое важное событие в ранней истории двигателя внутреннего сгорания произошло в 1859 году под руководством бельгийского изобретателя Жана-Жозефа Этьена Ленуара (1822-1900). Двигатель Ленуара был одновременно прочным (некоторые из них отлично работали после 20 лет использования) и, что более важно, надежным.Более ранние версии двигателя были плохого качества и перестали работать без причины. Двигатель Ленуара выдавал постоянную мощность и работал плавно. В 1862 году Ленуар изобрел первый в мире автомобиль.

В 1860-е годы Николаус Отто (1832–1891) начал экспериментировать с двухтактными двигателями Ленуара и теоретическими четырехтактными двигателями Альфонса Бо де Роша (1815–1893). Отто был продавцом бакалеи; у него не было технического образования или опыта. В 1866 году Отто с помощью Ойгена Лангена (1833-1895), немецкого промышленника, разработал успешный, но тяжелый и шумный двигатель Отто и Лангена.Он продолжал экспериментировать с двигателями. В 1876 году он выпустил «Silent Otto», первый в мире четырехтактный двигатель. Silent Otto был не только более тихим, чем предыдущие двигатели, но и гораздо более экономичным.

Двигатель Отто установил стандарт времени. Фактически, основная конструкция современных двигателей остается такой же, как у Отто. Как и предсказывала термодинамика, двигатель внутреннего сгорания был намного более экономичным, чем паровой. Двигатели внутреннего сгорания, которые были тише, дешевле в эксплуатации и менее громоздкими, чем паровые, начали появляться на промышленных предприятиях по всей Северной Европе.

Чтобы двигатель внутреннего сгорания мог использовать жидкое топливо, он должен сначала перевести жидкость в парообразное состояние. Следующей задачей для производителей двигателей было найти способ осуществить это изменение. Между 1880 и 1900 годами были изобретены различные процессы для выполнения этой задачи. Между 1885 и 1892 годами были разработаны три метода: карбюрация, испарение горячей лампы и дизельный двигатель.

При карбюрации устройство, называемое карбюратором, смешивает воздух с парами жидкого топлива.Затем карбюратор подает смесь в двигатель. Искра или пламя внутри двигателя воспламеняют смесь. Это функция карбюратора в современных автомобилях. Для сравнения, двигатель с горячей лампой распыляет бензин на горячую поверхность рядом с цилиндром, а затем втягивает испаряющееся топливо в двигатель в виде пара. С двигателем с горячей лампой можно было использовать менее летучие виды топлива, такие как керосин. Третий метод — дизельный компрессорный двигатель. Вместо использования внешнего источника тепла для зажигания газа, как в первых двух методах, немецкий инженер Рудольф Дизель (1858-1913) изобрел процесс, при котором газ воспламеняется сам.У Дизеля был большой опыт в математике и естественных науках, и он знал, что когда газ сжимается, его температура повышается до точки, при которой топливо воспламеняется.

Удар

На рубеже веков двигатели внутреннего сгорания стали неотъемлемой частью западной жизни. Промышленные предприятия по всей Европе и Америке широко использовали их, и открылись ворота для крупномасштабного производства автомобилей в 1900-х годах.

В области транспорта бензиновый двигатель внутреннего сгорания и его варианты (в первую очередь дизельный двигатель) были адаптированы для использования в путешествиях по морю, суше и воздуху.В море большое количество небольших кораблей было и продолжает работать на дизельных двигателях, ускоряющих перемещение людей и товаров между любыми местами, связанными водой. Это сделало торговлю более быстрой и менее дорогой. Сочетание морских перевозок с более эффективной наземной перевозкой грузов делает эти преимущества еще более значительными. В свою очередь, расширение торговли ведет к большему благосостоянию и более высокому уровню жизни для обеих сторон, не говоря уже о создании новых рабочих мест.

Самолеты тоже обязаны своим существованием развитию бензинового двигателя. Многие изобретатели пытались летать с двигателями в конце девятнадцатого века, но только после того, как появились легкие и мощные бензиновые двигатели, возникла область авиации. Фактически, бензиновые двигатели преобладали в авиации в первой половине двадцатого века и даже сегодня играют важную роль в частной, коммерческой и военной авиации.

Также необходимо учитывать влияние на сельское хозяйство и производство продуктов питания.Тракторы и другое современное сельскохозяйственное оборудование, обычно работающее с дизельными или бензиновыми двигателями, играет значительную роль в изобилии продуктов питания в развитых и некоторых частях развивающегося мира. Использование тракторов для обработки почвы, посадки и сбора урожая, а также для буксировки тяжелых грузов помогло увеличить количество земли, которое может обработать один фермер, а также увеличение урожайности с гектара. Это двойное повышение эффективности индивидуальных фермеров приводит к увеличению количества продуктов питания по более низким ценам. В развитом мире это означает не только больше и более дешевую еду, доступную для его граждан, но и больше еды, доступную для экспорта во все страны.

Дизельный двигатель является развитием двигателя внутреннего сгорания, как упоминалось ранее. Дизельные двигатели мощные, требуют меньшего обслуживания и используют менее очищенное топливо, чем бензиновые двигатели. Эти факторы делают их менее дорогими, и они стали предпочтительным двигателем для путешествий по железной дороге, больших лодок и малых судов, а также грузовиков. Дизельные двигатели также широко используются для выработки электроэнергии, особенно в качестве аварийных резервных источников питания для таких объектов, как больницы и атомные электростанции.В обоих случаях дизельные двигатели зарекомендовали себя как надежные и недорогие в обслуживании и эксплуатации.

Последним воздействием, которое необходимо обсудить, является воздействие двигателя внутреннего сгорания на окружающую среду. Все двигатели внутреннего сгорания работают за счет сжигания углеводородов в той или иной форме и выпуска выхлопных газов. Эти углеводороды обычно получают из нефти, и они горят с образованием диоксида углерода, монооксида углерода и воды. Хотя были разработаны водородные двигатели, которые сжигают водород и производят водяной пар в качестве выхлопного газа, на момент написания этой статьи они были редкостью.

С точки зрения топлива, запасы нефти ограничены, и их становится все труднее обнаружить и добыть. Процесс добычи неизменно приводит к определенному воздействию на окружающую среду не только на буровой, но и на маршруте транспортировки. Поскольку большая часть нефти добывается в регионах, удаленных от нефтеперерабатывающих заводов и промышленных стран, большая часть ее транспортируется океанскими танкерами, что иногда вызывает разливы с потенциально серьезными последствиями.

После сжигания в двигателях углеводородное топливо выделяет много газов, большая часть которых способствует загрязнению воздуха.До запрета в США многие виды топлива также содержали соединения свинца, которые были причастны к случаям отравления свинцом. Однако даже без свинца углекислый газ, основной выхлопной газ сгорания, по-видимому, производится в достаточно больших количествах, и было отмечено, что его уровни в атмосфере повышаются во всем мире. Поскольку известно, что углекислый газ улавливает солнечное тепло, есть много предположений о том, что широкое использование двигателей внутреннего сгорания вызывает повышение температуры во всем мире с потенциально катастрофическими результатами.Однако следует подчеркнуть, что данные, которые были интерпретированы как показывающие глобальное потепление, могут быть интерпретированы по-разному, и не все ученые считают, что глобальное потепление действительно происходит. Кроме того, следует помнить, что на протяжении большей части истории Земли температуры были намного выше, чем в настоящее время. Таким образом, даже если глобальное потепление происходит, оно может быть связано или не быть результатом сжигания ископаемого топлива в двигателях внутреннего сгорания.

ТОДД ДЖЕНСЕН И П. ЭНДРЮ КАРАМ

Дополнительная литература

Гребни, Гарри. Убить Дьявольский холм. Бостон: Компания Houghton Mifflin, 1979.

Харденберг, Хорст О. Средние века двигателей внутреннего сгорания 1794–1886. Детройт: Общество автомобильных инженеров, 1999.

Робертс, Питер. Ветеранские и старинные автомобили. Лондон: Drury House, 1967.

Наука и ее времена: понимание социальной значимости научных открытий

Урок и рабочий лист о двигателе внутреннего сгорания — моя школа

В двигателе внутреннего сгорания сжигается топливо внутри двигателя.Двигатели внутреннего сгорания встречаются в газонокосилки, автомобили, тракторы, лодки и снегоходы. Внутренний двигатели внутреннего сгорания значительно облегчают нашу жизнь.

Давайте посмотрим на как работает двигатель внутреннего сгорания. Смешиваются воздух и бензин в карбюраторе и превратился в пар. Когда поршень внутри одного цилиндр движется вниз, паровая смесь втягивается в цилиндр через клапан. Затем этот клапан закрывается, и поршень перемещается вверх.Он сжимает пара в небольшое пространство в верхней части цилиндра. Существует свеча зажигания расположена вверху. Обратите внимание на свечу зажигания на схеме ниже.

Когда поршень почти достигает верха цилиндра, свеча зажигания испускает электрическую искру. Эта искра вызывает взрыв пара. Этот взрыв заставляет поршень опускаться ко дну цилиндра. По мере движения поршня вверх цилиндр во второй раз, он вытесняет оставшиеся газы из выпускного клапана. На этом цикл заканчивается, и начинается новый цикл. Это называется 4-циклом. двигатель внутреннего сгорания.

Поршни в двигателе внутреннего сгорания прикреплен к коленчатому валу. Это движение вверх-вниз превращается в поворотное движение или вращение. Дифференциал и мостовая передача эта механическая энергия вращательного движения к колесам, и автомобиль приводится в движение силой поршней.

1.В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорело

вне двигателя.

другим двигателем.

внутри двигателя.

Ни один из вышеперечисленных.

2. Коленвал меняет вверх-вниз. движение от поршней до

скользящее движение.

поворотное движение.

боковое движение.

Все вышеперечисленное.

Поместите шаги, как работает двигатель внутреннего сгорания в правильном порядке. Номер 1, 2, 3 и т. Д.

Поршень движется обратно вверх по цилиндру, вытесняя оставшиеся газы из выпускного клапана.

Клапан закрывается, и поршень движется вверх. Он сжимает пара в небольшое пространство в верхней части цилиндра.

Когда поршень почти достигает верхней части В цилиндре свеча зажигания испускает электрическую искру и вызывает взрыв пара.

В карбюраторе смешиваются воздух и бензин. и превратился в пар.

Взрыв опускает поршень ко дну цилиндра.

Поршень внутри одного цилиндра движется вниз, и пар смесь всасывается в цилиндр через клапан.

Автомобиль движется!

В движение поршней вверх-вниз преобразуется во вращательное движение.

В дифференциал и ось передают механическую энергию поворота движение к колесам.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *