Устройство двигателя

Устройство двигателей внутреннего сгорания

Устройство двигателя
Разберем устройство и теорию двигателей внутреннего сгорания, рассмотрим из чего состоят и как работают. Приведем основные понятия и термины работы двигателя. Автомобильные двигатели различают: ➤ по способу приготовления горючей смеси — с внешним смесеобразованием (карбюраторные, инжекторные, газовые двигатели) и с внутренним смесеобразованием (дизели); ➤ по роду применяемого топлива — бензиновые (работающие на бензине), газовые (на горючем газе) и дизели (работающие на дизельном топливе); ➤ по способу охлаждения — с жидкостным и воздушным охлаждением; ➤ расположению цилиндров — рядные и V-образные; ➤ по способу воспламенения горючей (рабочей) смеси—с принудительным зажиганием от электрической искры (карбюраторные и инжекторные двигатели) или с самовоспламенением от сжатия (дизели). Бензиновые – двигатели, работающие на бензине, с принудительным зажиганием. Приготовление топливно-воздушной смеси, и её дозирование осуществляют карбюраторные и инжекторные системы питания. Смесь в цилиндре воспламеняется в конце такта сжатия, принудительно от электрической искры. Дизельные - двигатели, работающие на дизельном топливе с воспламенением от сжатия. В дизельных двигателях смесь приготавливается непосредственно в цилиндре из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно. Воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндре происходит самопроизвольно от воздействия высокой температуры при сжатии. Исключением является система непосредственного впрыска бензина, где зажигание смеси осуществляется от электрической искры. Газовые - двигатели, которые работают на пропано-бутановом газе, с принудительным зажиганием. Перед подачей в цилиндры двигателя, газ смешивается с воздухом. По принципу работы такие двигатели практически не отличаются от бензиновых и не будем их рассматривать. Однако, если переоборудовали машину «на газ», то советую изучить статью "Газобаллонное оборудование". Основные механизмы двигателя внутреннего сгорания: ➤ кривошипно-шатунный механизм; ➤ газораспределительный механизм; ➤ система питания (топливная); ➤ система выпуска отработавших газов; ➤ система зажигания; ➤ система охлаждения; ➤ система смазки.

Как устроен двс (двигатель внутреннего сгорания)

схема одноцилиндрового двигателя
Для начала, возьмем простейший одноцилиндровый двигатель и разберемся с его устройством и работой. Рассмотрим протекающие в нем процессы, и выясним откуда все-таки берется тот самый крутящий момент, который в конечном итоге приходит на ведущие колеса автомобиля. Одна из основных деталей двигателя — цилиндр 6, в котором находится поршень 7, соединенный через шатун 9 с коленчатым валом 12. При перемещении поршня в цилиндре вверх и вниз его прямолинейное движение шатун и кривошип преобразуют во вращательное движение коленчатого вала. На конце вала закреплен маховик 10, который необходим для равномерности вращения вала при работе двигателя. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой, в которой находятся впускной 5 и выпускной клапаны, закрывающие соответствующие каналы. Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала 14 через передаточные детали 15. Распределительный вал приводится во вращение шестернями 13 от коленчатого вала. Поршень, свободно перемещаясь в цилиндре, занимает два крайних положения. Для нормальной работы двигателя в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Для уменьшения затрат работы на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться.

Понятия и термины

Верхняя мертвая точка (ВМТ) - это крайнее верхнее положение поршня. Нижняя мертвая точка (НМТ) - это крайнее нижнее положение поршня. Ход поршня - это расстояние, пройденное от одной мертвой точки до другой. За один ход поршня коленчатый вал повернется на полоборота. Камера сгорания (сжатия) - это пространство между головкой цилиндра и поршнем, расположенным в ВМТ. Рабочий объем цилиндра - это пространство, освобождаемое поршнем при перемещение его из ВМТ в НМТ. Рабочий объем двигателя - это сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя. При малых объемах (до 1 л.) его выражают в кубических сантиметрах, а при больших - в литрах. Полный объем цилиндра - сумма объема камеры сгорания и рабочего объема. Степень сжатия - это число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. В бензиновых двигателях степень сжатия бывает от 8 до 12, а в дизелях - от 14 до 18. Степень сжатия не стоит путать с компрессией, т.к. это два разных понятия. Такт - процесс (часть цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня. Двигатель, у которого рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, называют четырехтактным.

Как работает ДВС

При работе поршневого двигателя внутреннего сгорания поршень совместно с верхней головкой шатуна движется в цилиндре поступательно (вверх – вниз), при этом коленчатый вал совместно с нижней головкой шатуна совершает вращательные движения. У подавляющего большинства двигателей, если смотреть на двигатель со стороны шкива, вращение коленчатого вала осуществляется по часовой стрелке. За один оборот коленчатого вала (360°) поршень в цилиндре совершает два хода (один ход вверх и один вниз). При постоянной скорости вращения коленчатого вала двигателя, поршень в цилиндре движется с ускорением – замедлением. Наименьшие скорости движения поршня будут наблюдаться при его «крайних» положениях в цилиндре - в верхней (ВМТ) и нижней части (НМТ). В верхней и нижней части цилиндра поршень «вынужден» сделать остановку, чтобы поменять направление движения.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя: а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя: а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск.
Работа двигателя складывается из совокупности процессов, протекающих в цилиндрах двигателя с определённой последовательностью. Эти процессы называют рабочим циклом и состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска.

Принцип работы ДВС. Рабочие циклы двигателя

На автомобилях устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра. В основу положено свойство газов расширяться при нагревании. Рассмотрим принцип работы двигателя и его рабочие циклы. РАБОЧИЙ ЦИКЛ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным. Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.
РАБОЧИЙ ЦИКЛ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ). Подробнее в статье "как устроен двигатель внутреннего сгорания". Впуск. По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь. Сжатие. После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются. Расширение или рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал. При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 - 0.75 МПа, а температура до 950 - 1200оС. Выпуск. При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод. РАБОЧИЙ ЦИКЛ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ В отличие от бензинового двигателя, при такте "впуск" в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта "сжатие" воздух нагревается до 600оС. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется. Впуск. При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздушного фильтра в цилиндр через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 - 0.095 МПа, а температура 40 - 60°С. Сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ; впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом. Расширение или рабочий ход. Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 - 9 МПа, а температура 1800 - 2000°С. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ - происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 - 0.5 МПа, а температура до 700 - 900оС. Выпуск. Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 - 0.12 МПа, а температура до 500-700оС. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.
РАБОЧИЙ ЦИКЛ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ НА САЙТЕ


Светодиодные лампы H4

Светодиодные лампы H4 используют в двухфарных системах, их основное целевое назначение – головной свет автомобиля (headlight). Конструкцией предусматриваются диоды, которые выполняют различные задачи. Благодаря этому лампочки LED в таком исполнении з...

Гидроудар двигателя

Итак, что такое гидроудар двигателя автомобиля? Гидроудар — ситуация, когда при работающем двигателе внутрь попадает вода. Из курса физики знаем, что вода практически не сжимаема. Представьте: Вы едите по луже и создаёте стену воды впереди капота. Он...

Скупка старых аккумуляторов

Аккумуляторные батареи важная составляющая любого автомобиля, но со временем они изнашиваются и выходят из строя. Они уже не могут «правильно» держать заряд (зимой машину сложно запустить) и поэтому их нужно менять. Конечно, старую батарею можно выки...

Система рециркуляции отработавших газов

Система рециркуляции отработавших газов ЕГР (англ. Exhaust Gas Recirculation) является решением, которое снижает уровень оксидов азота в отработавших газах бензинового или дизельного двигателя. Устройство применяется в двигателях внутреннего сгорания...

Замена тросов ручника ВАЗ 2114

Стояночный тормоз — важный элемент автомобиля. Основная причина выхода из строя агрегата — износ тросиков. Некоторые автомобилисты не спешат с ремонтом, ошибочно полагая, что ручник — это второстепенная мера обеспечения безопасности. Отсутствие стоян...

Блок предохранителей Гранта

Большинство предохранителей гранты расположены в монтажном блоке в салоне автомобиля. На корпусе монтажного блока указаны порядковые номера предохранителей и реле. Назначение реле и защищаемые предохранителями цепи обозначены условными символами на в...

Как снять радиатор Приора

В процессе эксплуатации автомобиля радиатор охлаждения двигателя может быть поврежден из-за камней и гравия, в результате чего могут появится подтекания тосола. В статье я расскажу, как заменить радиатор Приоры 2170 своими руками. ...

Система охлаждения Лада Приора

Система охлаждения двигателя (СОД) является одной из главных систем автомобиля. Плохо работает печка на ЛАДА Приора или двигатель перегревается? Тогда начинать осмотр следует именной с этой системы. В этой статье Вы найдете всю информацию по работе с...