Из чего состоит двигатель внутреннего сгорания: Устройство современного двигателя внутреннего сгорания

Ход урока

1. Учитель: Сегодня мы изучаем тему «Двигатель внутреннего сгорания». Целями нашего урока сегодня будет: изучить устройство, принцип действия и назначение тепловых машин на примере на примере двигателя внутреннего сгорания; рассмотреть историю развития тепловой машины; экологические проблемы и перспективы развития.

Форма нашего урока будет не совсем обычной. Это будет урок-игра «Конструкторское бюро». Для этого из всех учащихся класса были сформированы четыре группы, которые в течение урока будут выполнять различные задания. Когда задание выполнено, группа поднимает руку. Каждая команда будет иметь возможность высказаться. Названия команд: «Теоретики», «Испытатели», «Менеджеры», «Экологи», в каждой команде около 5 человек.

2. А сейчас проверим, насколько вы уяснили прошлый материал, а заодно и то, как подготовились к уроку. Команды получают задания на карточках.

Карточка №1

Какие двигатели называют тепловыми? Какие виды тепловых двигателей вам известны?

Карточка №2

Приведите примеры превращения внутренней энергии пара в механическую энергию тела?

Карточка №3

Зачеркните лишнее словосочетание: тепловой двигатель, работа газа, превращение энергии, Джеймс Уатт, Лев Толстой, отражение света.

Карточка №4

Разгадайте кроссворд.

Кто выполнил задание – отвечает. По одному представителю о группы.

3. Запасы внутренней энергии огромны. Очень важно умело и грамотно использовать её запасы, содержащиеся в топливе. Использовать внутреннюю энергию – значит, совершить за счёт неё полезную работу. Послушаем краткую историю создания тепловых машин (выступление учащегося):

История ДВС

В 1860 Г француз Э. Ленуар построил устройство, в котором горючее сжигалось внутри самого устройства. Модель была несовершенная, КПД не превышал 3 %.

Спустя 18 лет немецкий изобретатель Отто создал двигатель внутреннего сгорания, который работал по четырёхтактной схеме: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск отработанных газов. Именно модификации этого двигателя и получили наибольшее распространение.

Первый автомобиль с бензиновым двигателем построили в 1886 году под руководством немецкого инженера Даймлера. Большая роль в развитии автомобилестроения принадлежит Генри Форду, который в начале 20 века начал выпуск автомобилей с конвейера. В России первые автомобили начали строить в начале 20 века.

Учитель: Применение тепловых двигателей чрезвычайно разнообразно. Они приводят в движение самолёты, ракеты, тепловозы, паровозы, наземный и водный транспорт. В настоящее время наибольшее распространение имеют двигатели внутреннего сгорания. Остановимся на них.

В ДВС топливо сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Поэтому он и называется двигателем внутреннего сгорания. Работают они на жидком топливе или горючем газе.

Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединённый при помощи шатуна с коленчатым валом (проследим по модели ДВС).

В верхней части цилиндра имеется два клапана, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через первый клапан (впускной) поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи, а через второй клапан (выпускной) выпускаются отработанные газы.

В цилиндре периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха (температура достигает 16000 - 18000С). Давление на поршень резко возрастает. Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним и коленчатый вал, совершая при этом механическую работу. При этом газы охлаждаются, так как часть их внутренней энергии превращается в механическую.

Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мёртвой точки до другой, называют ходом поршня. Ход поршня называют ещё тактом. Поэтому двигатель называют четырёхтактным.

Такты двигателя внутреннего сгорания: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.

Не во всех двигателях есть свеча для воспламенения смеси. Послушаем сообщение учащегося о двигателе Дизеля:

Двигатель Дизеля

Немецкий инженер Р. Дизель в 1897 г. изобрёл двигатель, в котором сжимали воздух и в момент максимального сжатия в камеру сгорания при помощи форсунки делали впрыск топлива. Далее раскалённые газы перемещали поршень, и происходило преобразование внутренней энергии в механическую. В двигателе внутреннего сгорания есть карбюратор, при помощи которого образуется горючая смесь (смесь бензина с воздухом). В двигателе Дизеля нет карбюратора.

КПД дизельных двигателей достигает 35 – 44 %, а у двигателя внутреннего сгорания КПД не превышает 25 – 32 %. Дизельные двигатели нашли широкое применение в тракторах, большегрузных машинах, на кораблях, передвижных электростанциях.

Учитель: При использовании для своих нужд тепловых двигателей человек сталкивается с экологическими проблемами (сообщение учащегося):

Как влияют тепловые двигатели на окружающую среду?

При работе тепловых двигателей для охлаждения используется окружающая среда (атмосферный воздух и вода открытых водоемов), в результате чего происходит повышение температуры окружающей среды, называемое «тепловым загрязнением». Этот эффект усиливается тем, что при сгорании огромного количества топлива повышается концентрация углекислого газа в земной атмосфере. А при большой концентрации углекислого газа атмосфера плохо пропускает тепловое излучение нагретой Солнцем поверхности Земли, что приводит к «парниковому эффекту».

В результате описанных процессов, средняя температура на Земле в течение последних десятилетий неуклонно повышается. Это грозит глобальным потеплением с нежелательными последствиями, к числу которых относятся таяние ледников и подъем уровня мирового океана.

Кроме того, при сжигании топлива в тепловых двигателях расходуется атмосферный кислород (в наиболее развитых странах тепловые двигатели уже сегодня потребляют больше кислорода, чем вырабатывается всеми растениями, растущими в этих странах) и образуется много вредных веществ, загрязняющих атмосферу.

Тепловые машины не только сжигают кислород, но и выбрасывают в атмосферу углекислый газ, угарный газ, различные виды сернистых соединений, а также соединения тяжелых металлов. Сгорание топлива в топках промышленных предприятий и тепловых электростанций почти никогда не бывает полным, поэтому происходит загрязнение воздуха золой, хлопьями сажи. Во всем мире обычные энергетические установки выбрасывают в атмосферу ежегодно более 200 млн. т золы и более 60 млн. т оксида серы.

Кроме промышленности, воздух загрязняют и различные виды транспорта, прежде всего автомобильный. Жители больших городов задыхаются от выхлопных газов автомобильных двигателей.

Такие виды топлива, как нефть, уголь, газ являются невосполнимыми источниками энергии. В ближайшие 45 - 70 лет человечество столкнётся с проблемой нехватки традиционных видов топлива.

Учитель: У вас на столах лежат конверты с заданиями, которые сейчас необходимо сделать.

Конверт №1

На изображении ДВС подписать его устройство.

Конверт №2

Даны рисунки всех тактов ДВС. Необходимо наклеить эти рисунки в правильном порядке и подписать названия тактов.

Конверт №3

По предложенному тексту выписать пути преодоления экологических проблем. (Приложение 2)

№4.2

Из готового текста выбрать профессии, связанные с использованием ДВС.

Врач, механик-водитель, машинист тепловоза, дизелист, автогонщик, учитель.

Группы, выполнившие задания, выдвигают по одному представителю для выступления.

1. Подведем итог урока. Что мы изучили сегодня? Из чего состоит ДВС? Назовите такты работы двигателя. Выставить оценки за урок.
2. Домашнее задание: параграф 22 - учить.

Двигатель внутреннего сгорания - что это такое, как работает и какие у него перспективы

Все тепловые машины внутреннего сгорания (ДВС) преобразуют какую-нибудь (в нашем случае - тепловую) энергию в работу. Двигатели бывают разные – электрические, гидравлические, тепловые и т.д., в зависимости от того, какой вид энергии они преобразуют в работу. ДВС - двигатель внутреннего сгорания, это тепловой двигатель, в котором в полезную работу преобразуется теплота сгорающего в рабочей камере топлива, внутри двигателя. Также существуют двигателя с внешним сгоранием - это реактивные двигатели самолётов, ракет и т.д. в этих двигателях сгорание внешнее, поэтому они называются двигателями с внешним сгоранием.

Но простой обыватель чаще сталкивается с двигателем автомобиля и понимают под двигателем именно поршневой двигатель внутреннего сгорания. В поршневом ДВС, сила давления газов, возникающая при сгорании топлива в рабочей камере, воздействует на поршень, который совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя и передаёт усилие на кривошипно-шатунный механизм, который преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Но это очень упрощенный взгляд на ДВС. На самом деле, в ДВС сосредоточены сложнейшие физические явления, пониманию которых посвятили себя многие выдающиеся ученые. Чтобы ДВС работал, в его цилиндрах, сменяя друг друга, происходят такие процессы, как подача воздуха, впрыск и распыление топлива, его смешивание с воздухом, воспламенение образовавшейся смеси, распространение пламени, удаление отработавших газов. На каждый процесс отводится несколько тысячных долей секунды. Добавьте к этому процессы, которые протекают в системах ДВС: теплообмен, течение газов и жидкостей, трение и износ, химические процессы нейтрализации отработавших газов, механические и тепловые нагрузки. Это далеко не полный перечень. И каждый из процессов должен быть организован наилучшим образом. Ведь из качества протекающих в ДВС процессов складывается качество двигателя в целом - его мощность, экономичность, шумность, токсичность, надежность, стоимость, вес и размеры.

Двигателя внутреннего сгорания бывают разные: 2-х танктные, 4-х тактные, дизельные, бензиновые, со смешенным питанием, карбюраторные, инжекторные и т.д. и это далеко не полный список! Как видите, вариантов двигателей внутреннего сгорания очень много, но если стоит затронуть классификацию ДВС, то для подробного рассмотрения всего объёма материала понадобится минимум 20-30 страниц - большой объём, не так ли? И это только классификация...

Принципиальный ДВС автомобиля НИВА

Ни одна область деятельности несравнима с поршневыми ДВС по масштабам, количеству людей занятых в разработке, производстве и эксплуатации. В развитых странах деятельность четверти самодеятельного населения прямо или косвенно связана с поршневым двигателестроением. Двигателестроение, как исключительно наукоемкая область, определяет и стимулирует развитие науки и образования. Общая мощность поршневых двигателей внутреннего сгорания составляет 80 - 85% мощности всех энергоустановок мировой энергетики. На автомобильном, железнодорожном, водном транспорте, в сельском хозяйстве, строительстве, средствах малой механизации, ряде других областей, поршневой ДВС как источник энергии пока не имеет должной альтернативы. Мировое производство только автомобильных двигателей непрерывно увеличивается, превысив 60 миллионов единиц в год. Количество производимых в мире малоразмерных двигателей также превышает десятки миллионов в год. Даже в авиации поршневые двигатели доминируют по суммарной мощности, количеству моделей и модификаций и количеству установленных на самолеты двигателей. В мире эксплуатируется несколько сотен тысяч самолетов с поршневыми ДВС (бизнес-класса, спортивных, беспилотных и т. д.). В США на долю поршневых двигателей приходится около 70% мощности всех двигателей, установленных на гражданских летательных аппаратах.

Ознакомьтесь с работами по тепловому и динамическому расчету ДВС

Но со временем всё меняется и скоро мы увидим и будем эксплуатировать принципиально другие типы двигателей, которые будет иметь высокие эксплуатационные показатели, высокий КПД, простота конструкции и главное - экологичность. Да, всё верно, главным минусом двигателя внутреннего сгорания является его экологическая характеристика. Как бы не оттачивали работу ДВС, какие бы системы не внедряли, он всё равно оказывается существенное влияние на наше здоровье. Да, теперь можно с уверенностью сказать, что существующая технология моторостроения чувствует "потолок" - это такое состояние, когда та, или иная технология полностью исчерпала свои возможность, полностью выжато, всё что можно было сделать - уже сделано и с точки зрения экологии принципиально НИЧЕГО уже не изменить в существующих типах ДВС. Стоит вопрос: нужно полностью менять принцип работы двигателя, его энергоноситель (нефтяные продукты) на что-то новое, принципиально иное (водород, электричество, энергия атома, гравитацию, инерцию и т.д.). Но, к сожалению, это дело не одного дня или даже года, нужны десятилетия...

Пока ещё не одно поколение ученых и конструкторов будут исследовать и совершенствовать старую технологию постепенно подходя всё ближе и ближе к стенке, через которую уже будет невозможно перескочить. Еще очень долго ДВС будет давать работу тем, кто его производит, эксплуатирует, обслуживает и продает. Почему? Всё очень просто, но в то же время эту простую истину далеко не все понимают и принимают. Главная причина замедления внедрения принципиально иных технологий - капитализм. Да, как бы это странно не звучало, но именно капитализм, та система, которая как кажется должна быть заинтересована в новых технологиях, тормозит развитие человечества. Всё очень просто - нужно зарабатывать больше, а вкладывать меньше. Как же быть с теми нефтяными вышками, нефтезаводами и доходами? Никак. К сожалению, все измерятеся деньгами.

ДВС «хоронили» неоднократно. В разное время на смену ему приходили электродвигатели на аккумуляторах, топливные элементы на водороде и многое другое. ДВС неизменно побеждал в конкурентной борьбе. И даже проблема исчерпания запасов нефти и газа – это не проблема ДВС. Существует неограниченный источник топлива для ДВС. По последним данным, нефть может восстанавливаться, а что это значит для нас ?

Тепловая и динамическая характеристика ДВС

При одних и тех же конструктивных параметрах у разных двигателей такие показатели, как мощность, крутящий момент и удельный расход топлива, могут отличаться. Это связано с такими особенностями, как количество клапанов на цилиндр, фазы газораспределения и т. п. Поэтому для оценки работы двигателя на разных оборотах используют характеристики — зависимость его показателей от режимов работы. Характеристики определяются опытным путем на специальных стендах, так как теоретически они рассчитываются лишь приблизительно.

Как правило, в технической документации к автомобилю приводятся внешние скоростные характеристики двигателя (рисунок слева), определяющие зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от числа оборотов коленвала при полной подаче топлива. Они дают представление о максимальных показателях двигателя.

Показатели двигателя (упрощенно) изменяются по следующим причинам. С увеличением числа оборотов коленвала растет крутящий момент благодаря тому, что в цилиндры поступает больше топлива. Примерно на средних оборотах он достигает своего максимума, а затем начинает снижаться. Это происходит из-за того, что с увеличением скорости вращения коленвала начинают играть существенную роль инерционные силы, силы трения, аэродинамическое сопротивление впускных трубопроводов, ухудшающее наполнение цилиндров свежим зарядом топливо-воздушной смеси, и т. п.

Быстрый рост крутящего момента двигателя указывает на хорошую динамику разгона автомобиля благодаря интенсивному увеличению силы тяги на колесах. Чем дольше величина момента находится в районе своего максимума и не снижается, тем лучше. Такой двигатель более приспособлен к изменению дорожных условий и реже придется переключать передачи.

Мощность растет вместе с крутящим моментом и даже, когда он начинает снижаться, продолжает увеличиваться благодаря повышению оборотов. После достижения максимума мощность начинает снижаться по той же причине, по которой уменьшается крутящий момент. Обороты несколько выше максимальной мощности ограничивают регулирующими устройствами, так как в этом режиме значительная часть топлива расходуется не на совершение полезной работы, а на преодоление сил инерции и трения в двигателе. Максимальная мощность определяет максимальную скорость автомобиля. В этом режиме автомобиль не разгоняется и двигатель работает только на преодоление сил сопротивления движению — сопротивления воздуха, сопротивления качению и т. п.

Величина удельного расхода топлива также меняется в зависимости от оборотов коленвала, что видно на характеристике. Удельный расход топлива должен находиться как можно дольше вблизи минимума; это указывает на хорошую экономичность двигателя. Минимальный удельный расход, как правило, достигается чуть ниже средних оборотов, на которых в основном и эксплуатируется автомобиль при движении в городе.

Пунктирной линией на графике выше показаны более оптимальные характеристики двигателя.

Статьи по теме:
1. Краткий обзор основных видов конструкций и тенденций развития бензиновых двигателей;
2. Альтернативное топливо - топливо будущено и настоящего.

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания (далее по тексту — «Д. в. с.») — это тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу.

Первый практически пригодный газовый двигателя внутреннего сгорания был сконструирован французским механиком Этьенном Ленуаром в 1860 году. В 1876 году немецкий конструктор, предприниматель и изобретатель Николаус Август Отто построил более совершенный 4-тактный газовый двигатель. По сравнению с паромашинной установкой двигатель принципиально более прост, т. к. устранено одно звено энергетического преобразования — парокотельный агрегат. Это усовершенствование обусловило большую компактность Д. в. с., меньшую массу на единицу мощности, более высокую экономичность, но для него потребовалось топливо лучшего качества (газ и нефть).

В 1880-х годах изобретатель и конструктор в области воздухоплавания Огнеслав Степанович Костович в России^[en] построил первый бензиновый карбюраторный двигатель. В 1897 году немецкий инженер Рудольф Дизель, работая над повышением эффективности Д. в. с., предложил двигатель с воспламенением от сжатия. Усовершенствование этого двигателя внутреннего сгорания на заводе Л. Нобеля в Петербурге (ныне «Русский дизель») в 1898 — 1899 годах позволило применить в качестве топлива нефть. В результате этого Д. в. с. стал наиболее экономичным стационарным тепловым двигателем.

3 апреля в 1885 года Готтлиб Даймлер, будучи немецким инженером, конструктором и промышленником получил патент на одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания с водяным охлаждением.

В 1901 году в Соединенных Штатах Америки^[en] был разработан первый трактор с двигателем внутреннего сгорания. Дальнейшее развитие автомобильных Д. в. с. позволило братьям Орвилл и Уилберу Райт построить первый самолёт с Д. в. с., начавший свои полёты в 1903 году. В том же 1903 русские инженеры установили Д. в. с. на судне «Вандал», создав первый теплоход. В 1924 году по проекту Я. М. Гаккеля в Ленинграде был создан первый удовлетворяющий практическим требованиям поездной тепловоз.

По роду топлива двигатели внутреннего сгорания разделяются на двигатели жидкого топлива и газовые. По способу заполнения цилиндра свежим зарядом — на 4-тактные и 2-тактные. По способу приготовления горючей смеси из топлива и воздуха — на двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием. К двигателям с внешним смесеобразованием относятся карбюраторные, в которых горючая смесь из жидкого топлива и воздуха образуется в карбюраторе, и газосмесительные, в которых горючая смесь из газа и воздуха образуется в смесителе. В Д. в. с. с внешним смесеобразованием зажигание рабочей смеси в цилиндре производится электрической искрой. В двигателях с внутренним смесеобразованием (дизелях) топливо самовоспламеняется при впрыскивании его в сжатый воздух, нагретый до высокой температуры.

Рабочий цикл 4-тактного карбюраторного Д. в. с. совершается за 4 хода поршня (такта), т.е. за 2 оборота коленчатого вала. При 1-м такте — впуске поршень движется от верхней мёртвой точки (в. м. т.) к нижней мёртвой точке (н. м. т.). Впускной клапан при этом открыт (рис. 1) и горючая смесь из карбюратора поступает в цилиндр. В течение 2-го такта — сжатия, когда поршень движется от н. м. т. кв. м. т., впускной и выпускной клапаны закрыты и смесь сжимается до давления 0,8 — 2 Мн/м ² (8 — 20 кгс/см ²). Температура смеси в конце сжатия составляет 200 — 400°C. В конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой и происходит сгорание топлива. Сгорание имеет место при положении поршня, близком кв. м. т. В конце сгорания давление в цилиндре составляет 3 — 6 Мн/м ² (30 — 60 кгс/1см ²), а температура 1600 — 2200°C. 3-й такт цикла — расширение называется рабочим ходом; в течение этого такта происходит преобразование тепла, полученного от сгорания топлива, в механическую работу. 4-й такт — выпуск происходит при движении поршня от н. м. т. к в. м. т. при открытом выпускном клапане. Отработавшие газы вытесняются поршнем.

Рис. 1. Рабочий цикл 4-тактного карбюраторного двигателя

Рабочий цикл 2- тактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания осуществляется за 2 хода поршня или за 1 оборот коленчатого вала (рис. 2). Процессы сжатия, сгорания и расширения практически аналогичны соответствующим процессам 4-тактного Д. в. с. При прочих равных условиях 2-тактный двигатель должен быть в 2 раза более мощным, чем 4-тактный, т. к. рабочий ход в 2-тактном двигателе происходит в 2 раза чаще, однако на практике мощность 2-тактного карбюраторного Д. в. с. часто не только не превышает мощность 4-тактного с тем же диаметром цилиндра и ходом поршня, но оказывается даже ниже. Это обусловлено тем, что значительная часть хода (20 — 35%) поршень совершает при открытых окнах, когда давление в цилиндре невелико и двигатель практически не производит работы; продувка цилиндра требует затрат мощности на сжатие воздуха в продувочном насосе; очистка пространства цилиндра от продуктов сгорания газов и наполнение его свежим зарядом значительно хуже, чем в 4-тактном Д. в. с.

Рис. 2. Схема работы 2-тактного карбюраторного Д. в. с. с кривошипно-камерной продувкой: вверху — сжатие и наполнение кривошипной камеры; внизу — продувка и выпуск; 1 — свеча зажигания; 2 — поршень; 3 — продувочное окно; 4 — выпускное окно; 5 — кривошипная камера; 6 — карбюратор; 7 — впускное окно; 8 — головка цилиндра; 9 — цилиндр.

Рабочий цикл карбюраторного двигателя внутреннего сгорания может быть осуществлен при очень большой частоте вращения вала (3000 — 7000 ^об/_мин). Двигатели гоночных автомобилей и мотоциклов могут развивать 15 000 ^об/_мин и более. Нормальная горючая смесь состоит примерно из 15 частей воздуха (по массе) и 1 части паров бензина. Двигатель может работать на обеднённой смеси (18:1) или обогащенной смеси (12:1). Слишком богатая или слишком бедная смесь вызывает сильное уменьшение скорости сгорания и не может обеспечить нормального протекания процесса сгорания.

Регулирование мощности карбюраторного Д. в. с. осуществляется изменением количества смеси, подаваемой в цилиндр (количественное регулирование). Большая частота вращения и выгодные соотношения топлива и воздуха в смеси обеспечивают получение большой мощности в единице объёма цилиндра карбюраторного двигателя, поэтому эти двигатели имеют сравнительно небольшие габариты и массу [1-4 ^кг/_квт (0,75-3 кг/л. с.)]. Применение низких степеней сжатия обусловливает умеренные давления в конце сгорания, вследствие чего детали можно делать менее массивными, чем, например, в дизелях. При увеличении диаметра цилиндра карбюраторного Д. в. с. возрастает склонность двигателя к детонации, поэтому карбюраторные двигатели внутреннего сгорания не делают с большими диаметрами цилиндров (как правило, не более 150 мм). Примером карбюраторного Д. в. с. может служить двигатель ГАЗ-21 «Волга». Это 4-цилиндровый 4-тактный двигатель, развивающий мощность 55 квт (75 л. с.) при 4000 ^об/_мин и степени сжатия 6,7. Удельный расход топлива на наиболее экономичном режиме составляет 290 г (квт.ч).

Наибольшая мощность 4-тактного карбюраторного Д. в. с. 600 квт (800 л. с.). Мотоциклетные карбюраторные 2-тактные и 4-тактные Д. в. с. имеют мощность от 3,5 до 45 квт (от 5 до 60 л. с.). Авиационные поршневые двигатели с непосредственным впрыском бензина и искровым зажиганием развивают до 1100 квт (1500 л. с.) и более.

Карбюраторные Д. в. с. представляют собой сложный агрегат, включающий ряд узлов и систем.

Остов двигателя — группа неподвижных деталей, являющихся базой для всех остальных механизмов и систем. К остову относятся блок-картер, головка (головки) цилиндров, крышки подшипников коленчатого вала, передняя и задняя крышки блок-картера, а также масляный поддон и ряд мелких деталей.

Механизм движения — группа движущихся деталей, воспринимающих давление газов в цилиндрах и преобразующих это давление в крутящий момент на коленчатом валу двигателя. Механизм движения включает в себя поршневую группу (поршни, шатуны, коленчатый вал и маховик).

Механизм газораспределения служит для своевременного впуска горючей смеси в цилиндры и выпуска отработавших газов. Эти функции выполняют кулачковый (распределительный) вал, приводимый в движение от коленчатого вала, а также толкатели, штанги и коромысла, открывающие клапаны. Клапаны закрываются клапанными пружинами.

Система смазки в двигателе — система агрегатов и каналов, подводящих смазку к трущимся поверхностям. Масло, находящееся в масляном поддоне, подаётся насосом в фильтр грубой очистки и далее через главный масляный канал в блок-картере под давлением поступает к подшипникам коленчатого и кулачкового валов, к шестерням и деталям механизма газораспределения. Смазка цилиндров, толкателей и других деталей производится масляным туманом, образующимся при разбрызгивании масла, вытекающего из зазоров в подшипниках вращающихся деталей. Часть масла отводится по параллельным каналам в фильтр тонкой очистки, откуда сливается обратно в поддон.

Система охлаждения может быть жидкостной и воздушной. Жидкостная система состоит из рубашек цилиндров и головок, заполненных охлаждающей жидкостью (водой, антифризом и т. п.), насоса, радиатора, в котором жидкость охлаждается потоком воздуха, создаваемым вентилятором, и устройств, регулирующих температуру воды. Воздушное охлаждение осуществляется обдувом цилиндров и головок вентилятором или потоком воздуха (на мотоциклах).

Система питания осуществляет приготовление горючей смеси из топлива и воздуха в пропорции, соответствующей режиму работы, и в количестве, зависящем от мощности двигателя. Система состоит из топливного бака, топливоподкачивающего насоса, топливного фильтра, трубопроводов и карбюратора, являющегося основным узлом системы.

Система зажигания служит для образования в камере сгорания искры, воспламеняюшей рабочую смесь. В систему зажигания входят источники тока — генератор и аккумулятор, а также прерыватель, от которого зависит момент подачи искры (см. электрооборудование автомобиля). В систему включается распределитель тока высокого напряжения по соответствующим цилиндрам. В одном агрегате с прерывателем находятся конденсатор, улучшающий работу прерывателя, и катушка зажигания, с которой снимается высокое напряжение (12-20 кв). В то время, когда Д. в. с. не имели электрического зажигания, применялись запальные калоризаторы.

Система пуска состоит из электрического стартёра, шестерён передачи от стартёра к маховику, источника тока (аккумулятора) и элементов дистанционного управления. В функции системы входит вращение вала двигателя для пуска.

Система впуска и выпуска состоит из трубопроводов, воздушного фильтра на впуске и глушителя шума на выпуске.

Газовые двигатели внутреннего сгорания работают большей частью па природном газе и газах, получаемых при производстве жидкого топлива. Кроме того, могут быть использованы: газ, генерируемый в результате неполного сгорания твёрдого топлива, металлургические газы, канализационные газы и пр. Применяются как 4-тактные, так и 2-тактныс газовые Д. в. с.

По принципу смесеобразования и воспламенения газовые двигатели разделяются на: Д. в. с. с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием, в которых рабочий процесс аналогичен процессу карбюраторного двигателя; двигатели с внешним смесеобразованием и зажиганием струей жидкого топлива, воспламеняющегося от сжатия; Д. в. с. с внутренним смесеобразованием и искровым зажиганием. Газовые двигатели, использующие природные газы, применяются на стационарных электростанциях, компрессорных газоперекачивающих установках и т. п. Сжиженные бутано-пропановые смеси используются для автомобильного транспорта (см. Газобаллонный автомобиль).

Экономичность работы двигателя внутреннего сгорания характеризуется эффективным кпд, который представляет собой отношение полезной работы к количеству тепла, выделяемого при полном сгорании топлива, затраченного на получение этой работы. Максимальный эффективный кпд наиболее совершенных Д. в. с. около 44%.

Основным преимуществом Д. в. с., так же как и других тепловых двигателей (например, реактивных двигателей), перед двигателями гидравлическими и электрическими является независимость от постоянных источников энергии (водных ресурсов, электростанций и т. п.), в связи с чем установки, оборудованные Д. в. с., могут свободно перемещаться и располагаться в любом месте. Это обусловило широкое применение Д. в. с. на транспортных средствах (автомобилях, сельско-хозяйственных и строительно-дорожных машинах, самоходной военной технике и т. п.).

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания идёт по пути повышения их мощности, надёжности и долговечности, уменьшения массы и габаритов, создания новых конструкций (см., например, Ванкеля двигатель). Можно наметить также такие тенденции в развитии Д. в. с., как постепенное замещение карбюраторных Д. в. с. дизелями на автомобильном транспорте, применение многотопливных двигателей (См. многотопливный двигатель), увеличение частоты вращения и др.

Подробнее о двигателях внутреннего сгорания читайте^[en] в литературе:

• Двигатели внутреннего сгорания, т. 1 — 3, Москва. 1957 — 62;
• Двигатели внутреннего сгорания, М., 1968. (Д. Н. Вырубов, В. П. Алексеев).

Как на самом деле работает двигатель внутреннего сгорания?

Ежегодно около 222 миллионов человек в Соединенных Штатах водят самые разные автомобили. 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 Готтлибом 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 мощность 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 для водителей и за рулем.

На Северо-Западе 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 первой попытки. Позвоните нам по телефону (702) 403-1592 , чтобы начать свое приключение с одним из наших опытных инструкторов.

Автор:

Рич Генрих

Мастер-инструктор, Почетный

Что такое двигатель внутреннего сгорания и как он работает?

Двигатели внутреннего сгорания обеспечивают отличную управляемость и долговечность, которыми пользуются более 250 миллионов автотранспортных средств в США.Помимо бензина или дизельного топлива, вы также можете использовать возобновляемые или альтернативные виды топлива (например, природный газ, пропан, биодизель или этанол).

Их также можно комбинировать с гибридными электрическими силовыми агрегатами для увеличения экономии топлива или подключаемыми гибридными электрическими системами для расширения ассортимента гибридных электромобилей.

Что такое двигатель внутреннего сгорания?

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) - это тепловой двигатель, в котором сгорание топлива с окислителем (обычно воздухом) происходит в камере сгорания, которая является неотъемлемой частью контура потока рабочего тела.

В двигателе внутреннего сгорания расширение газов с высокой температурой и высоким давлением, образующихся при сгорании, оказывает прямое воздействие на некоторые компоненты двигателя. Сила обычно применяется к поршням, лопаткам турбины, ротору или соплу.

Эта сила перемещает компонент на расстояние, преобразует химическую энергию в полезную кинетическую энергию и используется для приведения в движение, перемещения или движения всего, к чему прикреплен двигатель. Он заменяет двигатель внешнего сгорания для приложений, где важны вес или размер двигателя.

Термин двигатель внутреннего сгорания обычно относится к двигателю, в котором сгорание является прерывистым, например, к более популярным четырехтактным и двухтактным поршневым двигателям, а также к таким вариантам, как шеститактный поршневой двигатель и роторный двигатель Ванкеля.

Второй класс двигателей внутреннего сгорания использует непрерывное сгорание: газовые турбины, реактивные двигатели и большинство ракетных двигателей, каждый из которых является двигателем внутреннего сгорания по тому же принципу, что описан ранее.Огнестрельное оружие также является разновидностью двигателя внутреннего сгорания, хотя оно настолько специализировано, что обычно рассматривается как отдельная категория.

Напротив, в двигателях внешнего сгорания, таких как паровые двигатели или двигатели Стирлинга, энергия передается рабочему телу, которое не состоит из продуктов сгорания, смешано с ними или загрязнено ими. Рабочие жидкости для двигателей внешнего сгорания включают воздух, горячую воду, воду под давлением или даже жидкий натрий, нагретый в котле.

Подробнее: Что такое двигатель внешнего сгорания?

ДВС обычно работают на энергоемком топливе, таком как бензин или дизельное топливо, жидкости, полученные из ископаемого топлива. Хотя существует множество стационарных приложений, большинство ДВС используются в мобильных приложениях и являются основным источником питания для транспортных средств, таких как автомобили, самолеты и лодки.

Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?

Первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания был создан Этьеном Ленуаром около 1860 года, а первый современный двигатель внутреннего сгорания был создан в 1876 году Николаусом Отто.

Этьен Ленуар родился в 1822 году в городе Мусси-ла-Виль, который тогда находился в Люксембурге, но сейчас является частью Бельгии. В начале 1850-х он иммигрировал в Париж, Франция, где работал инженером и экспериментировал с электричеством.

В 1860 году он запатентовал газовый одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, который он установил на трехколесной тележке. Хотя он работал достаточно хорошо, он не был экономичным, производил много шума и часто перегревался. Двигатель отключился бы полностью, если бы не подавала воду для его охлаждения, и требовался бак для хранения газообразного топлива.

В 1863 году он построил трехколесный экипаж, работавший на бензине. Во время демонстрации в Париже автомобиль преодолел расстояние в 11 км примерно за 3 часа, что соответствует средней скорости 3 км / ч.

Совсем не так быстро! Что такого впечатляющего в повозке, чем такое медленное движение? Что ж, тот факт, что он приводился в движение мотором, а не лошадью или мулом, сделал его настоящим нововведением. Его двигатели были относительно успешными, всего было построено около 500 двигателей, но оставалось место для значительных улучшений.

Ленуар стал гражданином Франции в 1870 году за помощь французам во время франко-прусской войны. В 1881 году он получил награду Légion d’honneur за выдающиеся достижения в области телеграфии. Хотя Ленуар практически изобрел автомобиль, Ленуар в последние годы был очень беден. Он умер во Франции в 1900 году.

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) воспламенение и сгорание топлива происходит внутри самого двигателя.Горение, также известное как горение, является основным химическим процессом высвобождения энергии из топливно-воздушной смеси. Затем двигатель преобразует часть энергии сгорания в работу.

Двигатель состоит из неподвижного цилиндра и подвижного поршня. Расширяющиеся газы сгорания толкают поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал. После того, как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее, вызывая возгорание. Расширение дымовых газов толкает поршень во время рабочего хода.

В конечном счете, это движение приводит в движение колеса автомобиля через систему шестерен трансмиссии.

В настоящее время производятся два типа двигателей внутреннего сгорания: бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия. Большинство из них четырехтактные, что означает, что для завершения цикла требуется четыре хода поршня. Цикл включает четыре различных процесса: впуск, сжатие, сгорание, рабочий ход и выпуск.

Бензиновые двигатели с искровым зажиганием и дизельные двигатели с воспламенением от сжатия различаются по способу подачи и воспламенения топлива.В двигателе с искровым зажиганием топливо смешивается с воздухом, а затем всасывается в цилиндр во время процесса впуска. После того, как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее и вызывает возгорание.

Расширение дымовых газов толкает поршень во время рабочего хода. В дизельном двигателе воздух просто втягивается в двигатель, а затем сжимается. Затем дизельные двигатели распыляют топливо в подходящем дозированном количестве в горячий сжатый воздух, который воспламеняет его.

Применение двигателей внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания являются наиболее широко применяемыми и широко используемыми энергогенерирующими устройствами из существующих в настоящее время.Примеры включают бензиновые двигатели, дизельные двигатели, газотурбинные двигатели и ракетные двигательные установки.

IC имеет множество применений, например,

• Бензиновые двигатели: автомобильные, морские, авиационные
• Газовые двигатели: промышленные двигатели
• Дизельные двигатели: автомобильные, железнодорожные, энергетические, морские
• Газовые турбины: силовые, авиационные, промышленные, Судовой

Классификация двигателей внутреннего сгорания

В настоящее время производятся два типа двигателей внутреннего сгорания: бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия.Большинство из них представляют собой четырехтактные двигатели, а это означает, что для завершения цикла требуется четыре хода поршня.

Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по используемому топливу, термодинамическому циклу, типу зажигания, типу системы охлаждения, расположению цилиндров, способу наддува и т. Д. Теперь мы подробно рассмотрим это.

1) В соответствии с рабочим циклом:

Мы знаем, что двигатели внутреннего сгорания преобразуют химическую энергию в механическую при циклической работе. Существует множество термодинамических циклов, напримерЦикл Карно, цикл Отто, дизельный цикл, цикл Ренкина и т. Д. Двигатели внутреннего сгорания работают по трем циклам Отто, дизельному циклу и двойному циклу. Таким образом, двигатели внутреннего сгорания можно разделить на следующие типы.

1. Двигатель с циклом Отто:

Он также известен как двигатель с искровым зажиганием или двигатель постоянного объема с добавлением тепла, бензиновый двигатель и т.д. объем и расширение и сжатие происходят при изоэнтропии.Эти двигатели выдают низкую мощность на высоких оборотах.

2. Дизельный двигатель

Он известен как двигатель с воспламенением от сжатия, дизельный двигатель, двигатель с постоянным давлением и т. Д. В этом цикле добавление тепла (сжигание топлива) происходит при постоянном давлении, а отвод тепла происходит при постоянном объеме. . Этот двигатель выдает большую мощность на малых оборотах.

3. Двигатель двойного цикла:

Двойной цикл представляет собой комбинацию цикла Отто и дизельного цикла. В этом двигателе добавление тепла происходит как при постоянном объеме, так и при постоянном давлении в некоторой степени.

Некоторые двигатели работают по циклам Стирлинга и Эрикссона, но они не используются в коммерческих целях.

2) В зависимости от типа используемого топлива:

Большинство из нас знает об этих двигателях. Это бензиновые двигатели и дизельные двигатели. В настоящее время в двигателях внутреннего сгорания также используется газообразное топливо, такое как СНГ, КПГ, водород и т. Д. Эти двигатели называются нетрадиционными двигателями.

3) По способу заправки:

Зарядка означает, как происходит впуск топливно-воздушной смеси.Это можно классифицировать следующим образом.

1. Двигатель без наддува:

В этом двигателе впуск топливовоздушной смеси (двигатель SI) или только воздуха (двигатель CI) происходит из-за разницы давления внутри цилиндра и атмосферного давления.

2. Двигатели с наддувом:

В этом двигателе для подачи заряда внутрь цилиндра используется отдельный компрессор. Этот компрессор работает от двигателя (связан с коленчатым валом с ременной передачей).

3. Двигатель с турбонаддувом:

В этом двигателе используется турбина, втягивающая воздух в цилиндр и работающая на выхлопных газах. Это тоже похоже на наддув, но компрессор приводится в действие турбиной, которая вращается за счет выхлопных газов.

4) По зажиганию:

В двигателе внутреннего сгорания зажигание заряда может происходить двумя способами. В первом случае используется отдельная свеча зажигания или любое другое устройство для воспламенения топлива (двигатель с искровым зажиганием), а во втором - воспламенение топлива из-за тепла, выделяемого во время сжатия или топлива (двигатель с воспламенением от сжатия).

Таким образом, согласно этим методам, доступны два двигателя с искровым зажиганием или двигатель SI (бензиновый двигатель) и двигатель с воспламенением от сжатия или двигатель CI (дизельный двигатель).

5) В зависимости от типа системы зажигания:

В бензиновых двигателях мы использовали свечу зажигания для воспламенения топлива. Эта искра на свече зажигания производится системой зажигания. По системе зажигания различают два типа двигателей. Первый - это двигатель с аккумуляторным зажиганием (используйте аккумулятор для генерации искры), а другой - двигатель с зажиганием от магнита (используйте небольшой генератор для генерации искры).

6) Согласно конструкции двигателя:

1. Поршневой двигатель:

В этом типе двигателя используется поршень, который совершает возвратно-поступательное движение за счет силы давления, создаваемой сгоранием топлива. Коленчатый вал преобразует это возвратно-поступательное движение во вращательное движение. Большинство автомобильных двигателей - поршневого типа.

Подробнее: что такое поршневой двигатель?

2. Роторный двигатель:

В роторном двигателе используется ротор.Сила давления, создаваемая сгоранием топлива, действует на этот ротор, который дополнительно вращает колесо. Двигатель Ванкеля - это один из типов роторных двигателей. Эти двигатели в настоящее время не используются в автомобильных двигателях.

7) По охлаждению:

В двигателях внутреннего сгорания используются два типа охлаждения: воздушное охлаждение и водяное охлаждение. Таким образом, это двигатели с воздушным охлаждением или двигатели с водяным охлаждением. Обе эти системы охлаждения имеют свои преимущества, о которых мы поговорим позже. Моторное масло также служит охлаждающей средой.

8) В зависимости от хода двигателя:

Мы знаем, что ход - это максимальное расстояние, которое поршень может пройти внутри цилиндра или между ВМТ и НМТ. Если двигатель движется из ВМТ в НМТ, это называется одноходовым. Если он возвращается в BDC, это называется двумя тактами. Коленчатый вал совершает одно вращение за два хода. Согласно ему было изобретено три типа двигателей.

1. Двухтактный двигатель:

В этом двигателе коленчатый вал совершает один оборот за один рабочий ход.Этот двигатель дает большую мощность по сравнению с другими. Он используется в стрелках, кораблях, генераторах и т. Д.

Подробнее: Что такое двухтактный двигатель? и что такое четырехтактный двигатель?

2. Четырехтактные двигатели:

Этот двигатель обеспечивает два оборота коленчатого вала за один рабочий такт. Они дают низкую мощность, но высокий КПД. Он используется в легковых и грузовых автомобилях, мотоциклах и т. Д.

3. Шеститактные двигатели:

Эти двигатели находятся в процессе разработки. Как следует из названия, он обеспечивает вращение трех коленчатых валов за один рабочий ход.

9) По расположению двигателя:

Эти двигатели лучше понять по диаграмме, чем по словам.

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

Как работает двигатель внутреннего сгорания - x-engineer.org

Подавляющее большинство автомобилей (легковые и коммерческие), которые продаются сегодня, оснащены двигателями внутреннего сгорания. В этой статье мы расскажем, как работает четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания классифицируется как тепловой двигатель.Он называется внутренним, потому что сгорание топливовоздушной смеси происходит внутри двигателя, в камере сгорания, а некоторые сгоревшие газы являются частью нового цикла сгорания.

В основном двигатель внутреннего сгорания преобразует тепловую энергию горящей топливовоздушной смеси в механическую энергию. Он называется 4-тактным, потому что для выполнения полного цикла сгорания поршню требуется 4 хода. Полное название двигателя легкового автомобиля: 4-тактный поршневой двигатель внутреннего сгорания, сокращенно ICE (Двигатель внутреннего сгорания).

Теперь давайте посмотрим, какие компоненты являются основными компонентами ДВС.

Внутри блока цилиндров (12) мы можем найти поршень, шатун и коленчатый вал. Что касается головки блока цилиндров, то через блок цилиндров течет охлаждающая жидкость, которая помогает контролировать температуру двигателя.

Поршень перемещается внутри цилиндра из НМТ в ВМТ. Камера сгорания - это объем, образованный между поршнем, головкой блока цилиндров и блоком двигателя, когда поршень находится близко к ВМТ.

На Рисунке 1 мы можем рассмотреть полный набор механических компонентов ДВС.Некоторые компоненты неподвижны (например, головка блока цилиндров, блок цилиндров), а некоторые из них движутся. На рисунке ниже мы рассмотрим основную движущуюся часть ДВС, которая преобразует давление газа в цилиндре в механическую силу.

Изображение: Движущиеся части двигателя внутреннего сгорания

Обозначения:

1. звездочка распределительного вала
2. поршень
3. коленчатый вал
4. шатун
5. клапан
6. ковш клапана
7. распредвал с синхронным распределительным валом

Полный цикл двигателя для 4-тактного ДВС имеет следующие фазы (такты):

1. впуск
2. сжатие
3. мощность (расширение)
4. выпуск

Ход - это движение поршня между двумя мертвыми центры (нижний и верхний).

Теперь, когда мы знаем, какие компоненты ДВС, мы можем изучить, что происходит на каждом такте цикла двигателя.В таблице ниже вы увидите положение поршня в начале каждого хода и подробную информацию о событиях, происходящих в цилиндре.

Ход 1 - ВПУСК

Ход 2 - СЖАТИЕ

Ход 3 - МОЩНОСТЬ

Ход 4 - ВЫПУСК

Как видите, для полного цикла сгорания (двигатель) поршень должен совершить 4 хода. Это означает, что на один цикл двигателя уходит два полных оборота коленчатого вала (720 °).

Единственный ход, который производит крутящий момент (энергию), - это рабочий ход, все остальные потребляют энергию.

Поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала через шатун.

Для лучшего понимания мы суммируем исходное положение поршня, положение клапана и баланс энергии для каждого хода.

BDC

На анимации ниже вы можете ясно увидеть, как работает двигатель внутреннего сгорания.Обратите внимание на положение поршня, положение клапана, момент зажигания и последовательность ходов.

Анимация двигателя внутреннего сгорания

В следующих статьях мы более подробно рассмотрим параметры, характеристики и компоненты двигателя внутреннего сгорания. Если у вас есть вопросы или комментарии по поводу этой статьи, используйте форму ниже для публикации.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Проверьте свои знания о двигателях внутреннего сгорания, выполнив викторину ниже:

ВИКТОРИНА! (нажмите, чтобы открыть)

Как работают автомобильные двигатели?

Бензиновый двигатель

Бензиновый двигатель - это двигатель внутреннего сгорания.Бензиновый двигатель имеет 4 основных такта, включая впуск, сжатие, сгорание и выпуск. Бензин легко смешивается с воздухом, поэтому сгорает при небольшой искре. В результате бензиновый двигатель имеет свечу зажигания для воспламенения топливовоздушной смеси. Вот как работают четыре такта бензинового двигателя.

1. Впуск

Впускной клапан открывается, и топливно-воздушная смесь всасывается в цилиндр.

2.Компрессия

Впускной клапан закрывается, и топливно-воздушная смесь сжимается поршнем.

3. Сжигание

На этом этапе смесь воздуха и топлива взрывается, и мощность, создаваемая взрывом, заставляет поршень опускаться.

4. Выхлоп

Сгоревшие газы в баллоне отводятся через вентиль.

Дизельный двигатель

Работа дизельного двигателя аналогична работе бензинового двигателя, но они немного отличаются в том, как они воспламеняют топливно-воздушную смесь.В бензиновых двигателях воздух и топливо предварительно смешиваются перед всасыванием в цилиндр. С другой стороны, дизельные двигатели используют топливные форсунки для впрыска топлива в цилиндр. Поскольку у дизельных двигателей нет свечей зажигания, они должны иметь более высокую степень сжатия, чтобы смесь воздуха и топлива была достаточно сжатой для воспламенения.

Электрический и гибридный автомобиль

Электромобили не имеют двигателя внутреннего сгорания, но вместо этого у них есть электродвигатель, поскольку они работают на электричестве.Аккумуляторная батарея внутри автомобиля хранит электроэнергию и питает электродвигатель. Аккумулятор заряжается путем подключения к зарядной станции.

Напротив, гибридные автомобили используют как двигатель внутреннего сгорания, так и электродвигатель. Таким образом, две разные системы работают в гармонии, приводя в движение автомобили. Батареи в гибридных автомобилях не нужно подключать, так как двигатель внутреннего сгорания заряжает их.

Двигатели внутреннего сгорания - Wikiversity

Двигатели внутреннего сгорания (или двигатели внутреннего сгорания или ДВС, как их еще называют) используются в повседневной жизни и могут быть найдены в: автомобилях; грузовики; мотоциклы; легкие самолеты; строительная техника и автомобили; железнодорожные локомотивы; стационарные энергосистемы; и лодки и корабли всех размеров.Изучение двигателей превратилось в отрасль машиностроения.

Есть два типа двигателей внутреннего сгорания,

1. Четырехтактный двигатель и
2. Двухтактный двигатель

Также двигатели можно классифицировать по циклам, которым они следуют, как указано ниже.

1. Дизельный двигатель
2. Бензиновый двигатель

Четырехтактные двигатели, как следует из названия, имеют четыре разных цикла, а именно
a. прием
б.компрессия
c. зажигание / расширение
d. выхлоп

В двухтактном режиме всего два цикла, и каждый из них имеет два цикла, выполняемых одновременно.
а. впуск / выпуск
б. зажигание / сжатие

Несколько определений:

 ВМТ: Верхняя мертвая точка. Это самая верхняя часть поршня в вертикальном двигателе. 
 BDC: нижняя мертвая точка. Это самая нижняя часть, до которой поршень может добраться в вертикальном двигателе. 
 

Степень сжатия Двигатель внутреннего сгорания - это, по сути, насос, который выжимает смесь воздух / топливо (или просто «воздух» в случае двигателей с прямым впрыском), а затем зажигает ее, так что она расширяется назад и производит механическую энергию.Степень сжатия в основном показывает, насколько двигатель сжимает определенный объем всасываемого воздуха. Двигатель со степенью сжатия 12: 1 означает, что на каждые 12 единиц всасываемого объема воздуха поршень сжимает этот воздух до 1 единицы объема. Чем больше воздуха вжимается в камеру сгорания, тем больше энергии производится на один объем двигателя на такте расширения.

Одним из ограничивающих факторов увеличения степени сжатия является детонация (известная как стук двигателя), когда вместо контролируемого горения воздушно-топливная смесь взрывается, потенциально повреждая двигатель.Кроме того, двигатель с более высокой степенью сжатия имеет меньший зазор между поршнем в верхней мертвой точке (ВМТ) и полностью открытыми клапанами, а работа на высоких оборотах может привести к смещению клапана, что может привести к контакту между клапанами и поршнем.

Коэффициент сжатия = (Рабочий объем + зазорный объем) / зазорный объем

Рабочий объем = Объем поршня, пройденного за один полный ход от ВМТ до НМТ.

Зазорный объем = Объем камеры сгорания, когда поршень находится в ВМТ

Бензиновый двигатель Бензиновые двигатели, также известные как двигатели с искровым зажиганием, нуждаются во внешнем источнике энергии для воспламенения топлива как для запуска, так и для работы двигателя.Как следует из обоих названий, в этом двигателе используются свечи зажигания для обеспечения искры зажигания и бензин (бензин) в качестве топлива.

Системы бензинового двигателя

1. Топливная система перекачивает топливо из бензобака в карбюратор. Там он смешивается с воздухом и всасывается в цилиндры двигателя. При электронном впрыске топлива он поступает непосредственно из бака в цилиндры с помощью электронного компьютера.

2. Система зажигания подает искры для воспламенения топливной смеси в цилиндрах.С помощью катушки зажигания и контактного прерывателя он заряжает 12-вольтовый аккумулятор, который, в свою очередь, выдает импульсы в 20 000 вольт. Они проходят через распределитель к свечам зажигания в цилиндрах, где создают искры. При воспламенении топлива в цилиндрах возникает температура 700 ° C и более.

3. В системе водяного охлаждения, при которой вода циркулирует по каналам в блоке цилиндров, отводя таким образом тепло. Он течет по трубам в радиаторе, которые охлаждаются нагнетаемым вентилятором воздухом.

4. Система смазки также снижает теплоотдачу, но ее функциональная задача заключается в том, чтобы покрывать движущиеся части маслом, которое под давлением подается к распределительному валу, коленчатому валу и механизму привода клапана.

5. Карбюратор - сердце бензиновых / бензиновых двигателей. Он точно дозирует топливно-воздушную смесь. Старые карбюраторы делают опережение искры, измеряя разницу в давлении между внешней и внутренней частями карбюратора. Также измеряется величина подъема дроссельной заслонки.Остатки двигателя, которые могут быть оксидом углерода или несгоревшими углеводородами, показывают, насколько хорошо работает карбюратор.

Классификация бензиновых двигателей

Поршневые двигатели подразделяются на несколько категорий. Некоторые из них:

1. По способу охлаждения,

а. Двигатели с воздушным охлаждением: Тепло от двигателя излучается в окружающий воздух. Обычно используются алюминиевые ребра, поскольку они хорошо проводят тепло.Ребра увеличивают общую площадь контакта с окружающим воздухом, обеспечивая максимальный отвод тепла.

б. Двигатели с водяным охлаждением: В этих двигателях охлаждающая жидкость / вода циркулирует через рубашки, расположенные на цилиндре, для отвода тепла.

2. По количеству ударов,

а. 2-тактные двигатели: Завершает термодинамический цикл за два хода поршня (один оборот кривошипа).

б. 4-тактные двигатели: Завершает термодинамический цикл за четыре такта поршня (два оборота кривошипа).

3. В соответствии с расположением цилиндров,

а. Линейное расположение цилиндров: все цилиндры расположены по прямой линии.

б. V-цилиндровый двигатель или V-образный двигатель: два цилиндра наклонены друг к другу под углом 90 градусов.

4. Согласно расположению клапана, а. Одинарный верхний распредвал (SOHC)

б. Двойной верхний распредвал (DOHC)

Детали бензинового двигателя

Ниже приведены важные части бензинового двигателя: 1. Цилиндры 2. Блок цилиндров 3. Поршень и шатуны 4. Головка блока цилиндров Картер 5. Клапаны 6. Вал коленчатый Маховик 7. Выхлопная система 8. Распредвал Топливная система 9. Система смазки 10. Система зажигания

Работа бензинового двигателя

Обычно автомобили с бензиновым / бензиновым двигателем имеют четырехтактный двигатель, поскольку они более эффективны, чем двухтактный двигатель, и обеспечивают полное сгорание топлива для оптимального использования.Четырехтактный двигатель имеет четыре такта: такты впуска, сжатия, мощности и выпуска.

1. Такт всасывания или впуска - первоначально при запуске двигателя поршень движется вниз по направлению к НМТ цилиндра, что создает низкое давление вверху. Вследствие этого открывается впускной клапан, и смесь, содержащая пары бензина и воздух, всасывается цилиндром. Именно через карбюратор смешивается соотношение бензин / бензин и воздух.

2. Ход сжатия - после этого хода впускной клапан закрывается.Поршень теперь движется к верхней части (ВМТ) цилиндра, сжимая топливную смесь до одной десятой ее первоначального объема. Температура и давление внутри цилиндра повышаются из-за сжатия.

3. Рабочий ход - во время этого хода впускной и выпускной клапаны остаются закрытыми. Когда поршень достигает почти верхнего положения (ВМТ), свеча зажигания производит электрическую искру. Горение запускается системой зажигания, которая зажигает искру высокого напряжения через заменяемый на месте воздушный зазор, называемый свечой зажигания.Возникшая искра вызывает взрыв топливовоздушной смеси. Горячие газы расширяются и заставляют поршень двигаться вниз. Поршень соединен со штоком поршня, а шток поршня - с коленчатым валом. Все они движутся друг к другу из-за связи между ними. Коленчатый вал соединен с колесами автомобиля. Когда коленчатый вал движется, колеса вращаются и перемещают автомобиль.

4. Такт выпуска - в этом такте выпускной клапан остается открытым в начале. Поршень вынужден двигаться вверх из-за полученного импульса.Это заставляет газы перемещаться через выпускной клапан в атмосферу. Теперь выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается. После этого четыре такта двигателя повторяются снова и снова.

Приложения: Эти двигатели широко используются в транспортных средствах, переносных электростанциях для подачи энергии для работы насосов и другого оборудования на фермах. Многие небольшие лодки, самолеты, грузовики и автобусы также используют его.

Объем будущего: Постоянно ведутся исследования, направленные на повышение эффективности использования топлива, уменьшение количества загрязняющих веществ, а также на то, чтобы сделать его более легким и компактным.Недавно инженеры Бирмингемского университета создали самый маленький бензиновый двигатель, способный заменить обычные батареи. Двигатель такой миниатюрный, что с ним можно потрогать кончиками пальцев.

Дизельный двигатель

Подобно бензиновому двигателю, дизель - это двигатель внутреннего сгорания, который преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию, которая вызывает возвратно-поступательное движение внутри цилиндров. Поршни соединены с коленчатым валом двигателя, который обеспечивает движение, необходимое для приведения в движение колес транспортного средства.И в бензиновых, и в дизельных двигателях энергия выпущен в серии небольших взрывов, известных как горение. Топливо вступает в химическую реакцию с кислородом из воздуха, который забирается во время такта впуска двигателя. Зажигание в бензиновых двигателях происходит из-за искр от свечей зажигания, тогда как в дизельных двигателях топливо воспламеняется из-за тепла сжатия. При сжатии воздух нагревается.

Типы дизельных двигателей

Дизельные двигатели могут быть четырехтактными или двухтактными.

Четырехтактный дизельный двигатель

Работа четырехтактного дизельного двигателя следующая:

1. Такт впуска или всасывания начинается, когда поршень втягивает воздух в цилиндр через впускной клапан. Когда поршень достигает дна цилиндра, впускной клапан закрывается, задерживая воздух внутри цилиндра.

2. Такт сжатия начинается, когда поршень перемещается вверх по цилиндру, сжимая захваченный воздух.Давление повышается от 32 до 50 бар, а температура - до 600 градусов Цельсия.

3. Такт впрыска начинается где-то около ВМТ такта сжатия, топливо разбрызгивается в горячий воздух, воспламеняется и горит контролируемым образом из-за тепла сжатия, что приводит к такту мощности. 4. Такт выпуска начинается, когда поршень НМТ, поршень вытесняет все сгоревшие газы через открытый выпускной клапан. В верхней части такта выпуска выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается, готовый принять свежий заряд воздуха, который возвращает двигатель в исходную точку.Цикл повторяется снова.

Двухтактный дизель

Дизельный двигатель работает так же, как четырехтактный дизельный двигатель, но уменьшает четыре хода поршня до двухтактных один раз вверх и один раз вниз по цилиндру.

1. Когда поршень находится в верхней части своего цилиндра, он находится на такте сжатия. Цилиндр заполнен сжатым перегретым воздухом. Дизельное топливо впрыскивается и воспламеняется. Поршень движется вниз по цилиндру для своего рабочего хода.Когда поршень приближается к нижней части рабочего хода, выпускные клапаны открываются, и большая часть сгоревших газов устремляется из цилиндра. Теперь, когда поршень продолжает двигаться вниз по цилиндру, он открывает ряд отверстий в стенке цилиндра, через которые вдувается сжатый воздух, выталкивая оставшиеся сгоревшие газы. из баллона и заправив его свежим воздухом.

2. При движении поршня вверх он блокирует впускные отверстия, задерживая заряд свежего воздуха в цилиндре.Хотя поршень прошел лишь немного больше одного хода, он уже завершил свой рабочий ход, процесс выпуска и впускной цикл. Когда поршень поднимается вверх по цилиндру во время второго хода, он сжимает свежий воздух. Когда он достигнет В верхней части цилиндра происходит впрыск и сгорание, начиная цикл снова. Двухтактный двигатель производит один рабочий ход за каждый полный цикл, тогда как четырехтактный двигатель производит один рабочий ход за каждые четыре такта.

Бесплатное автомобильное руководство: Двигатель внутреннего сгорания - короткий блок

Двигатель внутреннего сгорания состоит из четырех основных основных групп компонентов: нижний конец , , верхний конец, система смазки и компоненты сгорания (подача топлива, воздуха и искры). В этом, , первом из трех частей серии , мы рассмотрим нижний конец или сборку короткого блока.

Нижний конец

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

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

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

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

Каковы основные части двигателя?

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

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

Как воздух попадает в герметичный блок двигателя?

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

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

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

Каковы 4 этапа 4-тактного цикла?

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

Итак, нам ясно: шаги, описанные ниже, должны выполняться в КАЖДОМ цилиндре двигателя. Для ясности мы опишем четыре хода, как они происходят в ОДНОМ цилиндре.

Первый этап: ход впуска

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

ВПУСКНОЙ ХОД:
• ДВИЖЕНИЕ ПОРШНЯ: ВНИЗ
• ВПУСКНОЙ КЛАПАН: ОТКРЫТ
• ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТ
• ДЕЙСТВИЕ: ВТЯНИЕ В СМЕСИ ВОЗДУХ / ТОПЛИВО

Второй этап: ход сжатия

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

ХОД СЖАТИЯ:
• ДВИЖЕНИЕ ПОРШНЯ: ВВЕРХ
• ВПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТ
• ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТ
• ДЕЙСТВИЕ: СМЕСЬ СЖАТОГО ВОЗДУХА / ТОПЛИВА

Третий этап: рабочий ход

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

СИЛОВОЙ ХОД:
• ДВИЖЕНИЕ ПОРШНЯ: ВНИЗ
• ВПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТ
• ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТ
• ДЕЙСТВИЕ: ЗАЖИГАТЬ СМЕСЬ ВОЗДУХ / ТОПЛИВА

Четвертый этап: ход выхлопа

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

ХОД ВЫПУСКА:
• ДВИЖЕНИЕ ПОРШНЯ: ВВЕРХ
• ВПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТ
• ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН: ОТКРЫТЬ
• ДЕЙСТВИЕ: СМЕСЬ ВОЗДУХА / ТОПЛИВА EXPEL

Мы можем суммировать действия четырех штрихов на этой диаграмме:

Как клапаны узнают, когда открываться и закрываться?

Назначение клапанов

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

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

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

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

Клапаны и синхронизация двигателя

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

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

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

Количество клапанов зависит от двигателя

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

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

Конфигурации с одним и двумя распредвалами

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

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

Как сила от поршней перемещает автомобиль?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

9 мая 2018