Как работает двигатель автомобиля?

Если бы кто-то сказал заглянуть под капот и найти там мотор, у большинства из нас не было бы больших проблем с ним. Вы просто показываете на самую большую деталь, здесь сомнений нет – силовой агрегат – самая огромная часть автомобиля. Но что на самом деле скрыто под этим чугунным или алюминиевым корпусом? Достижение поколений — это точно. Говорят, что двигатель — это сердце автомобиля — и это правильно — без него машина не поедет.

Так как же это работает и почему? Что заставляет автомобиль воспроизводить приятную симфонию звуков после поворота ключа в замке зажигания? Как получилось, что двигатель способен привести в движение колеса? Было бы сложно описать последовательно все существующие типы двигателей в мире. Однако существует схема, которая, за исключением нескольких случаев, остается неизменной и на которой проще всего объяснить, как работает двигатель автомобиля, то есть тот тип моторов, который сжигает бензин, дизельное топливо или масло.

Поршень: отсюда начинается всё

Вообще всю работу в двигателе выполняет поршень. Именно он движется в цилиндре по принципу «скольжения» — прямолинейно и поступательно. Последовательно — один раз вверх, один раз вниз. Задача поршня, как следует из названия, заключается в нажатии. Если не один, то другой путь.

Чтобы выполнить работу, привести к появлению полезной энергии (КПД больше нуля), поршень должен немного поработать и сделать четыре движения в цилиндре — первоначально он всасывает воздух или смесь через открытый всасывающий клапан, скользя вниз до самого дна цилиндра. Когда он располагается на дне цилиндра, наполненного воздухом, клапан закрывается. Когда цилиндр наполняется воздухом «до зубов», поршень крепко сжимает его, поднимаясь вверх. Специально для такого сжатого воздуха топливо впрыскивается сверху (в дизельном двигателе) или возникает искра (вариант с бензиновым вариантом), которая вызывает взрыв. Независимо от силы взрыва (бывает, что из-за простоя автомобиля, первая искра недостаточно сильна) поршень отправляется вниз. Когда поршень заканчивает свой путь, цикл может считаться оконченным, затем он совершает еще один ход — вверх. Его уже ждет открытый выпускной клапан, через который поршень выталкивает весь этот ненужный мусор (выхлопной газ) наружу.

Это тот самый дым, который в конечном итоге выходит из выхлопной трубы под вашей машиной. И так продолжается снова и снова: всасывание воздуха — поршень опускается, сжатие воздуха – поршень уходит вверх. Взрыв — поршень опущен, выталкивание выхлопа — поршень вверх. И все время снова и снова.

Таким образом, энергия взрыва превращается в работу, потому что движение поршня, соединенного с шатуном, вызывает вращение коленчатого вала, что приводит в движение силовой агрегат, который перемещает колесо автомобиля. Конечно, двигатель обычно имеет несколько поршней и цилиндров. В целом, чем они больше, тем больше работа двигателя и чем больше мощность этих цилиндров, тем больше потенциал двигателя и, следовательно, — лучшее ускорение, лучшая динамика, но также и большая потребность в топливе.

Предлагаем вам посмотреть занимательное видео, в котором подробно рассказывается и показывается каким именно образом работаем двигатель внутреннего сгорания автомобиля:

Например, когда указатель тахометра в вашей машине приближается к 2000 об./мин. (2 тысячи оборотов коленвала), это означает, что поршень совершает 4000 ходов в это время, и смесь попадает в цилиндр 1000 раз! Все это за минуту. И всего на один цилиндр. Теперь подумайте, сколько топлива нужно двигателю, если вы «стреляете» в него все время, разгоняя до 6000 оборотов при нажатой педали газа в пол!

Важность моторного масла

Чтобы двигатель работал исправно, очень важно наличие в картере масла. Каждый из нас отлично знает, что, чем лучше скольжение, тем более плавным является движение (вспомните фигурное катание). В принципе, там, где есть движение в двигателе, где одна деталь соприкасается с другой, туда и попадает масло. Его путь начинается с масляного поддона, который расположен под двигателем, масло всасывается специальным насосом, затем масляный насос вдавливает его в трубчатую сборку, которая направляет смазочный растовр в множество мест двигателя.

Представьте, что случилось бы, если бы в течение длительного времени все компоненты двигателя двигались «всухую». Теперь вы, наверное, понимаете, почему так важно время от времени проверять уровень масла в двигателе.

Бензиновый и дизельный моторы: в чем принципиальные отличия?

В чем главное отличие бензинового двигателя от дизельного? Речь идет о принципе зажигания. Бензиновые двигатели имеют искровое зажигание, дизель является самоходным. Что означают эти слова?

Бензиновые двигатели для взрыва в цилиндре используют искру, генерируемую на свече зажигания. В дизельных двигателях всё совсем иначе. В дизельном моторе воздух в цилиндре сжимается поршнем гораздо сильнее. Настолько, что внутри создается высокая температура, достаточная для взрыва смеси в цилиндре без искры. Бензин не возгорается из-за большого давления, соляра (дизельное топливо), наоборот, не горит при нормальных условиях от обычной искры.

Двигатели также различаются по расположению и количеству цилиндров. В Европе наиболее популярными являются рядные двигатели — как можно заключить из названия, цилиндры, в которых движутся поршни, в них расположены в ряд. Рядный четырехцилиндровый двигатель будет отмечается символом R4, шестицилиндровый R6 и т. д. Теперь представьте, что Lamborghini собирается смонтировать большой 12-цилиндровый двигатель под капотом своей модели. Если бы производитель хотел установить все цилиндры в один ряд, двигатель занял бы много места. Таким образом, было изобретено другое решение — разветвленное расположение цилиндров в два ряда, под углом 60, 90 и даже 180 градусов (оппозитный мотор). Все двигатели этого типа обозначены буквой V, в данном случае это будет двигатель V12. Однако более популярными являются установки V6 и V8. Такие автомобили изготавливались в середине прошлого века в США, после финансового кризиса их посчитали недостаточно оправданными.

Эти «демонические», действительно мощные, производительные моторы, встречаются реже, их можно обнаружить, чаще всего, в Subaru или Porsche. Здесь поршни расположены с обеих сторон коленчатого вала, лицом друг к другу, что делает весь двигатель, по сравнению с другими, очень плоским, но не менее объемным.

Когда дело доходит до поршневого устройства, существует еще один тип двигателя, который сильно отличается от остальных. Это двигатель с одним вихревым поршнем, так называемый Двигатель Ванкеля. Также существуют специальные роторные моторы (цилиндры расположены по кругу), сферические моторы (поршень двигается не поступательно, а описывает сферу) и многие другие изобретения.

Как устроен двигатель автомобиля

Как работает двигатель автомобиля – «сердечные» дела вашей машины

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

Как устроен двигатель автомобиля – изучаем схему устройства

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

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

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

Как работает двигатель автомобиля – кратко о сложных процессах

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

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

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

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

Принцип работы двигателя автомобиля – различия в моделях

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

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

Таким образом, разнообразие двигателей позволяет успешно их использовать в автомобилях самого разного назначения. Это могут быть стандартные легковые и грузовые машины, а также спортивные авто и внедорожники. В зависимости от типа двигателя вытекают и определенные технические характеристики всей машины.

Как работают двигатели за 10 минут

Двигатель является частью каждого легкового и грузового автомобиля на планете. Является ли двигатель на бензине или электричестве ваш автомобиль не двигался бы, если бы не двигатель. газ приводимые в движение двигатели бывают двух видов, бензиновые или дизельные. Оба замечательно похоже с единственной реальной разницей, являющейся степенью сжатия и зажигания система, которая зажигает топливо внутри камеры сгорания. Давайте начнем глубоко внутри двигателя в центре, где производится мощность, сгорание камера.Эта камера состоит из поршня, в цилиндре двигателя внутри блока цилиндров цилиндр голова вместе с впускными и выпускными клапанами. Пока поршень движется вниз в цилиндре заряд эмульгированного топлива отправляется в сгорание камера через топливо инжектор.

Как только это произойдет, поршень начнет двигаться вверх в отверстии цилиндра. при этом впускной клапан закрывается. Это уплотняет камеру сгорания, чтобы поршень может сделать сжатие при движении вверх, которое затем воспламеняется системой зажигания когда поршень приближается к вершине своего хода.Это вызывает заряд топлива / воздуха зажигать, вызывая взрыв, который ведет поршень вниз, что создает сила. В руководстве ниже мы покажем вам каждую часть двигателя и как мощность передается на передачу, которая затем подключается к задние или передние колеса.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

Вот видео двигателя в действии, чтобы вы могли понять, что происходит внутри двигателя во время его работы.Это видео показывает каждый цикл обработать; впуск, сжатие, сгорание и выхлоп. Требуется поршень два вверх и вниз, чтобы завершить цикл, поэтому мы называем это четыре Велосипедный двигатель.

Смотреть видео!

Что не так?

Двигатель работает с невероятной силой и теплом при каждой тяге. поршня. Есть несколько вспомогательных систем, которые должны работать такой порядок, как смазка и система охлаждения чтобы двигатель работал.Кроме того, есть множество быстро движущихся внутренних движущихся частей, которые ставятся через стресс и напряжение от толчка и натяжения при экстремальных давлениях. Когда есть небольшая внутренняя проблема, такая как с частями клапана клапана, такими как ведомый кулачок это может привести к тикающий или щелкающий шум вместе с осечка цилиндра. Когда происходят более экстремальные отказы, такие как поршень или шток отказ может привести к более серьезной проблеме двигателя, такой как вибрация или двигатель полностью заблокируется.

Сколько это стоит?

При выходе из строя двигателя существует три способа решения проблемы, каждый из которых будет связан с разницей затрат. Когда двигатель имеет проблемы, Первым шагом является оценка ущерба и возможных сценариев такой ремонт. Например; двигатель сбросил седло клапана с цилиндра голову, и это заставило клапан оставаться открытым, который затем контактирует с поршнем. Один диагноз может быть снять головку и закрепить клапан.Дополнительный ремонт, который должен быть Мысль о том, что с поршнем он контактировал и в какой степени повреждения это вызвало? В некоторых случаях есть незначительный ущерб, который больше не причинит проблемы в то время как в других случаях кольцо было скомпрометировано на поршне, который будет Требуется дальнейшая разборка, чтобы исправить с дополнительной стоимостью, а также.

Если двигатель имеет просто изношен или поврежден до момента замены, затем новый, восстановленный или Подержанный двигатель может быть установлен.Эти расходы будут значительно варьироваться из-за производитель и как двигатель вместе, когда он прибывает для установки такие как впускной и выпускной коллекторы. Для замены типичного автомобиля вы можете ожидайте, что заплатите от 1400,00 до 2500,00 долларов США за рабочую силу и от 2500,00 долларов США. и 5000 долларов США (США) за восстановленный заводской двигатель. Подержанные двигатели будут стоить дешевле между 800,00 и 1800,00 долл. США (США). Если вы решили пойти с подержанным трудом снимите двигатель в случае, если он неисправен, как правило, не распространяется, так что это хорошая идея, чтобы получить двигатель с низким пробегом на нем.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

Давайте начнем

1. Камера сгорания

На изображении ниже — камера сгорания (выреза), где находится топливно-воздушная смесь сжатый и воспламененный. В нижнем центре вы можете увидеть поршень и поршневые кольца, когда они движутся вверх и вниз внутри отверстия цилиндра. Впускной и выпускной клапаны находятся в верхняя часть вместе с электродом свечи зажигания, где искра генерируется для воспламенения горючей воздушно-газовой смеси.Это тоже хорошо посмотрите на впускной и выпускной клапаны и порты. Многие двигатели имеют два впускных и два выхлопных клапаны, чтобы помочь работе двигателя.

2. Поршни и отверстие цилиндра

Вот изображение в разрезе двигателя V8, которое показывает, как поршни прикреплен к коленчатому валу, который вращается внутри блока цилиндров вместе с головками цилиндров прикручен к верхней части блока колод. Прямо шесть, пять или четыре цилиндра имеет только одна головка цилиндра.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

3. Шатуны поршневые

На этом изображении показано, как поршень крепится к коленчатому валу с помощью поршень или шатун. Этот стержень имеет крышку, расположенную в нижней части стержня который разделяется на две части, так что его можно прикрутить к коленчатому валу с помощью двух стержней болты. (Трудно увидеть линию, где отделяется крышка штока.) Это место, где расположен подшипник штока, который позволяет коленчатому валу поворачивайте при смазке масляным насосом и системой смазки.На вершине На штоке есть штырь, который расположен через поршень и может поворачиваться в нижней части корпуса поршня.

4. Коленвал

Коленчатый вал — это то, где все поршни и шатуны тоже соединены и часть, которая прикреплена болтами к маховику и трансмиссии. Вся сила двигатель создает переданный через коленчатый вал, который сидит в нижней середина блока двигателя.Он удерживается на месте благодаря использованию крышек коренных подшипников. которые крепятся болтами к блоку, в котором находятся главные подшипники коленчатого вала. Эти подшипники также смазывается моторным маслом и системой смазки. Передняя часть коленчатого вала выступает наружу из двигателя, чтобы обеспечить власть, чтобы включить автомобильные аксессуары такой как генератор, вода насос и воздух кондиционер. Задняя часть коленчатого вала выходит из задней части двигателя в подключиться к маховик, а затем трансмиссия для обеспечения питания автомобиля.Утечки масла контролируются фронт главное уплотнение и заднее главное уплотнение.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

5. Главные подшипники и блок двигателя

Вот как выглядят главные подшипники коленчатого вала двигателя, когда коленчатый вал устранен. На изображении ниже приведен пример одной половины или подшипник. Оставшаяся половина находится в крышке подшипника, которая крепится болтами к блок двигателя.Подшипники штока поршня выглядят одинаково, за исключением того, что они немного меньше по размеру. Вы можете увидеть отверстие в середине подшипника, где моторное масло предоставляется для смазки.

6. Распределительный вал и головка цилиндра

Распределительный вал — длинный цилиндрический металлический вал, который сделан с очень специфическим лепестки, которые предназначены для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, которые вовремя с положением поршня.Этот вал расположен в цилиндр головка или блок двигателя в зависимости от конструкции двигателя. Это важная часть двигателя — это то, что контролирует впускные и выхлопные газы от проникновения и покидая камеру сгорания во время процессов сгорания. На этом изображении Головка цилиндров была частично снята, чтобы вы могли увидеть, как работают распределительные валы с клапанами.

Вот разрез головки блока цилиндров, на котором показаны впускной и выпускной патрубки которые контролируются клапаном в каждом порту.Эти клапаны герметизируют горение камера, поэтому, когда поршень движется вверх, это может создать сжатие для процесс сгорания.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

7. Цепь или ремень ГРМ

Цепь или ремень ГРМ используется для поворота распределительных валов, которые открывают и закрывают клапаны. Эта цепь или ремень предназначены для идеального сохранения распредвала корреляция с коленчатым валом и повороты распредвала один раз на каждые два раз коленчатый вал крутится.Эта цепь или ремень проходит от коленчатого вала до распределительные валы.

Натяжитель используется для предотвращения провисания цепи привода ГРМ или ремня, которая необходимо удерживать цепь или ремень от времени прыжка, пока двигатель Бег. Цепь ГРМ или ремень приводится в движение коленчатым валом с помощью привода рядом с передним главным уплотнением и гармонический балансировщик.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

, где все начинается

8.Дроссельная заслонка

Двигатель в основном большой воздушный насос, который сжигает топливо. Процесс начинается в отверстии дросселя, которое связано с впускным коллектором. Это где двигатель воздуха регулируется. Частота вращения и мощность двигателя контролируются этим устройство, которое открывается, чтобы дать больше воздуха внутри, создавая дополнительный питание, а затем закрывается, чтобы отключить питание. Этот воздушный поток контролируется датчик массового расхода воздуха и очищается воздушный фильтр.

9.Впускной коллектор

Как только воздух прошел через дроссель Привод он поступает во впускной коллектор, где он разделен и разделен между отдельными цилиндрами впускные отверстия внутри головки цилиндров. Затем воздух контролируется впускным клапаном. Этот коллектор болтов прямо на головки цилиндров и могут быть изготовлены из пластика или алюминия.

10. Топливная форсунка

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

А топливная форсунка используется для контроля и измерения количества поступающего топлива двигатель в любой момент времени.Пока двигатель находится под нагрузкой и больше мощности Необходимая команда для большего количества топлива дается автомобилем компьютер (PCM). Топливная форсунка является частью топливо Система впрыска. На изображении ниже представлен комплект с непосредственным впрыском топлива инжекторы, которые распыляют топливо непосредственно в камеру сгорания вблизи времени воспламенение в отличие от традиционных топливных форсунок, которые распыляют во впускной канал сразу за впускным клапаном.

11.Катушка зажигания

После сжатия топливно-воздушной смеси катушка зажигания подает заряд высокого напряжения с малой силой тока на свеча зажигания. Этот процесс также управляется компьютером машины, который получает ссылку на каждый поршень положение с помощью Датчик угла поворота коленчатого вала.

12. Масляный насос

Масляный насос используется для сбора масла из масляного поддона и его накачки двигатели внутренних движущихся частей.Этот насос может приводиться в движение различными способами, этот конкретный насос приводится в действие цепью в передней части коленчатого вала. масляный насос определяет величину давления масла в двигателе, используя пружина давления установлена ​​в предохранительном клапане насоса.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

Охлаждающая жидкость двигателя используется для охлаждения двигателя во время работы с помощью система охлаждения. Эта охлаждающая жидкость циркулирует внутри блока двигателя и головок цилиндров, чтобы сохранить тепло двигателя от внутреннего повреждения.Водяной насос используется для перемещения охлаждающей жидкости в радиатор охлаждаться и затем возвращаться обратно в двигатель, чтобы процесс мог начаться снова.

Есть вопросы?

Если у вас есть двигатель пожалуйста, посетите наш форум. Если тебе надо совет по ремонту авто, пожалуйста спросите наше сообщество механиков с радостью вам помогу и это всегда 100% свободно.

Мы надеемся, что вам понравилось это руководство и видео. Мы создаем полный набор руководства по ремонту автомобилей.пожалуйста подписаться на наш 2CarPros Канал YouTube и часто проверяйте наличие новых видео, которые загружены почти каждый день.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

Статья опубликована 2018-09-06

двигатель | Как автомобиль работает

двигатель это сердце твоей машины. Это сложная машина, созданная для преобразования тепла от горения газ в сила что крутит дорожные колеса.

Цепочка реакций, которые достигают этой цели, приводится в движение искра , который воспламеняет смесь паров бензина и сжатого воздуха внутри на мгновение загерметизированный цилиндр и заставляет его быстро гореть. Вот почему машина называется двигатель внутреннего сгорания , Когда смесь горит, она расширяется, обеспечивая мощность для управления автомобилем.

Чтобы выдержать большую нагрузку, двигатель должна быть надежная структура. Он состоит из двух основных частей: нижняя, более тяжелая часть — блок цилиндров, кожух для основных движущихся частей двигателя; съемная верхняя крышка является крышка цилиндра ,

Головка блока цилиндров содержит клапанные каналы, через которые проходит воздух и топливо смесь поступает в цилиндры и другие, через которые выделяются газы сгорание исключены.

Блок дома коленчатый вал , который преобразует возвратно-поступательное движение из поршни в вращательное движение на коленвал.Часто в блоке также находится распределительный вал , который работает механизмы, которые открывают и закрывают клапаны в головке цилиндров. Иногда распределительный вал находится в головке или установлен над ней.

Самый простой и распространенный тип двигателя состоит из четырех вертикальных цилиндров, расположенных рядом друг с другом. Это известно как Линейный двигатель , Автомобили с объемом более 2000 куб. См часто имеют шесть цилиндров в ряд.

Чем компактнее V-образный двигатель устанавливается на некоторых автомобилях, особенно на автомобилях с восемью или двенадцатью цилиндрами, а также на некоторых с шестью цилиндрами.Здесь цилиндры расположены напротив друг друга под углом до 90 градусов.

Некоторые двигатели имеют горизонтально расположенных цилиндров , Они являются продолжением V-образного двигателя, угол которого увеличен до 180 градусов. Преимущества заключаются в экономии высоты, а также в определенных аспектах баланса.

Цилиндры, в которых работают поршни, отлиты в блок, так же как и крепления для вспомогательного оборудования, такого как фильтр для масла, которое смазывает двигатель, и насос для топлива.Масло резервуар , называется отстойник болт под картер ,

Процесс, с помощью которого работает автомобиль, намного проще, чем вы думаете. Когда водитель поворачивает ключ в замке зажигания:

• Аккумулятор включается при отправке
• Мощность на стартер, который
• крутит коленвал, который
• получает поршни движущиеся
• При движении поршней двигатель загорается и останавливается на
• Вентилятор втягивает воздух в двигатель через воздушный фильтр
• Воздушный фильтр удаляет грязь и песок из воздуха
• Очищенный воздух подается в камеру, в которую добавляется топливо (бензин или дизельное топливо)
• Эта топливно-воздушная смесь (испаренный газ) хранится в камере
.
• водитель нажимает педаль акселератора
• Дроссельная заслонка открыта
• Газовоздушная смесь проходит через впускной коллектор и распределяется через впускные клапаны в цилиндры.Распределительный вал контролирует открытие и закрытие клапанов.
• Распределитель зажигает свечи зажигания, которые воспламеняют топливно-воздушную смесь. В результате взрыва поршень движется вниз, что, в свою очередь, приводит к вращению коленчатого вала.

То, что происходит в цилиндрах, — это магия, которая дает мощность и движение колесам автомобиля. Большинство автомобильных двигателей используют четырехтактный цикл сгорания. Этот цикл начинается с поршня в верхней части цилиндра. Тогда:

внутри автомобильного цилиндра

Четырехтактный цикл сгорания

Поступление впуска: впускной клапан открывается, и поршень движется вниз, позволяя топливно-воздушной смеси проникать в открытое пространство.

Ход сжатия: поршень движется вверх. Это сжимает топливно-воздушную смесь, вытесняя ее в меньшее пространство. Сжатие заставляет топливно-воздушную смесь взрываться с большей силой.

Силовой цикл: Искра от свечи зажигания зажигает топливно-воздушную смесь. Взрыв заставляет поршень опускаться на цилиндр.

Цикл выпуска: открывается выпускной клапан, и поршень возвращается к верхней части цилиндра, вытесняя выхлопные газы.

Нижняя часть каждого поршня прикреплена к коленчатому валу.

При подъеме и опускании поршней они вращают коленчатый вал, который после передачи мощности через трансмиссию вращает колеса.

Большинство автомобилей имеют по крайней мере четыре цилиндра. Более мощные автомобили имеют больше. Например, V6 имеет шесть цилиндров, а V8 — восемь.

Чем сильнее водитель нажимает на педаль акселератора, тем больше топливно-воздушной смеси поступает в цилиндры и вырабатывается больше энергии.

Что такое обороты в минуту?

Четырехтактный цикл повторяется тысячу раз в минуту. Эти повторения более известны как Revs.

Счетчик оборотов показывает, сколько раз в минуту цикл повторяется.

Коробка передач

Управляет мощностью, содержащейся в коленчатом валу, прежде чем он попадает на колеса, и позволяет водителю контролировать скорость / мощность автомобиля, обеспечивая различные соотношения скорости / мощности, известные как передачи.

Итак, первая передача дает много мощности, но мало скорости, тогда как пятая передача дает мало мощности, но много скорости.

Коленчатый вал подключается к коробке передач только тогда, когда автомобиль включен, а сцепление включено. Если нажать на сцепление, коленчатый вал отсоединится от коробки передач.

Коробка передач соединена с выходным валом, который соединен с осями, которые соединены с колесами. Когда трансмиссия вращает выходной вал, это поворачивает оси, которые, в свою очередь, вращают колеса.

Прочие ключевые компоненты автомобилей и автомобильных двигателей

Генератор : превращает механическую энергию в электрическую энергию. Эта энергия питает электрику автомобиля, от фонарей до дворников. Он также заряжает автомобильный аккумулятор. Ремень, который вращается, когда двигатель включен, приводит его в действие.

Тормоза : автомобили используют барабанные или дисковые тормоза. Дисковые тормоза с помощью штангенциркуля нажимают на диск колеса, чтобы замедлить колесо. Барабанные тормоза работают по тому же принципу, однако барабанный тормоз давит на внутреннюю часть барабана.

Распредвал : управляет открытием и закрытием впускного и выпускного клапанов.

Система охлаждения : автомобильные двигатели выделяют много тепла. Это тепло необходимо контролировать. Для этого вода прокачивается через проходы, которые окружают цилиндры, а затем через радиаторы для охлаждения.

Распределитель : приводит в действие катушку зажигания, которая зажигает ее в нужный момент. Он также распределяет искру в нужный цилиндр и в нужное время.Если время отключено на долю, то двигатель не будет работать должным образом.

Система выпуска отработавших газов : после сжигания топливовоздушной смеси оставшийся газ поступает в систему выпуска отработавших газов и удаляется из автомобиля. Если имеется каталитический нейтрализатор, через него проходит выхлопной газ и удаляются все неиспользованное топливо и другие определенные химические вещества.

Ручной тормоз : это отдельная система от ножного тормоза. Как правило, он монтируется на полу автомобиля и соединяется кабелем с двумя задними колесами.

Прокладка головки блока цилиндров : головка блока цилиндров (блок, который герметизирует все верхние части цилиндров) и блок двигателя (который содержит основные корпуса цилиндров) — это отдельные компоненты, которые должны плотно прилегать друг к другу. Прокладка головки представляет собой кусок металла, который сидит между ними и соединяет их.

Масло : двигатель автомобиля состоит из множества движущихся частей. Масло смазывает эти детали и позволяет им двигаться плавно. В большинстве автомобильных двигателей масло выкачивается из масляного поддона через фильтр, который удаляет грязь, а затем под высоким давлением впрыскивается на подшипники и стенки цилиндров.Затем масло стекает в отстойник, где процесс начинается заново.

Регулятор : регулирует количество энергии в генераторе.

Амортизаторы : также известные как демпферы, устанавливаются между кузовом и осью автомобиля для предотвращения чрезмерного скатывания и подпрыгивания кузова во время движения.

Система подвески : противодействует ударам о неровности дороги. Без такой системы автомобиль, конечно, поворачивал бы каждый раз, когда шины ударялись об выбоину или выбоину.Система состоит из пружин и амортизаторов. Пружины поглощают любую энергию, выделяемую, когда шины катятся по кочку, а амортизаторы поглощают энергию из пружин. Это сохраняет основной корпус автомобиля устойчивым и устойчивым.

Ремень ГРМ : ремень, соединенный с распределительным валом и коленчатым валом, обеспечивающий их своевременную работу друг с другом.

Какая разница между бензиновым и дизельным двигателем?

В бензиновых двигателях топливо смешивается с воздухом и затем подается в цилиндры, где топливно-воздушная смесь сжимается поршнями и зажигается свечами зажигания.В дизельном двигателе воздух сжимается до того, как в него добавляется топливо. Когда воздух сжимается, он нагревается. Это означает, что когда топливо добавляется в сжатый воздух, оно очень горячее, и топливно-воздушная смесь автоматически воспламеняется. Таким образом, в дизельном двигателе нет свечей зажигания, поскольку давление используется для воспламенения топливовоздушной смеси.

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

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

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

Итак, как работает автомобильный двигатель?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Количество клапанов варьируется от двигателя к двигателю

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

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

Конфигурации с одним или двумя распределительными валами

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

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

Как сила от поршней движет машину?

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

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

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

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

Откуда клапаны «знают», когда открываться и закрываться?

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

Назначение клапанов

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

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

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

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

Строение двигателя автомобиля — как устроен и из чего состоит двигатель

Все мы передвигаемся на автомобилях совершенно разных марок и моделей. Но, немногие из нас даже задумываются над тем, как устроен двигатель нашего автомобиля. По большому счёту, знать на все 100% устройство двигателя автомобиля и не обязательно. Ведь мы все пользуемся, например, мобильными телефонами, но это не означает, что мы обязаны быть гениями радиоэлектроники. Есть кнопка «Вкл», нажал и говори. Но с автомобилем немного другая история.

Ведь неисправный телефон – это всего лишь отсутствие связи с друзьями. А неисправный двигатель автомобиля – это наша жизнь и здоровье. От правильного обслуживания двигателя автомобиля зависят многие моменты движения автомобиля вообще и безопасности людей в частности. Поэтому, скорее всего, будет правильно уделить десять минут, чтобы понять из чего состоит двигатель автомобиля и принцип работы двигателя.

Пара шагов в историю создания двигателя автомобиля

Мотор (двигатель) в переводе с латыни motor, значит – приводящий в движение. В современном понимании, двигатель – это устройство, которое преобразует какую-либо энергию в механическую. В автомобилестроение наиболее распространенными двигателями являются ДВС (двигатели внутреннего сгорания) различных типов. Годом рождения первого ДВС считается 1801 г. тогда француз Филипп Лебон запатентовал первый двигатель, работающий на светильном газе. Затем были Жан Этьен Ленуар и Август Отто. Именно Август Отто в 1877 г. получил патент на двигатель с четырёхтактным циклом работы. И до сегодняшнего дня работа двигателя автомобиля, в основе своей работает по этому принципу.

В 1872 г. американцем Брайтоном был представлен первый двигатель на жидком топливе –  керосине. Попытка была неудачной. Керосин не хотел активно взрываться внутри цилиндров. А в 1882 г. появился двигатель Готлиба Даймлера, бензиновый и работоспособный.

А теперь давайте разберемся какие все таки бывают типы двигателя автомобиля и к какому типу, прежде всего, можно отнести ваш автомобиль.

Какой у вас тип двигателя автомобиля?

С учетом того, что наиболее массовым в автомобилестроении является ДВС, рассмотрим, какие же типы двигателей установлены на наших автомобилях. ДВС не является самым совершенным типом двигателя, но благодаря своей 100% автономности, именно он и применяется в большинстве современных авто. Традиционные типы двигателей автомобиля:

• Бензиновые двигатели. Делятся на инжекторные и карбюраторные. Существуют разные типы карбюраторов и системы впрыска. Вид топлива – бензин.
• Дизельные двигатели. Дизельное топливо попадает в цилиндры через форсунки. Преимуществом дизельных двигателей является то, что им не нужно электричество для работы. Только для запуска двигателя.
• Газовые двигатели. Топливом может служить, как сжиженные и сжатые природные газы, так и генераторные газы, полученные путем преобразования твердого топлива (уголь, дерево, торф) в газообразное.

Разбираем устройство и принцип работы двигателя автомобиля

Как работает двигатель автомобиля? При первом взгляде на разрез двигателя, несведущему человеку хочется убежать. Настолько всё кажется сложным и запутанным. На самом деле, при более глубоком изучении, строение двигателя автомобиля просто и понятно для того, чтобы знать принцип его работы. Знать, и при необходимости применять эти знания в жизни.

• Блок цилиндров – его можно назвать рамой или корпусом двигателя. Внутри блока устроена система каналов для смазки и охлаждения двигателя. Он служит основой для навесного оборудования: головка блока цилиндров, картер и т.д.
• Поршень – пустотелый металлический стакан. Верхняя часть поршня (юбка) имеет специальные канавки для поршневых колец.
• Поршневые кольца. Верхние кольца – компрессионные, для обеспечения высокой степени сжатия воздушно-топливной смеси (компрессия). Нижние кольца – маслосъёмные. Кольца выполняют две функции: обеспечивают герметичность камеры сгорания и играют роль уплотнителей для того, чтобы масло не попадало в камеру сгорания.
• Кривошипно-шатунный механизм. Передаёт возвратно-поступательную энергию движения поршня  на коленвал.
• Принцип работы ДВС достаточно прост. Из форсунок топливо подается в камеру сгорания и обогащается там воздухом. Искра от свечи зажигания воспламеняет воздушно-топливную смесь и происходит взрыв. Образовавшиеся газы толкают поршень вниз, тем самым заставляя его передавать своё поступательное движение коленвалу.  Коленвал, в свою очередь, передаёт вращательное движение трансмиссии. Далее система шестерён передаёт движение колесам.

А уже колеса автомобиля везут несущий кузов вместе с нами в том направлении, куда нам необходимо. Вот такой принцип работы двигателя, мы уверены, будет вам понятен. И вы будете знать, что ответить, когда в автосервисе недобросовестные работники скажут, что вам нужно поменять компрессию, но на складе осталась одна, и та — импортная. Удачи вам в понимании устройства и принципа работы двигателя автомобиля.

Бесколлекторный двигатель постоянного тока: особенности и принцип работы

Бесколлекторный двигатель постоянного тока имеет на статоре трёхфазную обмотку, и постоянный магнит на роторе. Вращающееся магнитное поле создаётся обмоткой статора, при взаимодействии с которым магнитный ротор приходит в движение. Для создания вращающегося магнитного поля на обмотку статора подаётся система трёхфазных напряжений, которая может иметь различную форму и формируется различными способами. Формирование питающих напряжений (коммутация обмоток) для бесколлекторного двигателя постоянного тока производиться специализированными блоками электроники – контроллером двигателя. 

Заказать бесколлекторный двигатель в нашем каталоге

В простейшем случае обмотки попарно подключаются к источнику постоянного напряжения и по мере того как ротор поворачивается в направлении вектора магнитного поля обмотки статора производится подключение напряжения к другой паре обмоток. Вектор магнитного поля статора при этом занимает другое положение и вращение ротора продолжается. Для определения нужного момента подключения следующих обмоток используется датчик положения ротора, чаще других используются датчики Холла. 

Выпускаемые сейчас бесколлекторные двигатели могут иметь самую разную конструкцию. 

По исполнению статорной обмотки можно выделить двигатели с классической обмоткой, намотанной на стальной сердечник, и двигатели с полой цилиндрической обмоткой без стального сердечника. Классическая обмотка обладает значительно большей индуктивностью, чем полая цилиндрическая обмотка, и соответственно большей постоянной времени. Из-за этого с одной стороны, полая цилиндрическая обмотка допускает более динамичное изменение тока (а, следовательно, и момента), с другой стороны при работе от контроллера двигателя, использующего ШИМ-модуляцию невысокой частоты для сглаживания пульсаций тока, требуются фильтрующие дроссели большего  номинала (а соответственно и большего размера). Кроме того, классическая обмотка, как правило, имеет заметно больший момент магнитной фиксации, а также меньший КПД, чем полая цилиндрическая обмотка.

Ещё одно отличие, по которому разделяются различные модели двигателей – это взаимное расположение ротора и статора – существуют  двигатели с внутренним ротором и двигатели с внешним ротором. Двигатели с внутренним ротором, как правило, имеют более высокие скорости и меньший момент инерции ротора, чем модели с внешним ротором. Благодаря этому двигатели с внутренним ротором имеют более высокую динамику. Двигатели с внешним ротором часто имеют несколько больший номинальный момент при том же наружном диаметре двигателя. 

Отличия от коллекторных ДПТ. Размещение обмотки на роторе позволило отказаться от щёток и коллектора и избавиться тем самым от подвижного электрического контакта, который значительно снижает надёжность ДПТ с постоянными магнитами. По этой же причине  скорость у бесколлекторных двигателей, как правило, значительно выше, чем у ДПТ с постоянными магнитами. С одной стороны это позволяет увеличить удельную мощность бесколлекторного двигателя, с другой стороны не для всех применений такая высокая скорость является действительно необходимой

Отличия от синхронных двигателей с постоянными магнитами. Синхронные двигатели с постоянными магнитами на роторе очень похожи на бесколлекторные ДПТ по конструкции, однако есть и ряд различий. Во-первых термин синхронный двигатель объединяет в себе много различных видов двигателей, часть из которых предназначены для непосредственной работы от стандартной сети переменного тока, другая часть (например синхронные серводвигатели) может работать только от преобразователей частоты (контроллеров двигателей). Бесколлекторные двигатели, хотя и имеют на статоре трёхфазную обмотку, не допускают непосредственную работу от сетевого напряжения, и обязательно требуют наличия соответствующего контроллера. Кроме того синхронные двигатели предполагают питание напряжением синусоидальной формы в то время как бесколлекторные двигатели допускают питание переменным напряжением ступенчатой формы (блочная коммутация) и даже предполагают его использование в номинальных режимах работы.

Ответ на этот вопрос достаточно прост – в тех случаях, когда он имеет преимущество перед остальными типами двигателей. Так, например, практически невозможно обойтись без бесколлекторного двигателя в применениях, где требуются большие скорости вращения: свыше 10000 об/мин. Оправдано применение бесколлекторных двигателей также и в тех случаях, когда требуется высокий срок службы двигателя. В тех случаях, когда требуется применять сборку из двигателя с редуктором, однозначно оправдано применение низкоскоростных бесколлекторных двигателей (с большим числом полюсов). Высокоскоростные бесколлекторные двигатели в этом случае будут иметь скорость выше, чем предельно допустимая скорость редуктора, и по этой причине не будет возможности использовать их мощность полностью. Для  применений, где требуется максимально простое управление двигателем (без использования контроллера двигателя) естественным выбором будет коллекторный ДПТ. 

С другой стороны, в условиях повышенной температуры или повышенной радиации проявляется слабое место бесколлекторных двигателей – датчики Холла. Стандартные модели датчиков Холла имеют ограниченную стойкость к радиации и диапазон рабочих температур. Если в подобном применении всё же имеется необходимость использовать бесколлекторный двигатель, то неизбежными становятся заказные исполнения с заменой датчиков Холла на более стойкие к указанным факторам, что увеличивает цену двигателя и сроки поставки.

Что такое ДВС и как работает двигатель внутреннего сгорания? |

На сегодняшний день двигатель внутреннего сгорания (ДВС) или как его еще называют «атмосферник» — основной тип двигателя, который широко применяется в автомобильной индустрии. Что такое ДВС? Это — многофункциональный тепловой агрегат, который при помощи химических реакций и законов физики преобразует химическую энергию топливной смеси в механическую силу (работу).

Двигатели внутреннего сгорания делятся на:

1. Поршневой ДВС.
2. Роторно-поршневой ДВС.
3. Газотурбинный ДВС.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания — самый популярный среди вышеперечисленных двигателей, он завоевал мировое признание и уже много лет лидирует в автоиндустрии. Предлагаю более детально рассмотреть устройство ДВС, а также принцип его работы.

К преимуществам поршневого двигателя внутреннего сгорания можно отнести:

1. Универсальность (применение на различных транспортных средствах).
2. Высокий уровень автономной работы.
3. Компактные размеры.
4. Приемлемая цена.
5. Способность к быстрому запуску.
6. Небольшой вес.
7. Возможность работы с различными видами топлива.

Кроме «плюсов» имеет двигатель внутреннего сгорания и ряд серьезных недостатков, среди которых:

1. Высокая частота вращения коленвала.
2. Большой уровень шума.
3. Слишком большой уровень токсичности в выхлопных газах.
4. Маленький КПД (коэффициент полезного действия).
5. Небольшой ресурс службы.

Двигатели внутреннего сгорания различаются по типу топлива, они бывают:

1. Бензиновыми.
2. Дизельными.
3. А также газовыми и спиртовыми.

Последние два можно назвать альтернативными, поскольку на сегодняшний день они не получили широкого применения.

Спиртовой ДВС работающий на водороде — самый перспективный и экологичный, он не выбрасывает в атмосферу вредный для здоровья «СО2», который содержится в отработанных газах поршневых двигателей внутреннего сгорания.

1. Газораспределительный механизм (ГРМ).
2. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ).
3. Система впуска.
4. Топливная система.
5. Система смазки.
6. Система зажигания (в бензиновых моторах).
7. Выпускная система.
8. Система охлаждения.
9. Система управления.

Корпус двигателя состоит из нескольких частей, в которые входят: блок цилиндров, а также головка блока цилиндров (ГБЦ). Задача КШМ — преобразовать возвратно-поступательные движения поршня во вращательные движения коленвала. Газораспределительный механизм необходим ДВС для обеспечения своевременного впуска в цилиндры топливно-воздушной смеси и такой же своевременный выпуск отработанных газов.

Статья в тему: Причины перегрева двигателя. Как не допустить перегрев двигателя?

Впускная система служит для своевременной подачи воздуха в двигатель, который необходим для образования топливно-воздушной смеси. Топливная система осуществляет подачу в двигатель топлива, в тандеме две этих системы работают над образованием топливно-воздушной смеси после чего она подается посредством системы впрыска в камеру сгорания.

Воспламенение топливно-воздушной смеси происходит благодаря системе зажигания (в бензиновых ДВС), в дизельных моторах воспламенение происходит за счет сжатия смеси и свечей накала.

Система смазки как уже понятно из названия служит для смазки трущихся деталей, снижая тем самым их износ, увеличивая срок их службы и отводя тем самым от их поверхностей температуру. Охлаждение нагревающихся поверхностей и деталей обеспечивает система охлаждения, она отводит температуру при помощи охлаждающей жидкости по своим каналам, которая проходя через радиатор — охлаждается и повторяет цикл. Система выпуска обеспечивает вывод отработанных газов из цилиндров ДВС посредством выхлопной системы, которая входит в состав этой системы, снижает шум сопровождаемый выброс газов и их токсичность.

Система управления двигателем (в современных моделях за это отвечает электронный блок управления (ЭБУ) или бортовой компьютер) необходима для электронного управление всеми вышеописанными системами и обеспечения их синхронности.

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

Принцип работы ДВС базируется на эффекте теплового расширения газов, которое возникает во время сгорания топливно-воздушной смеси, за счет чего осуществляется движение поршня в цилиндре. Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания  происходит за два оборота коленвала и состоит из четырех тактов, отсюда и название — четырехтактный двигатель.

1. Первый такт — впуск.
2. Второй — сжатие.
3. Третий — рабочий ход.
4. Четвертый — выпуск.

Во время первых двух тактов — впуска и рабочего такта, поршень движется вниз, за два других сжатие и выпуск – поршень идет вверх. Рабочий цикл каждого из цилиндров настроен таким образом чтобы не совпадать по фазам, это необходимо для того чтобы обеспечить равномерность работы двигателя внутреннего сгорания. Есть в мире и другие двигатели, рабочий цикл которых происходит всего за два такта – сжатие и рабочий ход, этот двигатель называется двухтактным.

На такте впуска топливная система и впускная образуют топливно-воздушную смесь, которая образуется во впускном коллекторе или непосредственно в камере сгорания (все зависит от типа конструкции). Во впускном коллекторе в случае с центральным и распределенным впрыском бензиновых ДВС. В камере сгорания в случае с непосредственным впрыском в бензиновых и  дизельных моторах. Топливно-воздушная смесь или воздух во время открытия впускных клапанов ГРМ подается в камеру сгорания за счет разряжения, которое возникает во время движения поршня вниз.

Актуально: Как определить состояние дизельного двигателя по выхлопным газам

Впускные клапаны закрываются на такте сжатия, после чего топливно-воздушная смесь в цилиндрах двигателя сжимается. Во время такта «рабочий ход» смесь воспламеняется принудительно или самовоспламеняется. После возгорания в камере возникает большое давление, которое создают газы, это давление воздействует на поршень, которому ничего не остается как начать двигаться вниз. Это движение поршня в тесном контакте с кривошипно-шатунным механизмом приводят в движение коленчатый вал, который в свою очередь образует крутящий момент, приводящий колеса автомобиля в движение.

Такт «выпуск» открывает выпускные клапаны газораспределительного механизма, после чего отработанные газы освобождают камеру сгорания, а после и выпускную систему, уходя охлажденными и частично очищенными в атмосферу.

Короткое резюме

После того как мы рассмотрели принцип работы двигателя внутреннего сгорания можно понять почему ДВС обладает низким КПД, который составляет примерно 40%. В то время как в одном цилиндре происходит полезное действие, остальные цилиндры грубо говоря бездействуют, обеспечивая работу первого тактами: впуск, сжатие, выпуск.

На этом у меня все, надеюсь вам все понятно, после прочтения данной статьи вы легко сможете ответить на вопрос, что такое ДВС и как устроен двигатель внутреннего сгорания. Спасибо за внимание!

Рекомендую посмотреть данное видео в нем вы найдете очень много для себя полезного!

Как работает двигатель внутреннего сгорания, описание процессов

Цикл работы двигателя замкнутый. Возможна организация работы ДВС с кривошипно-шатунным механизмом по двух и четырехтактному циклу. Но подавляющее большинство автомобильных двигателей внутреннего сгорания работает по четырехтактному циклу. Рассмотрим, каким образом происходит эта работа.

Но для начала немного терминологии

Коленчатый вал вращается. Соединенный с ним поршень совершает в цилиндре движение вверх — вниз. Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками. Это верхняя мёртвая точка (сокращенно ВМТ) и нижняя мёртвая точка (НМТ).

Перемещение поршня от одного крайнего положения до другого называется тактом. Следовательно у четырехтактного двигателя цикл работы выполняется за четыре движения поршня вверх-вниз, что соответствует двум оборотам коленчатого вала.

Если умножить площадь торца (днища) поршня на расстояние между ВМТ и НМТ получим, так называемый, рабочий объем цилиндра, обозначаемый Vh.

Если умножить рабочий объем цилиндра на количество цилиндров в двигателе получается тот самый рабочий объем двигателя. Эта цифра в литрах всегда фигурирует среди технических параметров автомобиля. Многие автопроизводители гордо выносят эту цифру на шильдик, располагая его на задней части автомобиля (часто цифру привирают).

Цифра указывающая на рабочий объем двигателя

Объем над поршнем, когда он замер в ВМТ, называют объемом камеры сгорания (Vс). Именно в этом объеме начинается горение смеси паров топлива и воздуха. Сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра называется полным объемом цилиндра :Va = Vh + Vс.

Следующий важный параметр двигателя, это геометрическая степень сжатия. Обозначается ε. Она показывает, во сколько раз изменяется объем над поршнем, когда он перемещается от НМТ к ВМТ, ε = Va/Vc. Чем больше ε, тем выше температура и давление в смеси газов над поршнем при приближении его к ВМТ. Повышение степени сжатия делает двигатель экономичнее и увеличивает его мощность.

Но величина ε зависит от топлива, на которое рассчитан двигатель. Для двигателя, работающего на бензине ε = 6 – 10, для газовых ε = 7 – 9, для дизельных ε = 15 – 20. Отсюда видно, почему бензиновый двигатель легко переоборудовать для работы на газе. У дизелей такое высокое значение ε необходимо для того, чтобы обеспечить самовоспламенение топлива.

Ну а теперь непосредственно о рабочем цикле

Первый такт цикла носит название «впуск». Поршень движется от ВМТ к НМТ. Впускной клапан открыт, и через него в цилиндр поступают пары бензина смешанные с воздухом, так называемая горючая смесь (у дизельного двигателя – чистый воздух).

Второй такт – сжатие. Клапаны закрыты. Поршень движется от НМТ к ВМТ, рабочая смесь (горючая смесь и остатки продуктов горения от предыдущего цикла) сжимается. Когда поршень приближается в ВМТ, у бензиновых двигателей между контактами свечи зажигания проскакивает электрическая искра для поджигания смеси.

Почему искра подается не в ВМТ, а раньше?

Дело в том, что перед началом горения должны пройти реакции, подготавливающие смесь к горению. Интенсивное горение смеси должно начаться только когда поршень достигнет ВМТ. Время на подготовительные реакции всегда одинаковое, а скорость перемещения поршня изменяется при изменении оборотов коленчатого вала. Поэтому приходиться изменять момент подачи искры, изменять, так называемый «угол опережения зажигания».

Меняется угол опережения зажигания

У дизельных двигателей при приближении поршня к ВМТ через специальную форсунку в надпоршневое пространство под высоким давлением впрыскивается топливо. Пока поршень дойдет до ВМТ, топливо должно испариться, перемешаться с воздухом, приготовиться к горению и начать гореть, когда поршень окажется в ВМТ.

Время на подготовку также постоянное, поэтому на высоких оборотах топливо впрыскивается раньше. Изменяется так называемый «угол опережения впрыска».

Третий такт – рабочий ход. Клапаны закрыты. Смесь интенсивно горит, её давление, и температура резко повышаются. Под действием давления поршень движется от ВМТ к НМТ и подталкивает коленчатый вал, подпитывая его энергией.

Четвертый такт – выпуск. Выпускной клапан открыт. Поршень движется от НМТ к ВМТ и отработанные газы выдавливаются из цилиндра.

Цикл закончился и начинается следующий. Следует заметить, что подпитка энергией коленчатого вала происходит только во время такта рабочего хода. Во время всех остальных тактов поршень перемещается (так называемые насосные ходы) за счет энергии, накопленной коленчатым валом от предыдущих рабочих циклов.

Как работает двигатель внутреннего сгорания — видео:

Как работает двигатель внутреннего сгорания, описание процессов

Цикл работы двигателя замкнутый. Возможна организация работы ДВС с кривошипно-шатунным механизмом по двух и четырехтактному циклу. Но подавляющее большинство автомобильных двигателей внутреннего сгорания работает по четырехтактному циклу. Рассмотрим, каким образом происходит эта работа.

Но для начала немного терминологии

Коленчатый вал вращается. Соединенный с ним поршень совершает в цилиндре движение вверх — вниз. Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками. Это верхняя мёртвая точка (сокращенно ВМТ) и нижняя мёртвая точка (НМТ).

Перемещение поршня от одного крайнего положения до другого называется тактом. Следовательно у четырехтактного двигателя цикл работы выполняется за четыре движения поршня вверх-вниз, что соответствует двум оборотам коленчатого вала.

Если умножить площадь торца (днища) поршня на расстояние между ВМТ и НМТ получим, так называемый, рабочий объем цилиндра, обозначаемый Vh.

Если умножить рабочий объем цилиндра на количество цилиндров в двигателе получается тот самый рабочий объем двигателя. Эта цифра в литрах всегда фигурирует среди технических параметров автомобиля. Многие автопроизводители гордо выносят эту цифру на шильдик, располагая его на задней части автомобиля (часто цифру привирают).

Цифра указывающая на рабочий объем двигателя

Объем над поршнем, когда он замер в ВМТ, называют объемом камеры сгорания (Vс). Именно в этом объеме начинается горение смеси паров топлива и воздуха. Сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра называется полным объемом цилиндра :Va = Vh + Vс.

Следующий важный параметр двигателя, это геометрическая степень сжатия. Обозначается ε. Она показывает, во сколько раз изменяется объем над поршнем, когда он перемещается от НМТ к ВМТ, ε = Va/Vc. Чем больше ε, тем выше температура и давление в смеси газов над поршнем при приближении его к ВМТ. Повышение степени сжатия делает двигатель экономичнее и увеличивает его мощность.

Но величина ε зависит от топлива, на которое рассчитан двигатель. Для двигателя, работающего на бензине ε = 6 – 10, для газовых ε = 7 – 9, для дизельных ε = 15 – 20. Отсюда видно, почему бензиновый двигатель легко переоборудовать для работы на газе. У дизелей такое высокое значение ε необходимо для того, чтобы обеспечить самовоспламенение топлива.

Ну а теперь непосредственно о рабочем цикле

Первый такт цикла носит название «впуск». Поршень движется от ВМТ к НМТ. Впускной клапан открыт, и через него в цилиндр поступают пары бензина смешанные с воздухом, так называемая горючая смесь (у дизельного двигателя – чистый воздух).

Второй такт – сжатие. Клапаны закрыты. Поршень движется от НМТ к ВМТ, рабочая смесь (горючая смесь и остатки продуктов горения от предыдущего цикла) сжимается. Когда поршень приближается в ВМТ, у бензиновых двигателей между контактами свечи зажигания проскакивает электрическая искра для поджигания смеси.

Почему искра подается не в ВМТ, а раньше?

Дело в том, что перед началом горения должны пройти реакции, подготавливающие смесь к горению. Интенсивное горение смеси должно начаться только когда поршень достигнет ВМТ. Время на подготовительные реакции всегда одинаковое, а скорость перемещения поршня изменяется при изменении оборотов коленчатого вала. Поэтому приходиться изменять момент подачи искры, изменять, так называемый «угол опережения зажигания».

Меняется угол опережения зажигания

У дизельных двигателей при приближении поршня к ВМТ через специальную форсунку в надпоршневое пространство под высоким давлением впрыскивается топливо. Пока поршень дойдет до ВМТ, топливо должно испариться, перемешаться с воздухом, приготовиться к горению и начать гореть, когда поршень окажется в ВМТ.

Время на подготовку также постоянное, поэтому на высоких оборотах топливо впрыскивается раньше. Изменяется так называемый «угол опережения впрыска».

Третий такт – рабочий ход. Клапаны закрыты. Смесь интенсивно горит, её давление, и температура резко повышаются. Под действием давления поршень движется от ВМТ к НМТ и подталкивает коленчатый вал, подпитывая его энергией.

Четвертый такт – выпуск. Выпускной клапан открыт. Поршень движется от НМТ к ВМТ и отработанные газы выдавливаются из цилиндра.

Цикл закончился и начинается следующий. Следует заметить, что подпитка энергией коленчатого вала происходит только во время такта рабочего хода. Во время всех остальных тактов поршень перемещается (так называемые насосные ходы) за счет энергии, накопленной коленчатым валом от предыдущих рабочих циклов.

Как работает двигатель внутреннего сгорания — видео:

То есть в течение двух оборотов коленчатого вала подпитка его энергией происходит только пол-оборота. Это одна из причин невысокого коэффициента полезного действия четырехтактных двигателей.

Как работает автомобильный двигатель

Я никогда не был автолюбителем. Мне просто не было никакого интереса копаться под капотом, чтобы понять, как работает моя машина. За исключением замены воздушных фильтров или замены масла время от времени, если у меня когда-либо возникала проблема с моей машиной, я просто отнес ее к механику, и когда он вышел, чтобы объяснить, что случилось, я вежливо кивнул и притворился. как будто я знал, о чем он говорил.

Но в последнее время мне не терпелось изучить основы работы автомобилей.Я не планирую становиться полноценной обезьяной, но я хочу иметь базовое представление о том, как все в моей машине действительно работает. Как минимум, эти знания позволят мне понять, о чем механик говорит в следующий раз, когда я сяду в машину. Кроме того, мне кажется, что мужчина должен уметь понимать основы технологии, которую он использует. ежедневно. Что касается этого веб-сайта, я знаю, как работают кодирование и SEO; пора мне изучить более конкретные вещи в моем мире, например, что находится под капотом моей машины.

Я полагаю, что есть и другие взрослые мужчины, похожие на меня — мужчины, которые не занимаются машинами, но им немного интересно, как работают их машины. Так что я планирую поделиться тем, что я узнал в ходе собственного исследования, и время от времени возьмусь за серию статей, которые мы назовем Gearhead 101. Цель состоит в том, чтобы объяснить самые основы того, как работают различные части в автомобиле, и предоставить ресурсы о том, где вы можете узнайте больше самостоятельно.

Итак, без лишних слов, мы начнем наш первый урок Gearhead 101 с объяснения всех тонкостей сердца автомобиля: двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания называется «двигателем внутреннего сгорания», потому что топливо и воздух сгорают внутри двигателя для создания энергии для перемещения поршней, которые, в свою очередь, перемещают автомобиль (мы покажем вы как это происходит подробно ниже).

Сравните это с двигателем внешнего сгорания, где топливо сжигается за пределами двигателя, и энергия, создаваемая при этом сгорании, является его движущей силой. Паровые двигатели — лучший тому пример.Уголь сжигается за пределами двигателя, который нагревает воду для производства пара, который затем приводит в действие двигатель.

Большинство людей думает, что в мире механизированного движения паровые двигатели внешнего сгорания появились раньше, чем двигатели внутреннего сгорания. Реальность такова, что двигатель внутреннего сгорания был первым. (Да, древние греки возились с паровыми двигателями, но из их экспериментов ничего практического не вышло.) поршней.На самом деле, их двигал не порох. Принцип работы этого раннего двигателя внутреннего сгорания заключался в том, что вы вставляли поршень до верхней части цилиндра, а затем зажигали порох под поршнем. После взрыва образовался вакуум, который засосал поршень в цилиндр. Поскольку этот двигатель полагался на изменения давления воздуха для перемещения поршня, они назвали его атмосферным двигателем. Это было не очень эффективно. К 17 ^-м годам паровые двигатели были многообещающими, поэтому от двигателей внутреннего сгорания отказались.

Только в 1860 году был изобретен надежный, работающий двигатель внутреннего сгорания. Бельгийский парень по имени Жан Жозеф Этьен Ленуар запатентовал двигатель, который впрыскивал природный газ в цилиндр, который впоследствии воспламенялся постоянным пламенем рядом с цилиндром. Он работал аналогично пороховому атмосферному двигателю, но не слишком эффективно.

Основываясь на этой работе, в 1864 году два немецких инженера по имени Николаус Август Отто и Ойген Ланген основали компанию, которая производила двигатели, аналогичные модели Ленуара.Отто отказался от управления компанией и начал работать над конструкцией двигателя, над которым он играл с 1861 года. Его конструкция привела к тому, что мы теперь знаем как четырехтактный двигатель, и базовая конструкция двигателя до сих пор используется в автомобилях.

Анатомия автомобильного двигателя

Двигатель V-6

Я немного покажу вам, как работает четырехтактный двигатель, но прежде чем я это сделаю, я подумал, что было бы полезно пройти через различные части двигателя, чтобы вы имели представление о том, что и что делает в четырехтактном процессе.В этих объяснениях используется терминология, основанная на других терминах из списка, поэтому не беспокойтесь, если вы сначала запутаетесь. Прочтите все, чтобы получить общее представление, а затем прочтите еще раз, чтобы иметь общее представление о каждой части, о которой идет речь.

Блок цилиндров (блок цилиндров)

Блок двигателя является основой двигателя. Большинство блоков цилиндров отлиты из алюминиевого сплава, но некоторые производители по-прежнему используют железо.Блок двигателя также называют блоком цилиндров из-за большого отверстия или трубок, называемых цилиндрами, которые залиты в интегрированную конструкцию. В цилиндре поршни двигателя скользят вверх и вниз. Чем больше цилиндров в двигателе, тем он мощнее. Помимо цилиндров, в блок встроены другие каналы и каналы, которые позволяют маслу и охлаждающей жидкости течь к различным частям двигателя.

Почему двигатель называется «V6» или «V8»?

Отличный вопрос! Это связано с формой и количеством цилиндров в двигателе.В четырехцилиндровых двигателях цилиндры обычно устанавливаются по прямой линии над коленчатым валом. Эта компоновка двигателя называется рядным двигателем .

Еще одна четырехцилиндровая компоновка называется «плоская четверка». Здесь цилиндры расположены горизонтально двумя рядами, коленчатый вал идет посередине.

Когда двигатель имеет более четырех цилиндров, они делятся на два ряда цилиндров — по три (или более) цилиндра на каждую сторону. Разделение цилиндров на два ряда делает двигатель похожим на букву V.”V-образный двигатель с шестью цилиндрами = двигатель V6. V-образный двигатель с восемью цилиндрами = V8 — по четыре в каждом ряду цилиндров.

Камера сгорания

В камере сгорания двигателя происходит волшебство. Здесь топливо, воздух, давление и электричество объединяются, чтобы создать небольшой взрыв, который перемещает поршни автомобиля вверх и вниз, создавая таким образом силу для движения автомобиля. Камера сгорания состоит из цилиндра, поршня и головки блока цилиндров.Цилиндр действует как стенка камеры сгорания, верхняя часть поршня действует как дно камеры сгорания, а головка цилиндра служит потолком камеры сгорания.

Головка блока цилиндров

Головка блока цилиндров представляет собой кусок металла, который находится над цилиндрами двигателя. В головке блока цилиндров отлиты небольшие закругленные углубления для создания пространства в верхней части камеры сгорания. Прокладка головки герметично закрывает стык между головкой блока цилиндров и блоком цилиндров.Впускные и выпускные клапаны, свечи зажигания и топливные форсунки (эти детали будут объяснены позже) также установлены на головке блока цилиндров.

Поршень

Поршни перемещаются вверх и вниз по цилиндру. Они похожи на перевернутые суповые банки. Когда топливо воспламеняется в камере сгорания, сила толкает поршень вниз, который, в свою очередь, перемещает коленчатый вал (см. Ниже). Поршень прикреплен к коленчатому валу через шатун, он же шатун. Он соединяется с шатуном через поршневой палец, а шатун соединяется с коленчатым валом через шатунный подшипник.

На верхней части поршня вы найдете три или четыре канавки, отлитые в металле. Внутри канавок вставляются поршневые кольца . Поршневые кольца — это часть, которая фактически касается стенок цилиндра. Они сделаны из железа и бывают двух видов: компрессионные кольца и масляные кольца. Компрессионные кольца — это верхние кольца, они прижимаются наружу к стенкам цилиндра, обеспечивая прочное уплотнение камеры сгорания. Масляное кольцо — это нижнее кольцо на поршне, которое предотвращает просачивание масла из картера в камеру сгорания.Он также вытирает излишки масла со стенок цилиндров и обратно в картер.

Коленчатый вал

Коленчатый вал преобразует движение поршней вверх и вниз во вращательное движение, которое позволяет автомобилю двигаться. Коленчатый вал обычно входит в блок цилиндров вдоль дна. Он простирается от одного конца блока двигателя до другого. В передней части двигателя коленчатый вал соединяется с резиновыми ремнями, которые соединяются с распределительным валом и передают мощность другим частям автомобиля; в задней части двигателя распределительный вал соединяется с трансмиссией, которая передает мощность на колеса.На каждом конце коленчатого вала вы найдете сальники или «уплотнительные кольца», которые предотвращают утечку масла из двигателя.

Коленчатый вал находится в так называемом картере двигателя. Картер находится под блоком цилиндров. Картер защищает коленчатый вал и шатуны от посторонних предметов. Область в нижней части картера называется масляным поддоном, и именно здесь хранится масло вашего двигателя. Внутри масляного поддона вы найдете масляный насос, который прокачивает масло через фильтр, а затем это масло разбрызгивается на коленчатый вал, шатунные подшипники и стенки цилиндра, чтобы обеспечить смазку для движения поршня.В конце концов масло стекает обратно в масляный поддон, но процесс начинается снова.

Вдоль коленчатого вала вы найдете балансировочные выступы, которые действуют как противовесы, чтобы уравновесить коленчатый вал и предотвратить повреждение двигателя из-за колебаний, возникающих при вращении коленчатого вала.

Также вдоль коленчатого вала находятся коренные подшипники. Коренные подшипники обеспечивают гладкую поверхность между коленчатым валом и блоком двигателя для вращения коленчатого вала.

Распределительный вал

Распределительный вал — это мозг двигателя.Он работает вместе с коленчатым валом через ремень ГРМ, чтобы впускные и выпускные клапаны открывались и закрывались в нужное время для оптимальной работы двигателя. Распределительный вал использует овальные выступы, которые проходят поперек него, чтобы контролировать время открытия и закрытия клапанов.

Большинство распределительных валов проходят через верхнюю часть блока цилиндров непосредственно над коленчатым валом. В рядных двигателях один распределительный вал управляет как впускным, так и выпускным клапанами. На V-образных двигателях используются два отдельных распредвала.Один управляет клапанами на одной стороне V, а другой — клапанами на противоположной стороне. Некоторые V-образные двигатели (например, тот, что на нашей иллюстрации) будут иметь даже два распределительных вала на ряд цилиндров. Один распределительный вал управляет одной стороной клапанов, а другой распределительный вал — другой стороной.

Система синхронизации

Как упоминалось выше, распределительный вал и коленчатый вал координируют свое движение через ремень или цепь ГРМ. Цепь ГРМ удерживает коленчатый вал и распределительный вал в одном и том же положении относительно друг друга все время во время работы двигателя.Если распредвал и коленчатый вал по какой-либо причине рассинхронизируются (например, цепь ГРМ пропускает зубчатый венец), двигатель не будет работать.

Клапанный механизм

Клапанный механизм — это механическая система, которая установлена ​​на головке блока цилиндров и управляет работой клапанов. Клапанный механизм состоит из клапанов, коромысел, толкателей и подъемников.

Клапаны

Клапаны бывают двух типов: впускные и выпускные. Впускные клапаны подают смесь воздуха и топлива в камеру сгорания, чтобы создать сгорание для питания двигателя.Выпускные клапаны позволяют выхлопным газам, образовавшимся после сгорания, выходить из камеры сгорания.

В автомобилях обычно есть один впускной клапан и один выпускной клапан на цилиндр. Большинство высокопроизводительных автомобилей (Ягуары, Мазерати и др.) Имеют четыре клапана на цилиндр (два впускных, два выпускных). Хотя Honda не считается «высокопроизводительным» брендом, она также использует в своих автомобилях четыре клапана на цилиндр. Есть даже двигатели с тремя клапанами на цилиндр — двумя впускными клапанами, одним выпускным клапаном. Многоклапанные системы позволяют автомобилю лучше «дышать», что, в свою очередь, улучшает характеристики двигателя.

Коромысла

Коромысла — это маленькие рычаги, которые касаются кулачков или кулачков распределительного вала. Когда лепесток поднимает один конец коромысла, другой конец коромысла давит на шток клапана, открывая клапан, чтобы впустить воздух в камеру сгорания или выпустить выхлоп. Это работает как качели.

Толкатели / подъемники

Иногда кулачки распределительного вала непосредственно касаются коромысла (как вы видите в двигателях с верхним распределительным валом), открывая и закрывая клапан.В двигателях с верхним расположением клапана кулачки распределительного вала не контактируют напрямую с коромыслами, поэтому используются толкатели или толкатели.

Топливные форсунки

Чтобы создать сгорание, необходимое для перемещения поршней, нам нужно топливо в цилиндрах. До 1980-х годов автомобили использовали карбюраторы для подачи топлива в камеру сгорания. Сегодня все автомобили используют одну из трех систем впрыска топлива: прямой впрыск топлива, впрыск топлива через отверстия или впрыск топлива через корпус дроссельной заслонки.

При непосредственном впрыске топлива каждый цилиндр имеет собственную форсунку, которая впрыскивает топливо прямо в камеру сгорания в самый подходящий момент для сгорания.

При распределенном впрыске топлива вместо того, чтобы распылять топливо непосредственно в цилиндр, оно распыляется во впускной коллектор сразу за клапаном. Когда клапан открывается, воздух и топливо попадают в камеру сгорания.

Системы впрыска топлива с дроссельной заслонкой работают как карбюраторы, но без карбюратора. Вместо того, чтобы каждый цилиндр получил свою собственную топливную форсунку, есть только одна топливная форсунка, которая идет к корпусу дроссельной заслонки. Топливо смешивается с воздухом в корпусе дроссельной заслонки, а затем распределяется по цилиндрам через впускные клапаны.

Свеча зажигания

Над каждым цилиндром находится свеча зажигания. Когда он загорается, он воспламеняет сжатое топливо и воздух, вызывая мини-взрыв, который толкает поршень вниз.

Четырехтактный цикл

Итак, теперь, когда мы знаем все основные части двигателя, давайте взглянем на механизм, который на самом деле заставляет нашу машину двигаться: четырехтактный цикл.

На приведенном выше рисунке показан четырехтактный цикл в одном цилиндре. То же самое происходит и с другими цилиндрами.Повторите этот цикл тысячу раз в минуту, и вы получите движущуюся машину.

Ну вот. Основы работы автомобильного двигателя. Загляните сегодня под капот вашего автомобиля и посмотрите, сможете ли вы указать на детали, которые мы обсуждали. Если вам нужна дополнительная информация о том, как устроен автомобиль, посмотрите книгу How Cars Work. Это очень помогло мне в моих исследованиях. Автор отлично справляется с переводом вещей на язык, понятный даже новичку.

Как работает ваш двигатель

Как работает ваш двигатель и как с ним «лечить»

Джеймс Уильямс

Источник: Брифинг по безопасности FAA, январь / февраль 2020 г.

Двигатель самолета — это самое близкое к сердцу.Двигатель обеспечивает энергию, которая не только приводит в движение самолет, но и приводит в действие все другие системы. Двигатель вращает генератор, вырабатывающий электричество. На нем работают различные насосы, питающие системы, такие как гидравлика, наддува и т. Д.

Для большинства из нас, работающих в авиации общего назначения, двигатель означает двигатель внутреннего сгорания. В частности, это означает поршневой двигатель, термин, который просто обозначает возвратно-поступательное движение поршней. Цель двигателя — преобразовать потенциальную энергию, хранящуюся в топливе, в механическую энергию, которая питает ваш самолет, с помощью небольшого количества воздуха.

Базовая анатомия

Двигатель состоит из нескольких основных компонентов. Во-первых, это цилиндр, в котором происходит горение. Далее идет поршень, который вставляется в цилиндр снизу и обеспечивает сжатие и поглощение энергии от сгорания. Поддерживает поршень шатун, который передает энергию вниз к коленчатому валу, передавая ее из двигателя, обычно на гребной винт.

Как следует из названия, головка блока цилиндров находится наверху цилиндра и содержит важные компоненты, такие как клапаны и свечи зажигания.Клапаны открываются, позволяя воздуху и топливной смеси попасть в цилиндр (впускной клапан) и выпустить отработавшие газы (выпускной клапан). Свеча зажигания воспламеняет сжатое топливо и воздух, преобразовывая эту химическую энергию в механическую энергию, которая вращает коленчатый вал и вращает пропеллер. Теперь, когда мы знаем основы, давайте посмотрим, как эти части работают вместе.

И один, два, три, четыре, повторить!

Авиационные двигатели — это, за некоторыми исключениями, четырехтактные двигатели с четырьмя отдельными фазами: впуском, сжатием, мощностью и выпуском.Во время такта впуска поршень опускается из верхней части цилиндра, в то время как впускной клапан открывается, впуская топливно-воздушную смесь. Такт сжатия начинается, когда впускной клапан закрывается, и поршень начинает подниматься к верхней части цилиндра. Рабочий ход начинается, когда свеча зажигания воспламеняет сжатую топливно-воздушную смесь, вызывая сгорание, которое с силой толкает поршень вниз. Такт выпуска начинается, когда поршень достигает нижней мертвой точки и снова начинает подниматься, выталкивая сгоревшие газы через открытый выпускной клапан.Затем мы начинаем все сначала. Хотя мы разбиваем процесс на отдельные этапы, в действительности это более непрерывный процесс.

Поддерживающий состав

Охлаждение двигателя — одна из систем, помогающих вашему двигателю работать. Двигатели внутреннего сгорания превращают большую часть энергии сгорания в отходящее тепло. Хотя большая часть тепла уходит через выхлоп, остается значительное количество тепла. Наши двигатели обычно имеют воздушное охлаждение, поэтому логика подсказывает, что чем больше воздуха, тем лучше охлаждение.Следовательно, гондола содержит каналы и перегородки, которые направляют воздушный поток равномерно через охлаждающие поверхности двигателя, таким образом поддерживая баланс рабочей температуры двигателя. Если эти перегородки снять или повредить, чрезмерное нагревание части двигателя может привести к дополнительному износу и, возможно, поломке.

Помимо охлаждения двигателю необходимы воздух и топливо. Впускной коллектор направляет смесь в цилиндр, и топливо добавляется через карбюратор или топливные форсунки.Карбюратор остается наиболее распространенным решением. Карбюраторы — это более старая технология, но их преимущество состоит в том, что они являются хорошо протестированным, менее сложным и очень надежным решением.

Впрыск топлива обеспечивает больший контроль и большую эффективность, но является более сложным. У карбюраторов есть один явный недостаток: обледенение карбюратора может заглушить двигатель. Подогрев углеводов — простое решение этой конкретной проблемы, но вы должны активировать его.

Еще есть выхлопная система, отводящая отработанные газы и тепло из цилиндра.Выхлопная система безопасно выводит горячие газообразные продукты сгорания из моторного отсека в глушитель. Несмотря на свое скромное описание, выхлопная система абсолютно безопасна.

Один из способов получить больше мощности от двигателя — увеличить количество воздуха и топлива в цилиндре во время сгорания. Это можно сделать с помощью принудительной индукции, обычно называемой турбонаддувом или наддувом. Турбонаддув более распространен в современных самолетах GA, но оба метода, по сути, делают одно и то же.Они сжимают всасываемый воздух, чтобы нагнетать в двигатель больше воздуха и топлива, чем позволяют нормальные атмосферные условия. Разница в том, что турбонаддув использует выхлопные газы двигателя для питания компрессора, в то время как нагнетатель регулирует выходную мощность двигателя.

Здоровье сердца

Теперь, когда мы знаем, как работает двигатель самолета, давайте посмотрим, как это «сердце» может попасть в беду. Во время предполетной подготовки важно найти все признаки утечки или повреждения топливопроводов или маслопроводов.В максимально возможной степени визуально проверьте соединения; ослабленные провода или провода могут натереться и быстро превратить незначительную проблему в серьезную аварию.

Никогда не забывайте проверять масло, которое является источником жизненной силы двигателя. Он помогает передавать тепло от горячих частей двигателя к областям, где оно может безопасно рассеиваться. Что еще более важно, он смазывает двигатель, чтобы он мог эффективно работать. Масляное голодание, будь то утечка, возгорание или просто поломка, является одной из частых причин «сердечных» нарушений в самолетах.Также имейте в виду, что масло со временем разлагается, становясь менее эффективным. Независимо от причины недостаточная смазка может привести к серьезным повреждениям. Контроль не только за количеством масла, но и за его состоянием во время предполетной подготовки имеет решающее значение.

Современная авионика и системы слежения за двигателем сделали обнаружение проблем более проактивным. Анализ данных может позволить вмешаться до возникновения чрезвычайной ситуации. В сочетании с лучшим пониманием двигателя и тщательной предполетной подготовкой они могут стать большой положительной силой.Всегда лучше найти проблему в данных, а не в воздухе.

Узнать больше

Справочник пилотов по аэронавигационным знаниям — Глава 7 bit.ly/354k5ex

Джеймс Уильямс — помощник редактора и фоторедактор FAA Safety Briefing. Он также является пилотом и наземным инструктором.

Как работает автомобильный двигатель?

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

Ford Mustang Motor (Ford Motor Company)

Для многих это вся необходимая информация. Но любопытным нужно больше, и вот оно.

Так работает автомобильный двигатель:

Думайте о двигателе вашего автомобиля как о большом воздушном насосе, потому что это именно то, чем он является. Бензин, поршни, свечи зажигания — все это здесь, чтобы облегчить прокачку воздуха через двигатель и, тем самым, выработку энергии. Существует множество различных типов воздушных насосов, но в случае с двигателем внутреннего сгорания энергия, необходимая для перекачивания насоса, вырабатывается путем смешивания воздуха с топливом и поджигания этой смеси.

Все начинается с воздуха за пределами машины. Этот воздух фильтруется воздушным фильтром, а затем сразу же смешивается с топливом либо через карбюратор (в старых автомобилях), либо через систему впрыска топлива. Эта смесь топлива и воздуха затем проходит через впускной коллектор, который направляет ее к головке (головкам) цилиндров.

Головка блока цилиндров выполняет роль своего рода привратника между впуском и камерами сгорания (цилиндрами). Большинство автомобилей имеют четыре, шесть или восемь камер сгорания, и если бы все эти камеры одновременно воспламеняли топливно-воздушную смесь, двигатель не работал бы плавно и не генерировал бы большую мощность.Чтобы насос работал плавно и эффективно, подача топливной смеси и искра, вызывающая взрыв, должны быть точно задержаны по таймауту.

Для того, чтобы это произошло, вам нужны клапаны, и вам нужно, чтобы эти клапаны открывались в нужный момент. В двигателе автомобиля эти клапаны являются частью головки блока цилиндров, и они открываются и закрываются за счет вращения распределительного вала, который вращается внутри двигателя, используя продолговатые выступы, чтобы толкать клапаны. При открытом впускном клапане цилиндр заполняется топливной смесью.Теперь вам нужно что-то, чтобы раздать искру в камеру сгорания. Сюда входит дистрибьютор. Распределительный вал и распределитель — это друг друга, соединенные шестернями, так что распределитель всегда знает, какой цилиндр нуждается в искре.

Когда впускной клапан открывается, распределитель посылает искру через провод свечи зажигания к свече зажигания. Это вызывает искру внутри цилиндра, которая, в свою очередь, вызывает взрыв. Этот взрыв толкает поршень вниз, толкая его к коленчатому валу, что приводит к вращению коленчатого вала.Это вращение, в свою очередь, вращает трансмиссию, которая вращает карданный вал, который вращает колеса. На скорости по шоссе коленчатый вал будет вращаться со скоростью около 3000 оборотов в минуту (об / мин).

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

Это так просто. Чем больше воздуха вы накачиваете, тем больше мощности вырабатываете.

Похожие сообщения:

Как Turbo работает в автомобиле?

Нагнетатель vs.Турбокомпрессор

Как работает гибридный автомобиль?

Как работают автомобильные двигатели — не базовое руководство для четырехтактных двигателей — Tech

В тот или иной момент все мы чувствовали боль от неправильно примененных модификаций. Даже самые уважаемые имена в тюнинг-индустрии были по крайней мере один раз перехвачены. Тем, кто продвинулся вперед, чтобы творить историю власти, несомненно, была короткая и прямая кривая обучения, но некоторые из нас, кажется, никогда не учатся и просто изо всех сил пытаются добиться власти.

Устали проигрывать перед толпой? Гуру местного тюнингового цеха пугает вас квазинаучной ерундой? Как узнать, хороша ли эта мелодия ПЗУ или последняя китайская подделка, соблазняющая вас на eBay? Что такое распредвал большего размера? Вы огорчены неприятными сюрпризами на динамометрических стенах или вас накрывают на форумах?

Если вы попадаете в любую из этих категорий, продолжайте читать. Информация проста, но вам важно понять, является ли ваша цель работать в наполненном жаргоном мире моддинга двигателей. Кроме того, если вы хотите ехать быстрее, вы должны понимать, как работают двигатели.

Автомобили, за исключением роторных, приводятся в движение четырехтактным двигателем Отто. Название происходит от четырех тактов силового цикла: такта впуска, такта сжатия, рабочего такта и такта выпуска.Цикл объясняет, как взрыв бензина и воздуха можно плавно преобразовать в полезную мощность, отбросив вас на четверть мили или просто доставив на работу.

Детали двигателя работают слаженно и точно, используя химическую энергию бензина, преобразуя небольшие взрывы воздуха и топлива во вращательное движение. Поклонники Honda могут считать, что им повезло. Компания предлагает одни из самых современных двигателей для автомобилей. Просто имея Honda, вы впереди всех.

Блок
Блок содержит возвратно-поступательные компоненты, которые используют взрывчатые свойства бензина. Поршни скользят вверх и вниз по отверстиям цилиндрической формы, количество отверстий равно количеству цилиндров. Блок также содержит каналы для охлаждения и смазки для воды и масла. Внутри находятся опоры коренных подшипников коленчатого вала. Блоки обычно изготавливаются из чугуна, а Honda — из легкого алюминия. Четырехцилиндровые двигатели используются в большинстве Honda, хотя Accord, NSX и различные типы внедорожников предлагают шестицилиндровые силовые установки.

Поршни
Проще говоря, поршни представляют собой цилиндры из алюминия, которые скользят вверх и вниз по отверстиям блока, причем верхняя часть отверстий блокируется головкой блока цилиндров. Чтобы создать движущую силу, воспламеняющийся заряд сжатого бензина и воздуха воспламеняется в отверстии, вынуждая поршень опускаться к открытому концу цилиндра от головки цилиндра.Это основная предпосылка того, как работает двигатель.

Поршни также имеют кольца, которые представляют собой тонкие круглые пружинящие металлические уплотнения, которые входят в канавки вокруг их вершин. Кольца помогают предотвратить прорыв давления сгорания через поршень и потерю давления, производящего энергию. Кольца также помогают соскребать смазочное масло со стенок цилиндра, чтобы предотвратить горение масла внутри цилиндра. Без колец было бы невозможно развить компрессию, достаточную для работы, а также сжечь все это масло всего за несколько минут работы.

Шатуны
Шатуны передают силу взрыва, толкая поршни вниз по своим отверстиям к коленчатому валу. Шатуны выглядят как металлические собачьи кости и прикреплены к поршням с помощью пальцев на запястье — это был бы маленький конец шатуна. Другой конец стержня прикреплен к кривошипу.Это называется большой головкой, поскольку шейки кривошипа намного больше, чем шейки булавки на запястье. Цапфы кривошипа должны быть больше, поскольку кривошип вращается с высокой скоростью, в отличие от простого качательного движения пальца. Это высокоскоростное вращение требует дополнительной опорной поверхности, чтобы предотвратить повреждение штока и кривошипа от трения. Большой конец штока плавно вращается на шейке кривошипа над масляной пленкой под давлением и подшипником скольжения — это подшипники штока. На типичном двигателе Honda на малом конце стержня есть бронзовая втулка для пальца на запястье, которая смазывается разбрызгиванием масла по всему блоку.

Коленчатый вал
Коленчатые валы двигателя похожи на коленчатые валы велосипеда, потому что они передают восходящие и опускающиеся силы — поршни, проталкиваемые через отверстие в результате взрыва воздуха / топлива, — во вращательное движение, вызывающее вращение ваших колес. Кривошипы имеют смещенный ход, точно так же, как и кривошип вашего велосипеда, за исключением того, что стержни и поршни выполняют ту же функцию, что и ваши ноги: они толкают восходящий ход вниз, поскольку поршень проталкивается в том же направлении через канал ствола за счет взрыва воздуха / топлива.Это то, что заставляет вашу машину ездить. Как только поршень опускается, кривошип вращается, и поршень снова перемещается вверх, пока не достигнет вершины, где его можно снова толкнуть вниз в результате еще одного взрыва воздуха / топлива. Кривошип вращается на своих главных шейках на подшипнике скольжения с масляной пленкой (главные подшипники), точно так же, как шатуны на их больших концах.

Головка блока цилиндров
Головки блока цилиндров Honda представляют собой алюминиевые отливки, закрывающие верхнюю часть блоков цилиндров. В них находятся свечи зажигания, камеры сгорания, клапаны и клапанный механизм. Головка должна выдерживать взрывную силу для воспламенения топливно-воздушной смеси, чтобы поршни опускались вниз и не вылетали. Камеры сгорания интегрированы в головку блока цилиндров, где расположены клапаны и свечи зажигания. Если смотреть на нижнюю часть головки блока цилиндров (сторона, которая сопрягается с блоком), камеры сгорания представляют собой углубления, которые совпадают с отверстиями.Именно внутри этих камер, когда поршень находится в верхней точке своего хода, воспламеняется топливно-воздушная смесь, начиная рабочий ход. Головка блока цилиндров также имеет рубашки охлаждения, заполненные циркулирующей водой, что помогает предохранить камеры сгорания от перегрева. Головка блока цилиндров содержит впускные и выпускные отверстия, которые представляют собой каналы, через которые проходит впускной воздух и выхлопные газы, когда они входят в цилиндры и выходят из них.

Клапанный механизм
Современные головки двигателя с верхним распределительным валом (верхним распределительным валом) содержат впускные и выпускные клапаны; оба являются подпружиненными тарельчатыми клапанами.Пружины удерживают клапаны закрытыми, но позволяют им открываться при нажатии. Впускные клапаны открываются, пропуская взрывоопасную топливно-воздушную смесь в камеру сгорания. Они закрываются, позволяя двигателю создавать сжатие, когда поршень, приводимый в движение кривошипом, достигает ВМТ (верхней мертвой точки) — точки, в которой поршень достигает верхней точки своего хода. Когда свеча зажигания воспламеняет смесь и последующий взрыв толкает поршень вниз, выпускные клапаны открываются в нижней части хода поршня, позволяя сгоревшим газам выходить, подготавливая камеру сгорания для следующего заряда свежего воздуха и топлива.

Клапаны открываются и закрываются с помощью распределительных валов, которые в основном представляют собой штоки со смещенными от центра выступами или выступами, которые вращаются внутри головки блока цилиндров на половине скорости коленчатого вала. Лепестки распределительного вала открывают и закрывают клапаны для впуска воздуха и топлива и удаления выхлопных газов. Некоторые кулачки работают непосредственно на клапанах, как на многих мотоциклетных и некоторых гоночных двигателях.Обычно распределительный вал приводит в движение клапаны через коромысло, которое похоже на миниатюрную качельку. Один конец коромысла трется о вращающийся распределительный вал, а другой конец толкает клапаны, открывая и закрывая их. Знакомые вам двигатели Honda используют коромысла.

Honda — это двигатели с верхним расположением распредвала, что означает, что распределительный вал находится внутри головки цилиндров наверху клапанов. Это отличается от двигателей с верхним расположением клапанов, таких как низкооборотный отечественный V-8 с расположенным в блоке распределительным валом, который соединяется с его клапанами с помощью толкателей, толкателей и коромысел. Двигатели OHC лучше подходят для высокоскоростных спортивных компактных двигателей небольшого рабочего объема, потому что они имеют более простые, легкие и клапанные механизмы прямого действия.Эти клапанные механизмы лучше работают на более высоких оборотах двигателя, поскольку их меньшая инерционная масса позволяет им более точно следовать за кулачками распределительного вала.

SOHC (с одним верхним распредвалом) имеют только один распределительный вал, который управляет как впускными, так и выпускными клапанами, но многие силовые установки Honda оснащены двумя верхними распредвалами, что означает, что для впускных и выпускных клапанов имеется отдельный распредвал. Преимущество здесь состоит в том, что распределительные валы могут быть размещены ближе к клапанам и позволяют их выступам работать либо непосредственно на клапанах, либо через меньшие коромысла.Это сводит к минимуму инерционную массу клапанного механизма, что еще больше способствует работе на высоких оборотах. В большинстве высокопроизводительных двигателей Honda используются клапанные механизмы с двумя верхними распредвалами, также известная как конфигурация DOHC.

Select Двигатели Honda — это одна из величайших инноваций для экономичных двигателей малого рабочего объема — VTEC. VTEC — это уникальная и высокоэффективная система изменения фаз газораспределения Honda. Система имеет два набора кулачков впуска и выпуска: один оптимизирован для эффективности на низких оборотах, другой — для работы на высоких оборотах.Это дает двигателю более широкий рабочий диапазон, позволяя создать что-то, что будет достаточно послушным на более низких оборотах двигателя, но сохранит способность кричать на высоких оборотах. Honda i-VTEC похожа, но также позволяет регулировать фазу впускного распредвала, продвигая и замедляя его, чтобы изменить перекрытие кулачков для более широкого диапазона мощности.

Система впуска
Система впуска состоит из впускного коллектора с открытой камерой или камерой статического давления, прикрепленных к серии труб, которые простираются от камеры до впускных отверстий головки блока цилиндров. Корпус дроссельной заслонки служит клапаном для дозирования воздуха и крепится к концу камеры статического давления. Корпус дроссельной заслонки контролирует количество воздуха, всасываемого двигателем, таким образом регулируя частоту вращения двигателя и мощность в лошадиных силах.Когда он закрыт, воздух ограничен, поэтому двигатель вынужден работать на холостом ходу. Когда он широко открыт, двигатель поглощает все, что может, чтобы обеспечить максимальную мощность, на которую он способен. Коллектор содержит топливные форсунки, которые представляют собой электромеханические клапаны, управляемые ЭБУ — мозгом двигателя. ЭБУ контролирует количество впрыскиваемого топлива, регулируя время открытия и закрытия крошечных клапанов форсунок. В режиме холостого хода впрыскивается только небольшое количество топлива, но при полностью открытой дроссельной заслонке, позволяющей всасывать дополнительный воздух, ЭБУ сигнализирует инжекторам, чтобы они оставались открытыми дольше, чтобы впрыснуть пропорционально большее количество топлива.Чем больше топлива и больше воздуха, тем больше взрывы и мощность колес.

Система зажигания
Электрическая искра, синхронизируемая ЭБУ и проходящая через электроды свечи зажигания, воспламеняет горючую топливно-воздушную смесь в цилиндрах. Искра зажигается непосредственно перед тем, как поршень достигает ВМТ, около пика самого высокого давления сжатия в цилиндре. Это наиболее эффективное время для зажигания искры. Обычно синхронизация зажигания увеличивается вместе с частотой вращения двигателя, потому что при более высоких оборотах двигателя меньше времени для возникновения событий сгорания, поэтому для поддержания надлежащей работы необходимо запускать зажигание раньше в цикле.

Выхлопная система
Выхлопная система отводит отработавшие выхлопные газы от двигателя. Сюда входят выпускной коллектор, каталитический нейтрализатор и выпускной трубопровод. Коллектор собирает выхлопные газы каждого из выпускных отверстий головки цилиндров и собирает их в единую трубу. Это приводит к каталитическому нейтрализатору, где ядовитые компоненты выхлопного газа, такие как оксид азота, различные несгоревшие углеводороды и моноксид углерода, превращаются в нетоксичный диоксид углерода и водяной пар.Оттуда газы попадают в выхлопную трубу, где проходят через глушитель, снижая уровень шума до приемлемого уровня, а затем выбрасываются в атмосферу.

Ход впуска
Имея базовое представление о движущихся частях двигателя, находящихся под вашим поясом, сейчас самое время объяснить четырехтактный процесс и выяснить, как все работает вместе. Манипулирование циклом важно при поиске дополнительной мощности, поэтому важно полностью понимать различные части и то, как они влияют на общую выходную мощность, начиная с такта впуска.

Начнем с поршня в ВМТ. Впускной клапан начинает открываться, когда выпускной клапан закрывается. Когда коленчатый вал поворачивается, шатун начинает тянуть поршень вниз, от ВМТ. Имейте в виду, что кривошип соединен с распределительным валом цепью или ремнем, поэтому при повороте кривошипа впускной клапан открывается до полного открытия. Движущийся вниз поршень создает всасывание в цилиндре, поэтому воздух и впрыскиваемый бензин из впускного коллектора втягиваются внутрь.Это продолжается до тех пор, пока поршень не достигнет НМТ (нижней мертвой точки). Из-за формы распределительного вала впускной клапан почти полностью закрывается к тому времени, когда поршень достигает НМТ. К концу такта впуска остается цилиндр, полный смеси свежего воздуха и топлива.

Ход сжатия
К этому моменту поршень начинает движение вверх, толкаемый коленчатым валом и шатуном. Впускной клапан полностью закрыт, и по мере того, как поршень движется вверх, воздушно-топливная смесь сжимается.Это сжатие заставляет молекулы воздуха и топлива сближаться, пока они не превратятся в высокореактивную взрывчатую смесь. Чем ближе молекулы друг к другу, тем легче вызвать взрыв. Когда поршень снова приближается к ВМТ, система зажигания зажигает свечу зажигания, что вызывает еще один взрыв внутри цилиндра.

Рабочий ход
К тому времени, когда поршень находится в ВМТ, взрыв воздуха / топлива внутри плотно закрытого цилиндра уже идет полным ходом. Теплота и давление взрыва быстро возрастают, и поршень с большой силой толкается вниз по цилиндру. Это движущая сила, которая раскручивает ваши колеса и толкает вас по трассе. По мере того как поршень толкается вниз и объем цилиндра увеличивается, давление в цилиндре уменьшается. Как только поршень приближается к дну отверстия, распределительный вал начинает открывать свой выпускной клапан.

Ход выхлопа
Здесь не происходит ничего особенного. Когда поршень снова перемещается от НМТ вверх, выпускной клапан открывается, и сгоревшие газы вытесняются из цилиндра в систему выпуска. К тому времени, когда поршень достигает верха своего отверстия, выпускной клапан почти закрыт, а впускной клапан начинает открываться, и цикл повторяется.

Каждый цилиндр любого четырехтактного двигателя совершает четыре хода на каждые два оборота коленчатого вала.Так как распределительные валы имеют по одной выпуклости для каждого выступа и приводятся во вращение на половине скорости коленчатого вала, клапаны открываются с каждым вторым оборотом коленчатого вала. Представьте, что это происходит даже при консервативных 7000 об / мин, когда цикл повторяется примерно 60 раз в секунду на цилиндр. На таких скоростях легко представить себе более непрерывный поток энергии, исходящий от этой, казалось бы, дерганной системы.

Как работает автомобильный двигатель

В словаре двигатель определяется как машина с движущимися частями, которая преобразует мощность в движение.Поэтому, когда мы рассматриваем, как работает автомобильный двигатель, мы можем игнорировать многие дополнительные детали (водяной насос, генератор переменного тока, стартер и т. Д.), Которые многие люди также сочли бы частью двигателя.

Они существуют в том смысле, что помогают продлить срок службы двигателя автомобиля, но они не участвуют напрямую в производстве мощности.

Как двигатель автомобиля вырабатывает мощность?

Последовательность строго контролируемых взрывов толкает вниз поршни (они выглядят как перевернутые кружки), прикрепленные к металлическим стержням, называемым шатунами.Эти стержни прикреплены к гораздо большему и чрезвычайно прочному куску металла в нижней части двигателя, который лежит под прямым углом к ​​ним. Это коленчатый вал.

Движение поршней и шатунов вверх и вниз преобразуется во вращательное движение вращающимся коленчатым валом. К коленчатому валу подключено все, что угодно, включая коробку передач и трансмиссию.

Что вызывает взрывы?

В бензиновом двигателе они вызываются свечами зажигания (по одной на поршень, но иногда по две).Когда через них проходит электрический заряд, они генерируют искру, воспламеняющую смесь бензина и воздуха.

Все это происходит в камере сгорания, небольшом пространстве между верхней частью поршня и цилиндром. Цилиндр — это то, в чем поршень движется вверх и вниз. Двигатели часто известны по количеству цилиндров, которые у них есть. Наиболее распространен четырехцилиндровый двигатель с расположенными в одну линию цилиндрами.

Горячие газы, выделяемые свечой зажигания, воспламеняющей топливно-воздушную смесь, быстро расширяются внутри камеры сгорания, толкая поршень вниз по цилиндру.

В дизельном двигателе нет свечей зажигания. Вместо этого взрыв вызван поршнем, сжимающим воздух в камере сгорания до такой степени, что он становится очень горячим. В этот момент в него впрыскивается дизельное топливо, которое самовоспламеняется, вызывая взрыв, который снова заставляет поршень опускаться.

Как работает современный двигатель

Вы поворачиваете ключ в замке зажигания, и двигатель заводится. Вы нажимаете на газ, и машина движется вперед. Вы вынимаете ключ, и двигатель глохнет.Так работает твой двигатель, верно? Он намного более подробный, чем многие из нас думают, и закулисные процессы происходят каждую секунду.

Внутреннее устройство вашего двигателя

Двигатель вашего автомобиля состоит из двух основных компонентов: блока цилиндров и головки блока цилиндров.

Блок составляет основную часть размера и веса вашего двигателя. Скорее всего, это цельный кусок чугуна или алюминия. В рядном двигателе все цилиндры расположены по прямой линии, чаще всего в четырехцилиндровых двигателях и в некоторых конфигурациях с шестью цилиндрами.V-образный блок используется в некоторых шестицилиндровых двигателях и практически во всех восьмицилиндровых двигателях. Эта конструкция разделяет ряд цилиндров на две группы, которые образуют V-образную форму.

В блоке двигателя находится коленчатый вал. Коленчатый вал представляет собой прочный вращающийся кусок металла, подвергнутого прецизионной механической обработке. В нем есть ступеньки, называемые каналами, которые соответствуют количеству цилиндров в двигателе. Это места крепления шатунов поршня к коленчатому валу. Мощность, генерируемая в двигателе, заставляет коленчатый вал вращаться, начиная процесс передачи мощности на колеса автомобиля.

Поршни входят в цилиндры блока цилиндров. Они перемещаются вверх и вниз в цилиндрах во время работы двигателя для передачи энергии коленчатому валу. Поршневые кольца создают уплотнение в цилиндре, предотвращая потерю мощности в блоке цилиндров. Позже мы рассмотрим работу поршней.

Верхняя часть двигателя называется головкой блока цилиндров. Он содержит клапаны, которые открываются и закрываются для регулирования потока топливовоздушной смеси и выхлопных газов из отдельных цилиндров.На каждом цилиндре должно быть не менее двух клапанов: один для впуска (впускание несгоревшей топливовоздушной смеси в цилиндр) и один для выпуска (для выхода отработанной топливовоздушной смеси из двигателя). Многие двигатели используют несколько клапанов для впуска и выпуска.

Распределительный вал прикреплен либо через середину, либо вверху головки блока цилиндров для управления работой клапанов. Распределительный вал имеет выступы, называемые лепестками, которые заставляют клапаны точно открываться и закрываться.

Распределительный вал и коленчатый вал тесно связаны.Они должны работать в идеальное время, чтобы двигатель вообще работал. Они соединяются с помощью цепи или ремня ГРМ для поддержания этого времени. Распредвал должен совершать два полных оборота на каждый оборот коленчатого вала. Один полный оборот коленчатого вала — это два хода поршня в его цилиндре. Энергетический цикл — процесс, который фактически производит мощность, необходимую для движения вашего автомобиля, — требует четырех ходов поршня. Давайте подробнее рассмотрим работу поршня внутри двигателя и четыре различных этапа:

• Впуск : Чтобы начать энергетический цикл, первое, что требуется двигателю, — это воздушно-топливная смесь, которая поступает в цилиндр.Впускной клапан открывается в головке блока цилиндров, когда поршень начинает двигаться вниз. В цилиндр поступает топливовоздушная смесь примерно в соотношении 15: 1. Когда поршень доходит до конца своего хода, впускной клапан закрывается и герметизирует цилиндр.

• Компрессия : Поршень движется вверх в цилиндре, сжимая топливно-воздушную смесь. Поршневые кольца уплотняют стороны поршня в цилиндре, чтобы предотвратить потерю сжатия. Когда поршень достигает вершины этого хода, содержимое цилиндра находится под чрезмерным давлением.Нормальное сжатие составляет от 8: 1 до 10: 1. Это означает, что смесь в цилиндре сжата примерно до одной десятой своего первоначального несжатого объема.

• Мощность : Когда содержимое цилиндра сжимается, свеча зажигания воспламеняет топливовоздушную смесь. Происходит управляемый взрыв, который толкает поршень вниз. Это называется рабочим ходом, потому что это сила, которая вращает коленчатый вал.

• Выпускной клапан : Когда поршень находится в нижней части рабочего хода, выпускной клапан в головке блока цилиндров открывается.Когда поршень снова движется вверх (приводимый в действие одновременными циклами включения питания, происходящими в других цилиндрах), сгоревшие газы в цилиндре вытесняются вверх и выходят из двигателя через выпускной клапан. Когда поршень достигает вершины этого хода, выпускной клапан закрывается, и цикл начинается снова.

• Рассмотрим этот : если ваш двигатель работает на холостом ходу со скоростью 700 об / мин или оборотов в минуту, это означает, что коленчатый вал полностью вращается 700 раз в минуту. Поскольку цикл питания происходит каждый второй оборот, в каждом цилиндре каждую минуту на холостом ходу происходит 350 взрывов.

Как смазывается двигатель?

Масло — незаменимая жидкость в работе двигателя. Во внутренних компонентах двигателя есть небольшие каналы, называемые масляными каналами, через которые проходит масло. Масляный насос всасывает моторное масло из масляного поддона и заставляет его циркулировать по двигателю, позволяя плотно закрытым металлическим компонентам двигателя работать плавно. Этот процесс не просто смазывает компоненты. Он предотвращает трение, которое вызывает чрезмерное нагревание, охлаждает внутренние детали двигателя и создает плотное уплотнение между деталями двигателя, например, между стенками цилиндра и поршнями.

Как создается топливно-воздушная смесь?

Воздух засасывается в двигатель вакуумом, создаваемым при работе двигателя. Когда воздух поступает в двигатель, топливная форсунка распыляет топливо, которое смешивается с воздухом в соотношении примерно 14,7: 1. Эта смесь втягивается в двигатель во время каждого цикла впуска.

Это объясняет основные внутренние механизмы современного двигателя. Десятки датчиков, модулей и других систем и компонентов работают во время этого процесса, что позволяет двигателю работать.Подавляющее большинство автомобилей на дорогах имеют двигатели, работающие таким же образом. Если вы примете во внимание точность, необходимую для того, чтобы сотни компонентов вашего двигателя могли работать плавно, эффективно и надежно на протяжении тысяч миль в течение многих лет использования, вы можете начать ценить работу, которую инженеры и механики делают, чтобы доставить вас туда, где вам нужно. идти.

Двигатели

Что такое аэронавтика? | Динамика полета | Самолеты | Двигатели | История полета | Какие такое UEET?
Словарь | Веселье и игры | Образовательные ссылки | Урок ланы | Индекс сайта | Дом

Как работает реактивный двигатель?

Реактивные двигатели перемещают самолет вперед с большой силой, создаваемой огромная тяга и заставляет самолет лететь очень быстро.

Все реактивные двигатели, которые также называются газовые турбины, работают по тому же принципу. Двигатель всасывает воздух спереди с помощью вентилятора. Компрессор повышает давление воздуха. Компрессор сделан с множеством лезвий, прикрепленных к валу. Лезвия вращаются на высокой скорости и сжимают или сжимают воздух. Сжатый затем воздух распыляется с топливом, и электрическая искра зажигает смесь. В горящие газы расширяются и выбрасываются через сопло в задней части двигателя.Когда струи газа летят назад, двигатель и самолет движутся вперед. Когда горячий воздух попадает в сопло, он проходит через другую группу лопастей. называется турбина. Турбина прикреплена к тому же валу, что и компрессор. Вращение турбины вызывает вращение компрессора.

На изображении ниже показано, как воздух проходит через двигатель. Воздух проходит ядро двигателя, а также вокруг ядра.Это вызывает некоторую часть воздуха чтобы было очень жарко, а некоторым было прохладнее. Затем более холодный воздух смешивается с горячим воздух на выходе из двигателя.

Это изображение того, как воздух проходит через двигатель

Что такое тяга?

Тяга это передовая сила, которая толкает двигатель и, следовательно, самолет вперед. Сэр Исаак Ньютон обнаружил, что «каждому действию соответствует и противоположная реакция. «Двигатель использует этот принцип. Двигатель принимает в большом объеме воздуха. Воздух нагревается, сжимается и замедляется. Воздух проходит через множество вращающихся лопастей. Смешивая этот воздух со струей топлива, температура воздуха может достигать трех тысяч градусов. В сила воздуха используется для вращения турбины. Наконец, когда воздух уходит, он выталкивается из двигателя назад.Это заставляет самолет двигаться вперед.

Детали реактивного двигателя

Поклонник — Вентилятор — это первый компонент в ТРДД. Большой вращающийся вентилятор всасывает большое количество воздуха. Большинство лезвий Вентиляторы изготовлены из титана. Затем он ускоряет этот воздух и разбивает его на две части. Одна часть продолжается через «ядро» или центр двигателя, где на него действуют другие компоненты двигателя.

Вторая часть «обходит» ядро ​​двигателя. Проходит через воздуховод который окружает ядро ​​до задней части двигателя, где он производит большую часть сила, которая толкает самолет вперед. Этот более прохладный воздух помогает успокоить двигатель, а также добавление тяги к двигателю.

Компрессор — Компрессор первый компонент в ядре двигателя. Компрессор состоит из вентиляторов с множеством лопастей. и прикреплен к валу.Компрессор сжимает попадающий в него воздух в постепенно уменьшаются площади, что приводит к увеличению давления воздуха. Этот приводит к увеличению энергетического потенциала воздуха. Сдавленный воздух попадает в камеру сгорания.

Камера сгорания — В камере сгорания воздух перемешивается с топливом, а затем воспламеняется. Имеется до 20 форсунок для впрыска топлива. воздушный поток. Смесь воздуха и топлива загорается.Это обеспечивает высокую температура, высокоэнергетический воздушный поток. Топливо горит вместе с кислородом в сжатом состоянии. воздух, производящий горячие расширяющиеся газы. Внутри камеры сгорания часто делают из керамических материалов для создания термостойкой камеры. Жара может достигать 2700 °.

Турбина — Приближается высокоэнергетический воздушный поток из камеры сгорания попадает в турбину, в результате чего лопатки турбины вращаются. Турбины соединены валом для вращения лопаток компрессора и для вращения впускного вентилятора спереди.Это вращение забирает некоторую энергию из поток высокой энергии, который используется для привода вентилятора и компрессора. Газы вырабатываемые в камере сгорания движутся через турбину и раскручивают ее лопатки. Турбины реактивного самолета вращаются тысячи раз. Они закреплены на валах между которыми установлено несколько комплектов шарикоподшипников.

Сопло — Форсунка — вытяжной канал двигатель. Это часть двигателя, которая на самом деле создает тягу для самолет.Поток воздуха с пониженным энергопотреблением, который проходил через турбину, в дополнение к более холодный воздух, проходящий мимо сердечника двигателя, создает силу при выходе из сопло, которое толкает двигатель и, следовательно, самолет вперед. Комбинация горячего и холодного воздуха удаляется и производит выхлоп, который вызывает прямую тягу. Соплу может предшествовать смеситель , который сочетает в себе высокотемпературный воздух, поступающий из сердечника двигателя, с более низкая температура воздуха, обводимого вентилятором.Миксер помогает сделать двигатель тише.

Сэр Исаак Ньютон в 18 веке был первым предположил, что взрыв, направленный назад, может привести в движение машину вперед с большой скоростью. Эта теория была основана на его третьем законе движение. Когда горячий воздух проходит через сопло назад, самолет движется вперед.

Анри Жиффар построил дирижабль, который приводился в движение первым авиадвигателем — паровым двигателем мощностью три лошадиные силы. Это было очень тяжелый, слишком тяжелый, чтобы летать.

В 1874 г. Феликс де Темпл, , построил моноплан. который пролетел всего лишь короткий прыжок с холма с помощью угольного парового двигателя.

Отто Даймлер , в конце 1800-х изобрел первый бензиновый двигатель.

В 1894 году американец Хирам Максим пытался привести свой трехместный биплан в движение двумя угольными паровыми двигателями.Это только пролетел несколько секунд.

Первые паровые машины приводились в действие нагретым углем и, как правило, слишком тяжело для полета.

Американец Сэмюэл Лэнгли изготовил авиамодель. которые приводились в действие паровыми двигателями. В 1896 году он успешно пилотировал беспилотный самолет с паровым двигателем, получивший название Aerodrome . Он пролетел около 1 мили, прежде чем выдохся. Затем он попытался построить полную размерный самолет Aerodrome A, с газовым двигателем.В 1903 г. разбился сразу после спуска с плавучего дома.

В 1903 году братья Райт летал, Flyer , с бензиновым двигателем мощностью 12 лошадиных сил. двигатель.

С 1903 года, года первого полета братьев Райт, до конца 1930-х гг. газовый поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным винтом был единственное средство, используемое для приведения в движение самолетов.

Это был Фрэнк Уиттл , британский пилот, который разработал и запатентовал первый турбореактивный двигатель в 1930 году.Двигатель Уиттла впервые успешно полетел в мае 1941 года. Этот двигатель имел многоступенчатый компрессор и систему внутреннего сгорания. камера, одноступенчатая турбина и сопло.

В то время, когда Уиттл работал в Англии, Ганс фон Охайн работал над подобным дизайном в Германии. Первый самолет, который успешно использовать газотурбинный двигатель был немецкий Heinkel He 178, август 1939 года. Это был первый в мире турбореактивный двигатель. полет.

General Electric построила первый американский реактивный двигатель для ВВС США Реактивный самолет . Опытный самолет XP-59A впервые поднялся в воздух в октябре 1942 года.

Типы реактивных двигателей

Основная идея турбореактивный двигатель это просто.Воздух забирается из отверстия в передней части двигателя сжимается до 3-12 раз от исходного давления в компрессоре. Топливо добавляется в воздух и сжигается в камере сгорания, чтобы повысить температуру жидкой смеси примерно до 1100-1300 ° F. Образующийся горячий воздух проходит через турбину, которая приводит в действие компрессор. Если турбина и компрессор эффективны, давление на выходе из турбины будет почти вдвое выше атмосферного давления, и это избыточное давление отправляется к соплу для создания высокоскоростного потока газа, создающего тягу.Существенного увеличения тяги можно добиться, если использовать форсаж. Это вторая камера сгорания, расположенная после турбины и перед сопло. Форсажная камера увеличивает температуру газа перед соплом. Результатом этого повышения температуры является повышение температуры примерно на 40 процентов. по тяге на взлете и гораздо больший процент на высоких скоростях, когда самолет в воздухе.

Турбореактивный двигатель является реактивным.В реактивном двигателе расширяющиеся газы сильно надавите на переднюю часть двигателя. Турбореактивный двигатель всасывает воздух и сжимает или сжимает его. Газы проходят через турбину и заставляют ее вращаться. Эти газы отскочить назад и выстрелить из задней части выхлопной трубы, толкая самолет вперед.

Изображение турбореактивного двигателя

А турбовинтовой двигатель это реактивный двигатель, прикрепленный к пропеллеру.Турбина на спина поворачивается горячими газами, и это вращает вал, который приводит в движение пропеллер. Некоторые небольшие авиалайнеры и транспортные самолеты оснащены турбовинтовыми двигателями.

Турбореактивный двигатель, как и турбореактивный, состоит из компрессора, камеры и турбины, давление воздуха и газа используется для запуска турбины, которая затем создает мощность для привода компрессора. По сравнению с турбореактивным двигателем, турбовинтовой двигатель имеет лучшую тяговую эффективность на скоростях полета ниже примерно 500 миль в час.Современные турбовинтовые двигатели оснащены гребными винтами, которые иметь меньший диаметр, но большее количество лопастей для эффективной работы на гораздо более высоких скоростях полета. Чтобы приспособиться к более высоким скоростям полета, лопасти имеют форму ятагана со стреловидными передними кромками на концах лопастей. Двигатели с такими гребными винтами называются пропеллеры .

Изображение турбовинтового двигателя

А турбовентиляторный двигатель имеет большой вентилятор спереди, который всасывает воздух.Большая часть воздуха обтекает двигатель снаружи, что делает его тише. и дает больше тяги на низких скоростях. Большинство современных авиалайнеров оснащены двигателями турбовентиляторными двигателями. В турбореактивном двигателе весь воздух, поступающий во впускное отверстие, проходит через газогенератор, состоящий из компрессора, камеры сгорания и турбина. В турбовентиляторном двигателе только часть поступающего воздуха попадает в камера сгорания. Остальное проходит через вентилятор или компрессор низкого давления, и выбрасывается непосредственно в виде «холодной» струи или смешивается с выхлопом газогенератора. для получения «горячей» струи.Целью такой системы байпаса является увеличение тяга без увеличения расхода топлива. Это достигается за счет увеличения общий массовый расход воздуха и снижение скорости при той же общей подаче энергии.

Изображение турбовентиляторного двигателя

Это еще одна разновидность газотурбинного двигателя, работающая как турбовинтовой. система.Он не управляет пропеллером. Вместо этого он обеспечивает питание вертолета. ротор. Турбовальный двигатель устроен так, чтобы скорость вертолета ротор не зависит от скорости вращения газогенератора. Это позволяет скорость ротора должна оставаться постоянной, даже если скорость генератора варьируется, чтобы регулировать количество производимой мощности.

Изображение турбовального двигателя

ПВРД — это Самый простой реактивный двигатель и не имеет движущихся частей.Скорость реактивного «тарана» или нагнетает воздух в двигатель. По сути, это турбореактивный двигатель, в котором вращающийся оборудование было опущено. Его применение ограничено тем, что его степень сжатия полностью зависит от скорости движения. ПВРД не развивает статического электричества. тяга и тяга вообще очень маленькая ниже скорости звука. Как следствие, ПВРД требует некоторой формы вспомогательного взлета, например другого самолета. Он использовался в основном в ракетных комплексах.Космические аппараты используют это тип струи.

Изображение ПВРД

К началу

Что такое аэронавтика? | Динамика полета | Самолеты | Двигатели | История полета | Что такое UEET?
Словарь | Веселье и игры | Образовательные ссылки | Урок Планы | Индекс сайта | Дом

Как работает двигатель внутреннего сгорания [простым языком]

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

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

Как работает?

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

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

Что означает «1,8-литровый»?

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

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

Характеристика «4-цилиндровый» означает количество цилиндров в движке

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

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

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

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

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

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

Клапаны

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

Наддув и турбонаддув

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

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

Принцип работы ДВС. Рабочие циклы двигателя внутреннего сгорания. —

Рассмотрим принцип устройства и работы двигателя внутреннего сгорания, а также его рабочие циклы.

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).

• Впуск. 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 дизеля

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.

Принцип работы многоцилиндровых двигателей

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).
Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

Диаграмма работы двигателя по схеме 1-2-4-3

Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

Двигатель внутреннего сгорания — устройство и принцип работы

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой силовой агрегат, который уже ни один десяток лет используется в разного рода транспортных средствах. В начале XX в. он заменил собой паровые двигатели. Но даже сегодня в XXI в. он остается очень актуальным. Рассмотрим, что такое устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания.

Определение

Двигатель имеет приставку «внутреннего сгорания» по одной простой причине. Дело в том, что топливо воспламеняется внутри рабочей камеры, а не внешне. Сгорая, топливо выделяет энергию, которая преобразуется в механическую работу для ее передачи остальным «органам» автомобиля.

Существуют разные виды двигателей, но большей популярностью пользуется поршневой. Данная разновидность мотора позволяет хранить топливо компактно, при этом много не затрачивать его при больших пробегах.

Устройство

Устройство ДВС включает в себя разнообразные системы с механизмами. Главными элементами мотора являются кривошипно-шатунный механизм (КШМ), который также состоит из нескольких элементов, блок цилиндров и его головка с ГРМ.

В процессе вращения коленвала КШМ помогает преобразовывать работу поршней. Энергия, сгорающая в цилиндрах, «запускает» поршни. Без функционирования механизма газораспределения невозможна работа этой системы. ГРМ помогает впускным и выпускным клапанам вовремя открываться. Они запускают рабочую смесь и выпускают отработанный газ.

Распределительные валы, из которых в разных количествах состоит ГРМ, обладают кулачками. Они, в свою очередь, толкают клапаны с возвратными пружинами. Если вспомогательная система функционирует правильно, то и все устройство двигателя внутреннего сгорания будет работать также.

Вспомогательная система состоит из других систем, каждая из которых имеет свое назначение. Подробнее о них будет информация дальше.

Внутренние системы

Охлаждение, питание и смазка — этими словами можно объяснять принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Без данных составляющих невозможно правильно функционировать мотору.

Первое время внутренние системы являлись механическими. Сегодня каждая из них содержит в себе долю «электроники». Двигатель работает более эффективно, если над ним ведется электронное управление. Системы же становятся «гибкими», за ними не нужен пристальный уход и бесконечное обслуживание.

Охлаждение

Когда в двигателе возникает процесс воспламенения, температура повышается до +2500 градусов (в камере). Соответственно, из-за высокой температуры есть риск перегрева поршней, цилиндров и остальных важных элементов. Это приводит, в конечном счете, к утере мощности, выгоранию масла и неполадкам в «движке». Чтобы ликвидировать излишнее тепло, была создана система охлаждения. Ее принцип работы заключается в том, что она с помощью жидкости (воздуха) отводит тепло принудительно.

Воздушная система в автомобилях не применяется. Ее используют в газонокосилках, либо мопедах. Что касается жидкостной системы, то она построена сложным образом, но при этом максимально эффективно отводит излишки тепла. Теплоносителем выступает «незамерзайка», т.е. антифризная жидкость, имеющая низкую температуру замерзания.

Канал для прохождения «незамерзайки» называется рубашкой охлаждения. Она соединена с радиатором с помощью патрубков. Радиатор принимает на себя тепловую массу и перенаправляет ее. В системе за ним находится вентилятор, помогающий быстрее пройти воздушным массам.

В процессе работы «движка» хладагент перемещается от насоса. Он же приходит в действие от коленчатого вала, либо электродвигателя. Для того, чтобы охлаждающая система могла создавать нужный режим температуры, контур охлаждения оснащают термостатом, соединенным с блоком управления.

Подача топлива

Система подачи топлива также подразделяется на виды: инжекторный и карбюраторный. Первый тип является самым востребованным. Инжекторная система подразделяется еще на несколько систем: подача (очистка) топлива, воздуха, дожигание и выпуск отработанного газа. Также подсистемы функционируют на сжигание и улавливание бензиновых паров.

Топливо из бака помогает «влить» электробензонасос, который включается при запуске ДВС. Горючее поступает к рампе с форсунками, проходя через топливный фильтр. Воздух, который наполняет цилиндры, и его количество регулируется дроссельной заслонкой. Она, в свою очередь, функционирует от электропривода, либо троса.

Шаговый электродвигатель осуществляет регулировку оборотов. Чтобы система работала слаженно, в электронный блок поступает информация с датчиков расхода воздуха, частоты и положения коленчатого вала и др.

Кроме распределенного впрыска есть система впрыска непосредственного. Это дорогостоящие агрегаты со сложным устройством. Сотрудниками фирмы «Митцубиси» удалось создать систему, которая получилась более сбалансированной. С ее помощью повысилась мощность «движка», а также улучшилась топливная экономичность.

Смазка

Смазочная система автомобиля защищает элементы от трения, а также не дает образоваться на деталях коррозии, смывает грязь и охлаждает полностью конструкцию. ДВС обычно оснащены комбинированным типом системы, где масло поставляется под давлением и разбрызгиванием.

Через горловину в поддон картера заливается масло в систему. В процессе функционирования «движка» насос с помощью маслозаборника всасывает смазку, после чего оно перенаправляется в основную магистраль.

Магистраль — это ответвленные каналы. Масло по ним переходит к подшипникам коленчатого вала, поршневой группе и т.д. Смазка льется из зазоров у подшипников, а потом начинается разбрызгивание (каплевидное и туманное). Затем масло поступает в поддон, смазывая привод ГРМ.

Смазочная система с сухим картером применима в отношении спортивных машин или тракторов. Масляная жидкость перекачивается в бак, оттуда подается в систему смазки. Подобная конструкция предотвращает перемещение жидкости во время резких движений.

Помимо всего перечисленного, смазочная система играет роль вентилирования от газов картера. Газы поступают через поршневые кольца, а затем комбинируются с парами воды и тем самым преобразуются в токсичные кислоты. Они провоцируют развитие коррозии. Именно поэтому их легче всего вывести в атмосферу.

ГРМ

ГРМ представляет собой газораспределительный механизм, главной функцией которого является своевременная подача смеси в цилиндры и выпуск из них продуктов горения. Чтобы ГРМ могла слаженно работать, для этого нужно на каждый цилиндр по одному впускному и выпускному клапану. У впускного клапана больше диаметр тарелки. Именно эта особенность улучшает наполняемость цилиндра.

В системе также есть распределительный вал, который запускается цепью или ремнем от коленчатого вала. Также он работает на закрытие и открытие клапанов.

Привод клапанов подразделяется на следующие разновидности:

 1. ОНV — распределительный вал находится в блоке цилиндров, но клапаны управляются с помощью штанги и доп.толкателей.

 2. ОНС — распределительный вал находится в головке, клапаны приводятся в действие рычажными толкателями.

 3. DОНС — два распределительных вала находятся в головке. Первый применяется для впускных, а второй, соответственно, для выпускных клапанов.

Открытие и закрытие клапанов происходит в определенные моменты, которые называются фазами. Отличное наполнение и очистка цилиндров обеспечиваются за счет грамотно подобранных цилиндров.

Выхлопная система

На мощность двигателя внутреннего сгорания сильно влияет выхлопная система. Помимо этого, она оказывает небольшое влияние на расход горючего и объема вредных выбросов. Каталитический нейтрализатор — это то, что помогает снизить содержание токсических веществ в газах. Нейтрализатор имеет окислительный и восстановительный катализаторы, способные углеводороды преобразовывать в водяной пар. Прибор ставят рядом с выпускным коллектором.

Нейтрализатор будет функционировать лучше в случае, когда ДВС начнет работу на воздушно-топливной смеси, соединенной в пропорции 14,7 к 1. Специальный датчик будет следить за уровнем воздуха в газах.

Классификация

Выяснив принцип работы двс, водитель может приступать к изучению классификации устройства. Каждый производитель старается его по-своему усовершенствовать. Кто-то пытается увеличить мощность, другие — уменьшить выход токсичных веществ в атмосферу, третьи — оптимизировать стоимость. Рассмотрим, какие на сегодняшний день существуют ДВС и по каким критериям их подразделяют.

Тип конструкции

Двигатели внутреннего сгорания подразделяются на виды по типу конструкции: роторные, поршневые и газовые турбины.

Как работает двигатель внутреннего сгорания роторного типа? На ротор действует давление газов, при этом мотор не имеет ГРМ. Его роль выполняют выпускные (впускные) окна в стенках корпуса по бокам.

Поршневой тип функционирует от поршня, который приводится в действие от сгорающих газов. Поршень толкает коленчатый вал. Что касается газовых турбин, то в ДВС газы на большой скорости влетают на лопатки турбины. Компрессор, установленный в моторе, в свою очередь, предназначается для нагнетания воздуха.

Тип топлива

ДВС функционирует за счет сжигания смеси воздуха с дизелем, газом либо бензином. Если водитель предпочитает газовое топливо, то в его качестве используется сочетание пропана и бутана, сжиженного газа, метана или водорода.

Рабочий цикл

Двигатель внутреннего сгорания имеет рабочий цикл. Он представляет собой последовательность процессов в цилиндрах, которые превращают топливную энергию в механическую.

Существует 2-х тактный и 4-х тактный цикл, каждый из которых работает по своему принципу. В первом случае впуск и сжатие происходят одновременно, а во втором — по четырем тактам (сжатие, впуск, выпуск, рабочий ход).

Нельзя выделить из этих двух ДВС лучший, поскольку 2-х тактный по рабочему циклу является более компактным, а 4-х тактный считается лучше по экономичности.

Работа ГРМ

ГРМ устанавливается по одной из четырех схем, описанных выше по тексту. Каждая компоновка влияет на работу «движка». Помимо этого, приводы клапанов подразделяются по способу регулировки зазоров. Их настройка проводится ручным методом. Для этого меняют в коромыслах винты, либо устанавливают гидрокомпенсаторы для авторегулировки.

Количество цилиндров

Существует одноцилиндровые моторы, которые функционируют не столь равномерно, но это не сильно сказывается на их работе в мопедах и мотоциклах. «Движок» для авто устроен по-другому, здесь требуется более высокая мощность и большой объем цилиндров. В легковые машины по большей части ставят моторы с 4-мя цилиндрами, а в грузовики: 6-ти или 8-ми цилиндровые двигатели. В элитные автомобили марки Ауди могут быть установлены 12-ти цилиндровые «движки».

Расположение цилиндров

Поршневые двигатели подразделяются по схемам блока цилиндров. Они могут быть представлены в виде разного рода конструкций. Их около 5 разновидностей. В зависимости от компоновки под капот мотор ставят под разными углами.

Создание рабочей смеси

Способ смесеобразования — еще один критерий, по которому классифицируются ДВС. Существует внешнее и внутреннее смесеобразование. Первый тип присутствует в карбюраторных моторах, а также в агрегатах с впрыском во впускной коллектор. Второй тип находится в дизельных «движках», а также в бензиновых, имеющих впрыск в камеру сгорания.

Принцип работы ДВС

Поняв, как работает двс, водителям стоит рассмотреть подробнее его принцип работы. Разберем работу двухтактного и четырехтактного двигателя.

Двигатель 2-х тактный

Газораспределительный механизм вместе с КШМ для двухтактного двигателя довольно сильно отличается от четырехтактного. В некоторых участках на цилиндрах вместо клапанов находятся небольшие отверстия, которые именуются как продувочные окна. В цилиндровой головке присутствуют свечи зажигания.

При наступлении первого такта поршень направляется от НМТ в ВМТ. Заполняя собой цилиндр, смесь поступает через впускное окошко. Выпускное окно, в свою очередь, остается открытым для выпуска остатков газов. Двигаясь, поршень создает окнам перекрытие, при этом смесь в этот момент сжимается. Около ВМТ возникает искра зажигания, запуская собой второй такт.

Под влиянием газового давления поршень смещается вниз. Начинается открытие впускного и выпускного окна. Через выпускное уходят отработанные газы, а через впускное поступает смесь.

Таким образом становится ясно, что 2-х тактный «движок» обладает высоким КПД. Рабочий цикл поршня совершает всего 2 хода, при этом коленвал делает единственный полный оборот. К недостаткам системы можно причислить тот момент, что часть ТПС растворяется с газами, что создает низкую топливную экономичность. При этом поршневые кольца довольно быстро подвергаются износу.

Двигатель 4-х тактный

Что касается четырехтактного устройства двс, то здесь работа строится немного по другому принципу. Поршень перемещается внутри цилиндра. Через шатун он соединен в коленвалом. Поднимаясь вверх, поршень остается в таком положении, которое называется верхней «мертвой точкой». Соответственно, после перемещения вниз он становится в положение нижней «мертвой точки» НМТ. Данный ход зовется «тактом». Таким образом, весь рабочий цикл состоит из 4-х тактов, последовательных друг за другом. Изучим каждый такт по отдельности.

 1. Впуск. При включении первого такта открывается впускной клапан. После этого поршень переход от ВМТ, а в цилиндр поступает смесь.

 2. Пройдя НМТ, поршень идет вверх, параллельно сжимая остаточные газы со смесью. Клапаны остаются закрытыми, при этом давление и температура газов возрастает. Свеча зажигания создает искру, помогающую воспламенить смесь.

 3. Смесь возгорается и в процессе горения толкает поршень вниз прямо от ВМТ, при этом клапаны по-прежнему остаются закрытыми.

 4. Выпускной клапан открывается только на выпуске, поршень движется наверх, одновременно толкая газы из цилиндра.

Что касается многоцилиндровых блоков, то в них одинаковые такты осуществляются в разном порядке. Если двигатель имеет 4-цилиндровый блок, то очередность его функционирования бывает в порядке 1-3-2-4. Иными словами, это означает, что впуск произойдет в первую очередь в 1, затем в 3, а потом 2 и 4 цилиндрах.

Плюсы и минусы

ДВС, как и любой тип двигателя, имеет свои преимущества и недостатки.

К плюсам относятся следующие особенности:

 1. Небольшой вес. Обычно такие устройства занимают мало места и имеют низкий вес.

 2. Высокая мощность. На сегодняшний день почти все ДВС обладают высоким значением лошадиных сил. Чем «сильнее» «движок», тем дороже он стоит и больше потребляет топлива.

 3. Есть возможность преодолеть большие расстояния. Эта проблема особо актуальна для тех, кто ездит в другие города ежедневно.

 4. Быстрая заправка. Сегодня заправки расположены повсеместно, поэтому автолюбителям не придется бояться за пустой бак. Заправка длится не более 10 минут.

 5. Простота эксплуатации. Большинство моторов, независимо от их типа, имеют схожую систему. Поэтому разобраться в работе двигателя сможет каждый водитель.

 6. Доступность. Сегодня автомобилем с ДВС никого не удивишь, они эксплуатируются повсеместно. На вторичном рынке их стоимость еще дешевле, так что каждый человек может позволить себе купить такое авто.

 7. Большой ресурс работы. Моторы, выпускаемые сегодня, способны функционировать ни один год подряд, а десятки лет. Возможно, кто-то скажет, что их надежность все же снижается, но это не исключает тот факт, что качество по-прежнему остается «на уровне».

Перечислив все преимущества ДВС, перейдем к недостаткам, которые, к сожалению, также встречаются у данного типа двигателя.

Минусы у ДВС следующие:

 1. Высокая степень выбросов в атмосферу во время езды автомобиля. Дело в том, что топливо не до конца сгорает, и в этом заключается главная проблема. Чтобы авто двигалось, требуется всего лишь 15% горючего, а все остальное уходит в воздух. Отработанный газ содержит множество вредных и токсичных веществ, а также тяжелых металлов.

 2. Требуется коробка переключения передач. Устройство обязательно, так как нужно, чтобы менялось передаточное число. Оно регулирует обороты двигателя, который перенаправляет энергию на колеса, а они вращаются либо быстро, либо медленно.

 3. Регулярная замена масла. Менять масло нужно каждые 10 000 км. Это нужно обязательно делать, так как жидкость загрязняется, а мелкие частицы грязи попадают в «движок».

 4. Высокая цена на топливо. Бензин и солярка с каждым годом возрастают в цене, соответственно, совсем скоро передвижение на авто с ДВС станет роскошью. Чтобы сэкономить на топливе, можно установить газовое оборудование, так как цена газа вдвое ниже остального горючего.

 5. Низкий КПД. Этот параметр наглядно показывает эффективность работы двигателя относительно вырабатываемой энергии. Показатель выражается в процентах. К примеру, электродвигатели имеют КПД около 95%, но в ДВС такие значения невозможны.

 6. Ограниченный ресурс дешевых моторов. Изготовители, выпускающие двигатели по низкой стоимости, используют некачественные детали. Они быстро изнашиваются и «выходят из строя». Но если водитель будет использовать смазку, а также вовремя менять расходные материалы, то «движок» прослужит дольше.

Таким образом, мы выяснили, что ДВС имеет как много преимуществ, так и много недостатков. Несмотря на это, он является одним из самых эффективных устройств на сегодняшний день.

Заключение

Двигатели, производимые сегодня, являются самыми лучшими, поскольку выгодно отличаются от своих предшественников. Сейчас у них нет конкурентов, и в ближайшее время не намечается. Возможно, в течение будущих 10 лет, будет придумано что-то более новое. Многим хотелось бы, чтобы ДВС эксплуатировались вечно, но их существование завершиться, как только в мире закончится нефть и придет эпоха электрических двигателей. Сейчас тенденция к этому уже давно идет вперед.

Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Motoran.ru

С момента изобретения первого мотора, работающего за счет горения топливной смеси прошло уже больше ста пятидесяти лет. Человечество продвинулось в техническом прогрессе, однако заменить двигатель внутреннего сгорания так и не удаётся. Этот тип силовой установки используется как привод на технике. За счет мотора работают мопеды, автомобили, трактора, и другие самоходные агрегаты.

За время эксплуатации, изобретено и применено к использованию больше десяти видов и типов моторов. Однако, принцип работы не поменялся. В сравнении с паровым агрегатом, который предшествовал установке, двигатель, преобразующий тепловую энергию сгорания в механическую работу, экономичней с большим коэффициентом полезного действия. Эти свойства, залог успеха мотора, который полтора века остаётся востребованным и пользуется популярностью.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания в разрезе

Особенность работы

Особенность, делающая мотор не похожим на другие установки, заключается в том, что работа двигателя внутреннего сгорания сопровождается воспламенением топливной смеси непосредственно в камере. Само пространство, где происходит горение, внутри установки, это легло в основу названия классификации моторов. В процессе сложной экзотермической реакции, когда исходная рабочая смесь превращается в продукты сгорания с выделением тепла, выполняется преобразование в механическую работу. Работа за счет теплового расширения, движущая сила, без которой было бы не возможно существование установки. Принцип завязан на давлении, газов в пространстве цилиндра.

Виды моторов

В процессе технического прогресса разрабатывались и испытывались виды агрегатов, в которых горючее сжигалось во внутреннем пространстве, не все доказали свою целесообразность. Выделены распространенные типы двигателей внутреннего сгорания:

Поршневая установка.

Составная часть агрегата выполнена в виде блока с вмонтированными внутрь цилиндрическими полостями. Часть цилиндра служит для сжигания горючего. Посредством поршня, кривошипа и шатуна происходит трансформация энергии горения в энергию вращения вала. В зависимости от того, как готовится горючая смесь, агрегаты делят:

• Карбюраторные. В таких установках, горючее готовится за счет карбюрации. Атмосферный воздух и топливо транспортируются в механизм в пропорции, после чего смешивается внутри установки. Готовая смесь подается в камеру и сжигается;
• Инжектор. В установку рабочая смесь подаётся при помощи распылителя. Впрыск осуществляется в коллектор и контролируется электроникой. По коллектору горючее поступает в камеру, где поджигается свечой;
• Дизель. Принцип коренным образом отличается от предыдущих оппонентов. Процесс протекает за счёт давления. В объём через распылитель впрыскивается порция топлива (солярка), температура воздуха выше температуры горения, горючее воспламеняется.

Поршневой мотор:

• Роторно-поршневой мотор. Преобразование энергии расширения газов в механическую работу происходит за счет оборотов ротора. Ротор представляет собой деталь специального профиля, на которую давят газы, заставляя совершать вращательные движения. Траектория движения ротора по камере объёмного вытеснения сложная, образована эпитрохоидой. Ротор выполняет функции: поршня, распределителя газов, вала.

Роторно-поршневой мотор:

• Газотурбинные моторы. Процесс выполняется за счёт преобразования тепла в работу. Непосредственное участие принимают лопатки ротора. Вращение деталей от потока газов передаётся на турбину.

Сегодня, поршневые моторы окончательно вытеснили остальные типы установок и заняли доминирующее положение в автомобильной отрасли. Процентное соотношение роторно-поршневых моторов мало, поскольку производством занимается только Mazda. К тому же выпуск установок ведётся в ограниченном количестве. Газотурбинные агрегаты так же не прижились, поскольку имели ряд недостатков для гражданского использования, основной, это повышенный расход топлива.

Классификация двигателей внутреннего сгорания так же возможна и по потребляемому горючему. Моторы используют: бензин, дизель, газ, комбинированное топливо.

Газотурбинный мотор:

Устройство

Несмотря на разнообразие установок, виды двигателей внутреннего сгорания компонуются из нескольких узлов. Совокупность компонентов размещается в корпусе агрегата. Чёткая и слаженная работа каждой составной части в отдельности, в совокупности представляет мотор единым неделимым организмом.

• Блок мотора.Блок цилиндров объёдиняет в себе полости цилиндрической формы, внутри которых происходит воспламенение, и сгорание топливовоздушной смеси. Горения приводит к тепловому расширению газов, а цилиндры мотора служат направляющей, не дающей тепловому потоку выйти за пределы нужных рамок;

Блок цилиндров мотора:

• Механизм кривошипов и шатунов мотора.Совокупность рычагов, посредством которых на коленчатый вал передается сила, заставляющая совершать вращательные движения;

Кривошипно-шатунный механизм мотора:

• Распределитель газа мотора.Приводит в движение клапана впуска и выпуска, способствует процессу газообмена. Выводит отработку из полости агрегата, наполняет её нужной порцией с целью продолжить работу механизма;

Газораспределительный механизм мотора:

• Подвод горючего в моторе.Служит для приготовления порции горючего в нужной пропорции с воздухом, передаёт эту порцию в полость посредством распыления или самотёком;

Карбюратор:

• Система воспламенения в моторе.Механизм поджигает поступившую порцию в полости камеры. Выполняется посредством свечи зажигания или свечи накаливания.

Свеча зажигания:

• Система вывода отработанных продуктов из мотора.Механизм предназначен для эффективного удаления сгоревших продуктов и излишков тепла.

Приёмная труба:

Запуск силовой установки внутреннего сгорания сопровождается подачей горючего в агрегат, в полости камеры объёмного вытеснения субстанция сгорает. Процесс сопровождается выделением тепла и увеличением объёма, что провоцирует перемещение поршня. Перемещаясь, деталь преобразует механическую работу в кручение коленчатого механизма.

По завершению действие повторяется снова, таким образом, не прерываясь ни на минуту. Процессы, в течении которых совершается работа установки:

• Такт.Перемещение поршня из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее положение и в обратном порядке. Такт считается одним перемещением в одну сторону.
• Цикл.Суммарное количество тактов, необходимое при совершении работы. Конструктивно, агрегаты в состоянии выполнять цикл за 2 (один оборот вала) или 4 (два оборота) такта.
• Рабочий процесс.Действие, подразумевающее: впуск смеси, сдавливание, окисление, рабочий ход, удаление. Рабочий процесс характерен как для двухтактных моторов, так и для четырёхтактных двигателей.

Двухтактный мотор

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания, использующего в качестве рабочего процесса два такта прост. Отличительная особенность мотора, выполнение двух тактов: сдавливание и рабочий ход. Такты впуска и очистки интегрированы в сдавливание и рабочий ход, поэтому вал проворачивается на 360° за рабочий процесс.

Выполняемый порядок таков:

1. Сдавливание.Поршень из крайнего нижнего положения уходит в крайнее верхнее положение. Перемещение создает разряжение под поршнем, благодаря чему через продувочные отверстия просачивается горючее. Дальнейшее перемещение провоцирует перекрытие отверстия впуска юбкой поршня и отверстий выпуска, выводящих отработку. Замкнутое пространство способствует росту напряжения. В крайней верхней точке заряд поджигается.
2. Расширение.Горение создает давление внутри камеры, заставляя посредством расширения газов перемещаться поршень в низ. Происходит поочередное открытие выпускных и продувочных окон. Напряжение в области днища провоцирует поступление горючего в цилиндрическую полость, одновременно очищая её от отработки.

Устройство агрегата на два такта исключает механизм распределяющий газы, что сказывается на качестве процесса обмена. Кроме того, невозможно исключить продувку, а это сильно увеличивает расход топлива, поскольку часть смеси выбрасывается наружу с отработанными газами.

Принцип работы двухтактного мотора:

Четырёхтактный мотор

Моторами, которые выполняют 4 такта работы двигателя внутреннего сгорания за рабочий процесс, оснащена используемая сегодня техника. В этих моторах, ввод и вывод горючего и отработки, выполняются отдельными тактами. Двигатели используют механизм распределения газов, что синхронизирует клапана и вал. Преимущество мотора на четыре такта, подача горючего в очищенную от отработанных газов камеру при закрытых клапанах, что исключает утечку топлива.

Порядок таков:

• Ввод.Перемещение поршня из крайнего верхнего положения в крайнее нижнее. Происходит разряжение в полости, что открывает клапана впуска. Горючее заходит в камеру объёмного вытеснения.
• Сдавливание.Перемещение поршня снизу вверх (крайние положения). Отверстия входа и выхода перекрыты, что способствует нарастанию давления в камере объёмного вытеснения.
• Рабочий ход.Смесь загорается, выделяется тепло, резкое увеличение объёма и рост силы, давящей на поршень. Движение последнего в крайнее нижнее положение.
• Очистка.Отверстия выпуска открыты, поршень перемещается снизу вверх. Избавление от отработки, очистка полости перед следующей порцией рабочей смеси.

Механический КПД двигателя внутреннего сгорания, с циклом на 4 такта ниже, в сравнении с агрегатом на 2 такта. Это обусловлено сложным устройством и наличием механизма распределения газов, который забирает часть энергии на себя.

Принцип работы четырёхтактного мотора:

Механизм искрообразования

Цель механизма, своевременное искрение в полости цилиндра мотора. Искра помогает воспламениться горючему и совершить агрегату рабочий ход. Механизм искрообразования, составная часть электрического оборудования автомобиля, куда входят:

• Источник хранения электрической энергии, аккумулятор. Источник, вырабатывающий электрическую энергию, генератор.
• Механическое или электрическое устройство, подающее электрическое напряжение в сеть автомобиля, его еще называют зажигание.
• Накопитель и преобразователь электрической энергии, трансформатор, или катушка. Механизм обеспечивает достаточный заряд на свечах мотора.
• Механизм распределения зажигания, или трамблёр. Устройство предназначено для распределения и своевременной подачи в нужный цилиндр электрического импульса на свечи зажигания.

Система зажигания:

Механизм впуска

Цель механизма, бесперебойное образование в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания автомобиля, нужного количества воздуха. Впоследствии, воздух смешивается с топливом, и всё это воспламеняется для рабочего процесса. Устаревшие, карбюраторные моторы для впуска использовали элемент для фильтрации воздуха и воздуховод. Современные установки укомплектованы:

• Механизм забора воздуха мотором.Деталь выполнена в виде патрубка, определённого профиля. Задача конструкции, подать в цилиндр как можно больше воздуха создав при этом меньшее сопротивление на входе. Всасывание воздушной массы происходит за счет разницы давлений при движении поршня в положение нижней мёртвой точки.
• Воздушный фильтрующий элемент мотора.Деталь применяется для очистки воздуха, попадающего в мотор. Работа элемента влияет на ресурс и работоспособность силовой установки. Фильтр относится к расходным материалам, и меняется через промежуток времени.
• Заслонка дросселя мотора.Перепускной механизм, находящийся во впускном коллекторе и регулирующий количество подаваемого в мотор воздуха. Деталь работает за счёт электроники, или механическим путём.
• Коллектор впуска мотора.Предназначение механизма, распределить количество воздуха равномерно по цилиндрам мотора. Процесс регулируется заслонками впуска и усилителями потока.

Система впуска:

Механизм питания

Назначение, бесперебойная подача горючего для последующего смешивания с воздухом и приготовлением гомогенной стехиометрической смеси. Механизм питания включает:

• Бак мотора.Ёмкость замкнутого типа, в которой хранится топливо (бензин, солярка). Бак оборудован устройством забора горючего (помпа) и устройством, заправляющим ёмкость (заливная горловина).
• Топливная проводка мотора.Патрубки, шланги, по которым транспортируется или перенаправляется топливо.
• Механизм, смешивающий горючее в моторе.Изначально силовые установки оборудовались карбюратором, в современных двигателях применяют инжектор. Задача, подать приготовленную смесь внутрь камеры сгорания.
• Блок управления.Назначение механизма, управлять смесеобразованием и впрыском. В установках, оборудованных инжектором, устройство синхронизирует работу для увеличения эффективности процесса.
• Помпа мотора.Устройство, создающее напряжение в топливном проводе мотора и способствующее движению горючей жидкости.
• Элемент фильтрации.Механизм очищает поступающее топливо от примесей и грязи, что увеличивает ресурс силовой установки.

Механизм питания:

Механизм смазки

Назначение механизма, обеспечить детали силовой установки необходимым количеством масла для создания на поверхностях защитной плёнки. Применение жидкости уменьшает воздействие силы трения в точках соприкосновения деталей, удаляет продукты износа, защищает агрегат от коррозии, уплотняет узлы и механизмы. Система смазки состоит:

• Поддон мотора.Ёмкость, в которой помещается, хранится и охлаждается смазочная жидкость. Для нормального функционирования мотора важно соблюдать требуемый уровень масла, поэтому поддоны укомплектованы щупом, для контроля.
• Масляная помпа мотора.Механизм, перекачивающий жидкость из поддона двигателя и направляющий масло к точкам, нуждающимся в смазке. Движение масла происходит по магистралям.
• Масляный фильтрующий элемент.Назначение детали, очистить масло от примесей и продуктов износа, которые циркулируют в моторе. Элемент меняют при каждой замене масла, поскольку работа влияет на износ механизма.
• Охладитель масла мотора.Назначение механизма, отбор излишков тепла, из системы смазки. Поскольку масло, отводит тепло от перегретых поверхностей, то само масло так же подвержено перегреву. Характерная особенность механизма смазки, обязательное использование, не зависимо, от того, какова модель двигателя внутреннего сгорания применяется. Происходит это по той причине, что на сегодня эффективней этого метода защиты мотора нет.

Система смазки:

Механизм выпуска

Механизм предназначен для отвода отработанных газов и уменьшения шума в процессе работы двигателя. Состоит из следующих компонентов:

• Коллектор выпуска мотора.Набор патрубков, выполненных из жаропрочного материала, поскольку они первыми соприкасаются с раскалёнными газами, выходящими из камеры сгорания. Коллектор гасит колебания и переправляет газы далее в трубу;
• Труба мотора.Приёмная труба предназначена для получения газов и транспортировки далее по системе. Материал, из которого выполнена деталь, обладает высокой стойкостью к температурам.
• Резонатор.Устройство, позволяющее разделить газы и снизить их скорость.
• Катализатор.Устройство очистки и нейтрализации газов.
• Глушитель мотора.Резервуар с вмонтированными перегородками, благодаря перенаправлению отработанных газов, позволяет снизить шум.

Система выпуска мотора:

Механизм охлаждения

На маломощных двигателях внутреннего сгорания применяется охлаждение мотора встречным потоком. Современные агрегаты, автомобильные, судовые, грузовые используют жидкостное охлаждение. Задача жидкости, забрать на себя часть избыточного тепла и снизить тепловую нагрузку на узлы и механизмы агрегата. Механизм охлаждения включает:

• Радиатор мотора.Задача устройства передать избыточное тепло от жидкости окружающей среде. Деталь включает в себя набор алюминиевых трубок с отводящими ребрами;
• Вентилятор мотора.Задача вентилятора, увеличить эффект от охлаждения за счёт принудительного обдува радиатора и отвода с его поверхности излишков тепла.
• Помпа мотора.Задача водяной помпы обеспечить циркуляцию охлаждающей жидкости по системе. Циркуляция проходит по малому кругу (пока двигатель не разогрет), после чего, клапан переключает движение жидкости на большой круг.
• Перепускной клапан мотора.Задача механизма, обеспечить переключение циркуляции жидкости с малого круга обращения на большой круг.

Система охлаждения мотора:

Несмотря на многочисленные попытки уйти от двигателя внутреннего сгорания, в ближайшем обозрим будущем, такой возможности не предвидится. Поэтому силовые установки данного типа еще долго будут радовать нас своей слаженной работой.

Принципы работы простейшего одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания

В этой статье будут рассмотрены принципы работы простейшего одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. Этот двигатель взят для простоты понятия физических процессов, для того чтобы понять, как работают все подобные двигатели. На самом деле всё намного сложнее каждый процесс имеет столько особенностей, что и у специалистов, хорошо знающих работу двигателя, часто возникают споры по многим вопросам. Но все бензиновые двигатели (двигатели с принудительным зажиганием) работают на основе принципов, впервые описанных немецким инженером Отто.

Двигатель нужен для обеспечения автомобиля (если это не стационарный двигатель) механической энергией. Двигатель создаёт эту энергию. Но из школьного курса физики известно, что энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно. Что же является источником механической энергии, вырабатываемой двигателем, какую энергию он преобразует в механическую? Источником энергии двигателя внутреннего сгорания является энергия межмолекулярных связей углеводородного топлива, сгорающего в цилиндрах двигателя. Во время сгорания углеводородного топлива происходит разрыв этих связей с большим выделением тепловой энергии, которую двигатель и преобразует в механическую энергию в форме вращательного движения.

Для химических реакций, происходящих при сгорании топлива, требуется окислитель. Для этого используется кислород, содержащийся в окружающем атмосферном воздухе. Воздух это смесь газов, кислорода в этой смеси приблизительно 21%. В цилиндрах двигателя сгорает смесь топлива с воздухом. В идеальном случае все молекулы углеводородов, поданные в цилиндр, сгорая, соединяются со всеми молекулами кислорода, поданными в цилиндр во время одного рабочего цикла. То есть после процесса сгорания в цилиндре двигателя не должно остаться не одной молекулы топлива, и не одной свободной молекулы кислорода.

Химические реакции, во время которых полностью используются все активные вещества, называются стехиометрическими. Во время стехиометрического процесса для полного сгорания всех молекул 1-го килограмма топлива необходимо использовать приблизительно 14,7 килограммов воздуха. Это идеальный процесс, но реально при работе двигателя на различных режимах обеспечить его достаточно трудно, тем более что на некоторых режимах двигатель будет работать устойчиво, только если смесь отличается от стехиометрической.

Разобравшись, откуда берётся механическая энергия, приступим к изучению принципов работы двигателя. Как уже было отмечено ранее, здесь будет рассматриваться работа четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Отто. Основным признаком цикла Отто можно назвать то, что перед воспламенением топливовоздушная смесь предварительно сжимается, а зажигание смеси происходит от постороннего источника – в современных двигателях только при помощи электрической искры.

За время становления и развития двигателя внутреннего сгорания было изобретено очень много различных конструкций и, разумеется, двигатель, работающий на принципах цикла Отто, был далеко не единственный. Из двигателей с возвратной поступательным движением поршня можно назвать двигатель, работающий по циклу Аткинсона, а из двигателей с круговым движением поршня наиболее известен роторно-поршневой двигатель Ванкеля. Существует большое количество вообще экзотических конструкций. Но все они не получили широкого практического применения. Более 99,9% используемых в настоящее время двигателей внутреннего сгорания работают по циклу Отто, (в данной статье сюда будут отнесены и дизельные двигатели) которые в свою очередь подразделяются на двигатели с электрическим воспламенением смеси и дизельные двигатели, с компрессионным воспламенением смеси.

Принципы работы таких двигателей и будут рассмотрены в этой статье.

И бензиновые и дизельные двигатели могут быть не только четырёхтактными, но и двухтактными. В настоящее время двухтактные двигатели на автомобиле не применяются, поэтому в данной главе они рассматриваться не будут.

Прежде чем рассматривать принципы работы двигателя рассмотрим, из каких основных деталей он состоит.

Основные детали простейшего ДВС

1. Цилиндр.
2. Поршень.
3. Камера сгорания.
4. Шатун.
5. Коленчатый вал.
6. Впускной канал.
7. Впускной клапан.
8. Впускной распределительный вал.
9. Выпускной канал.
10. Выпускной клапан.
11. Выпускной распределительный вал.
12. Свеча зажигания.
13. Топливная форсунка (не показана).
14. Маховик двигателя (не показан).

1. Цилиндр – основа двигателя, именно в нём происходит процесс сгорания топлива, цилиндр является направляющим элементом для движения поршня.

2. Поршень – деталь, перемещающаяся в цилиндре под воздействием расширяющихся газов или под воздействием кривошипно-шатунного механизма. Условно примем, что скользящее соединение, между поршнем и стенками цилиндра абсолютно герметично, то есть, ни какие газа не могут просочиться через это соединение.

3. Камера сгорания – пространство над поршнем, когда поршень находится в самой верхней точке своего хода (ВМТ).

4. Шатун – это стержень, передающий усилие от поршня к кривошипу коленчатого вала и, наоборот, от коленчатого вала к поршню.

5. Коленчатый вал – служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное, именно такое движение наиболее удобно для использования.

6. Впускной канал – канал, по которому топливовоздушная смесь поступает в цилиндр двигателя.

7. Впускной клапан – соединяет впускной канал с цилиндром двигателя. Условно принимаем, что в закрытом состоянии клапан полностью герметичен, а в открытом состоянии он не оказывает сопротивление проходу топливовоздушной смеси в цилиндр двигателя.

8. Впускной распределительный вал – открывает и закрывает впускной клапан в нужное время.

9. Выпускной канал – канал, по которому отработавшие газы выводятся из двигателя в атмосферу.

10. Выпускной клапан – соединяет выпускной канал с цилиндром двигателя. Условно принимаем, что в закрытом состоянии клапан полностью герметичен, а в открытом состоянии он не оказывает сопротивление проходу отработавших газов из цилиндра двигателя.

11. Выпускной распределительный вал – открывает и закрывает выпускной клапан в нужное время.

12. Свеча зажигания – служит для воспламенения сжатой топливовоздушной смеси в необходимое время.

13. Топливная форсунка – служит для распыления топлива в воздухе, поступающем в цилиндр двигателя.

14. Маховик двигателя – служит для необходимого перемещения поршня за счёт сил инерции во время всех тактов, кроме рабочего.

Далее придётся понять и запомнить довольно много специальных терминов, но сейчас упомянем, без полного объяснения, только некоторые.

1 — Верхняя мёртвая точка (ВМТ) – точка в которой поршень останавливается при изменении направления своего движения вверх цилиндра на движение вниз.

2 — Нижняя мёртвая точка (НМТ) – точка в которой поршень останавливается при изменении направления своего движения вниз цилиндра на движение вверх.

3 — Ход поршня – расстояние, проходимое поршнем при перемещении от ВМТ к НМТ или наоборот.

4 — Такт двигателя – перемещение поршня от одной мёртвой точки к другой. Во время каждого такта коленчатый вал двигателя совершает половину оборота (180?).

5 — Цикл – периодичное повторение четырёх тактов двигателя во время работы. Полный цикл двигателя состоит из четырёх тактов и совершается за два полных оборота коленчатого вала (720?).

Принципы работы простейшего одноцилиндрового четырёхтактного двигателя:

1 — Такт всасывания

(поступления топливовоздушной смеси в цилиндр).

Впускной клапан открыт.
Выпускной клапан закрыт.

Под воздействием внешнего усилия (стартёра двигателя, заводной ручки или инерции маховика), передаваемого поршню шатуном, поршень перемещается от ВМТ к НМТ. Поскольку соединение между поршнем и цилиндром полностью герметично, в пространстве над поршнем образуется пониженное давление (разрежение). Под воздействием атмосферного давления воздух через впускной канал, и открытый впускной клапан, начинает поступать в цилиндр двигателя. В это время топливная форсунка распыляет в поступающем воздухе необходимое количество топлива, в результате чего в цилиндр поступает горючая топливовоздушная смесь.

При достижении поршнем НМТ впускной клапан закрывается.

2 — Такт сжатия.

Оба клапана закрыты.

Под воздействием внешнего усилия поршень перемещается из НМТ к ВМТ. При этом в цилиндре происходит сжатие топливовоздушной смеси. По окончании такта сжатия, когда поршень встаёт в положении ВМТ, вся топливовоздушная смесь находится в сжатом состоянии в камере сгорания.

В это время свеча зажигания при помощи электрической искры воспламеняет сжатую топливовоздушную смесь. В дизельном двигателе в камеру сгорания при помощи топливной форсунки впрыскивается мелко распылённое топливо. В результате чего в обоих случаях происходит воспламенение смеси.

3 — Рабочий такт.

Оба клапана закрыты.

При сгорании топливовоздушной смеси в цилиндре резко поднимается температура и, главное, давление. Это давление равномерно давит во все стороны, но стенки камеры сгорания и цилиндра рассчитаны на это давления. А вод давление, оказываемое расширяющимися газами на поршень, днище которого является нижней частью камеры сгорания, заставляет поршень перемещаться вниз от ВМТ к НМТ. Это усилие через шатун передаётся на кривошип коленчатого вала, который преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение.

При достижении поршнем НМТ открывается выпускной клапан.

4 — Такт выпуска.

Впускной клапан закрыт.
Выпускной клапан закрыт.

Под воздействием внешнего усилия, передаваемого на поршень через шатун, поршень перемещается из положения НМТ в положение ВМТ. Во время этого перемещения поршень вытесняет из цилиндра отработавшие газы через открытый выпускной клапан в выпускной канал и далее в атмосферу.

И так, мы рассмотрели полный цикл двигателя, состоящий из четырех тактов. Далее этот цикл повторяется бесконечно, пока двигатель не будет выключен или не закончится бензин в баке автомобиля.

Наверное, Вы обратили внимание, что из четырёх тактов полезным является только один – рабочий такт. Именно во время этого такта вырабатывается необходимая энергия. Все другие такты являются вспомогательными. Возможно, такая конструкция может показаться не эффективной, но лучшего, по всем показателям, пока ничего не изобретено. Да, существуют двухтактные двигатели, в которых полный цикл осуществляется за один поворот коленчатого вала. Существует роторно-поршневой двигатель Ванкеля, в котором вообще нет деталей, совершающих возвратно-поступательное движение, но этим конструкциям, при некоторых преимуществах, присущи свои недостатки, поэтому двигатели, работающие по четырёхтактному циклу Отто, в настоящее время имеют практически монопольное распространение в мире. И какой-либо замены им, в обозримом будущем, реально не предвидится.

Дизельный двигатель.

Двигатель, изобретённый немецким изобретателем Рудольфом Дизелем, очень похож и по конструкции и принципам работы на двигатель, работающий на бензине, описанный ранее. Но есть одно существенное различие. В этом двигателе воспламенение топливовоздушной смеси происходит не при помощи электрической искры, а за счёт контакта топлива с горячим воздухом находящемся в цилиндре. Такое воспламенение рабочей смеси называется компрессионным зажиганием. А откуда в цилиндре взялся горячий воздух, где его подогрели? Разумеется, никто его нарочно не грел. Если Вам когда-либо приходилось накачивать ручным насосом шину велосипеда, или автомобиля, вы могли обратить внимание, что довольно быстро насос начинает нагреваться. И вообще из школьного курса физики известно, что при сжатии все газы нагреваются, а воздух есть ничто иное, как смесь газов. Сжатие воздуха в двигателе происходит очень быстро, поэтому к концу такта сжатия воздух, находящийся в цилиндре дизельного двигателя, имеет очень высокую температуру (700 ? 900?С).

Поскольку физический процесс немного отличается от описанного ранее бензинового двигателя, в конструкции дизельного двигателя имеются некоторые отличия. Главное отличие в более высокой степени сжатия. У дизельного двигателя отсутствует свеча зажигания, вместо неё непосредственно в головку блока цилиндров вставлена топливная форсунка, разумеется, во впускном канале топливная форсунка отсутствует. В отличие от бензинового двигателя, в цилиндры которого во время такта всасывания поступает смесь бензина с воздухом, цилиндры дизельного воздуха поступает чистый воздух. При достижении поршнем ВМТ во время такта сжатия, в камере сгорания дизельного двигателя находится сжатый воздух, имеющий высокую температуру. И в то время, когда в бензиновом двигателе происходит воспламенение смеси при помощи электрической свечи, в камеру сгорания дизельного двигателя под большим давлением впрыскивается мелко распылённое дизельное топливо. Соприкасаясь с горячим воздухом, находящимся в камере сгорания, топливо воспламеняется.

Запомните основные отличия дизельного двигателя от бензинового.

1 – Топливо в дизельном двигателе воспламеняется не при помощи электрической искры, а за счёт контакта топлива с воздухом, имеющим высокую температуру.

2 – Регулировка крутящего момента и мощности двигателя осуществляется за счёт изменения качества, а не количества топливовоздушной смеси, поэтому в дизельном двигателе отсутствует дроссельная заслонка, регулирующая количество поступающего в цилиндры двигателя воздуха. То есть крутящий момент изменяется количеством впрыскивания топлива без изменения объёма всасываемого воздуха.

Не путайте дизельный двигатель с современными бензиновыми двигателями, с непосредственным впрыском. В этих двигателях топливная форсунка перенесена из впускного канала на головку двигателя, но не вместо свечи зажигания, а установлена совместно с ней. В этом случае топливная форсунка впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр. Топливовоздушная смесь в таком двигателе воспламеняется не при помощи компрессионного зажигания, а при помощи электрической искры. А имеющаяся во впускном тракте дроссельная заслонка регулирует количество воздуха, поступающего в цилиндр.

Мы рассмотрели принципы работы простейшего одноцилиндрового двигателя, поняли, как возникает необходимая нам механическая энергия, но для простоты объяснения пришлось прибегнуть очень ко многим упрощениям. Например, клапаны открываются или закрываются не точно в ВМТ или НМТ. Свеча бензинового двигателя воспламеняет смесь или топливная форсунка дизельного двигателя нагнетает топливо в цилиндр не совсем точно при нахождении поршня в ВМТ. Да и двигатель, чаще всего имеет не один, а несколько цилиндров, от 1-го до 16, в автомобильной промышленности, а авиации или на флоте встречались двигатели, имеющие 64 цилиндра. Но основой любого двигателя является цилиндр.

Ранее были рассмотрены некоторые термины, имеющие отношение к цилиндру двигателя, теперь придётся их рассмотреть более подробно и познакомиться с некоторыми новыми.

1. Радиус кривошипа.

Расстояние между осями коренных и шатунных шеек коленчатого вала.
Коренными называются шейки коленчатого вала, в которых вал вращается в блоке цилиндров двигателя.
Шатунными называются шейки, к которым подсоединены шатуны поршней.
Для образования кривошипа ось коренных шеек смещена относительно оси шатунных шеек.
Радиус кривошипа является очень важным конструкционным параметром двигателя. Изменяя радиус кривошипа можно подобрать необходимое соотношение между крутящим моментом и максимальными оборотами двигателя, при неизменном объёме цилиндра.
(Обычно измеряется в миллиметрах)

2. Ход поршня:
Ход поршня, то есть расстояние между НМТ и ВМТ, равен удвоенной величине радиуса кривошипа.

3. Диаметр цилиндра:

Это диаметр внутреннего отверстия цилиндра. Условно принимаем, что диаметр поршня равен диаметру цилиндра.
(Обычно измеряется в миллиметрах)

4. Рабочий объём цилиндра:
Рабочим объёмом цилиндра называется объём, вытесняемый поршнем при перемещении от НМТ к ВМТ.
(Обычно измеряется в кубических сантиметрах (см?) или литрах.)
Рабочий объём цилиндра равен произведению хода поршня на площадь днища поршня.

5. Объём камеры сгорания.
Это объем пространства, находящегося над поршнем, во время нахождения поршня в ВМТ.
(Обычно измеряется в кубических сантиметрах.)
Камера сгорания большинства двигателей имеет сложную форму, поэтому определить её точный объём расчётным методом сложно. Для определения объёма камеры сгорания применяются различные методы прямого измерения.

6. Полный объём цилиндра.
Это сумма объёма камеры сгорания и рабочего объёма цилиндра.
(Обычно измеряется в кубических сантиметрах или литрах.)
Полный объём многоцилиндрового двигателя равен полному объёму одного цилиндра умноженному на количество цилиндров двигателя.

7. Степень сжатия.
Это соотношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания. Другими словами это соотношение объёма цилиндра в сумме с объёмом камеры сгорания, когда поршень находится НМТ к объёму пространства, расположенному над поршнем, когда поршень находится в положении ВМТ.
(Безразмерная единица)

8. Соотношение диаметра цилиндра к величине хода поршня:
Является очень важным параметром при конструировании двигателя внутреннего сгорания. Двигатели, в которых ход поршня больше диаметра цилиндра называются длиноходными, двигатели, в которых ход поршня меньше диаметра цилиндра, называются короткоходными.

Значение степени сжатия.

Степень сжатия это один из очень важных технических показателей двигателя внутреннего сгорания, поэтому рассмотрим его более подробно. В общем, повышение степени сжатия поднимает эффективность работы двигателя внутреннего сгорания, то есть при сгорании равного объёма топлива двигатель производит больше механической энергии. При повышенной степени сжатия молекулы топлива физически приближаются друг к другу. При этом топливовоздушная смесь имеет более высокую температуру, в результате чего достигается лучшее испарение частичек топлива и их более равномерное перемешивание с воздухом. Для каждого типа бензина имеется предельное значение степени сжатия. Чем выше октановое число бензина, тем выше степень сжатия, при которой может работать двигатель. При превышении допустимой степени сжатия и, соответственно температуры в камере сгорания, двигатель начинает работать с детонацией (самопроизвольное воспламенение смеси). Процесс детонации достаточно сложный, поэтому, на данном этапе, ограничимся пониманием, что причиной детонации является неправильное сгорание топливовоздушной смеси. При работе двигателя с детонацией резко уменьшается эффективность работы двигателя, и более того, возросшие ударные нагрузки могут привести к разрушению двигателя. Сильные стуки во время работы двигателя являются признаком детонации. Этот режим работы очень вреден для двигателя.

Современные электронные системы управления двигателем практически исключили работу двигателя с детонацией, но те, кому пришлось ездить на автомобилях с двигателями, не имеющих электронных систем управления, помнят, что режим детонации возникал довольно часто.

Раньше для повышения октанового числа бензина применялись специальные присадки на основе свинца. Применение этих присадок позволяло поднять степень сжатия до 12,5:1, но сейчас, в соответствии с законодательными нормами по охране окружающей среды, по причине того, что свинец наносит большой вред окружающей среде, применение присадок на основе свинца запрещено.

Степень сжатия современных бензиновых двигателей равна 10:1 ? 11:1. Величина степени сжатия может изменяться не только от качества предполагаемого к использованию бензина, но и от конструкции двигателя. Современные двигатели, имеющие систему управления двигателя с датчиком детонации, позволяют поднять степень сжатия до 13:1. Такие системы управления, регулируя угол опережения зажигания в каждом отдельном цилиндре, на основе информации, полученной от датчика детонации, позволяют двигателю работать на грани возникновения детонации, но не допускают её. Двигатели с непосредственным впрыском бензина в камеру сгорания из-за особенностей процессов, протекающих в цилиндре, тоже могут работать с повышенной степенью сжатия.

Поскольку воспламенение топлива в дизельных двигателях происходит за счёт нагрева воздуха, находящегося в цилиндре, степень сжатия дизельных двигателей выше, чем бензиновых. Степень сжатия дизельных двигателей лежит в диапазоне 14:1 ? 23:1.

Двигатели с принудительным нагнетанием воздуха в цилиндры (турбокомпрессор или механический нагнетатель), как бензиновые, так и дизельные, имеют более низкую степень сжатия по сравнению с атмосферными двигателями. Это вызвано тем, что перед началом такта сжатия в цилиндре находится большая масса воздуха (и топлива). Слишком высокое давление в цилиндре в конце такта сжатия может привести к разрушению двигателя.

Ранее отмечалось, что повышение степени сжатия явление, в целом, очень желательное, но в действительности всё несколько сложнее. Двигатель внутреннего сгорания, особенно автомобильный, постоянно работает на различных режимах скорости вращения и нагрузок. Научные исследования в данной области показали, что на некоторых режимах двигатель эффективней работает с более низкой степенью сжатия, а на других режимах степень сжатия может быть повышена без риска нанесения повреждений двигателю. Некоторые производители попытались создать двигатель с изменяемой во время работы степенью сжатия. Пионером в этой области, добившимся заметных результатов, был шведский производитель автомобилей SAAB. Работы в этом направлении проводились и другими производителями автомобилей. Но до настоящего времени серийные автомобили с изменяемой степенью сжатия на рынке отсутствуют. Очевидно, это будет следующим направлением повышения эффективности двигателя внутреннего сгорания.

Ранее были рассмотрены некоторые термины, определяющие геометрические показатели двигателя. Далее запомним некоторые термины, определяющие работу двигателя внутреннего сгорания, как простейшего одноцилиндрового, так более сложных двигателей.

1. Мощность двигателя. Измеряется в киловаттах (кВт) или в старых, для некоторых более привычных единицах измерения, лошадиных силах (л.с.)
2. Крутящий момент. Измеряется в ньютонах на метр (Н•м).
3. Удельная литровая мощность. Измеряется отношением максимальной мощности двигателя к рабочему объёму цилиндров двигателя (кВт/литр)
4. Удельная весовая мощность. Измеряется отношением максимальной мощности двигателя к весу двигателя (кВт/Кг).
5. Топливная эффективность. Измеряется массой топлива, которое необходимо потратить на выработку мощности в один киловатт в течение часа (гр/кВт*час)
6. Скорость вращения. В автомобилестроении, как и во многих других областях техники, скорость (частота) вращения коленчатого вала измеряется в оборотах в минуту (об/мин).

За прошедшие более чем сто лет с момента изобретения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) количество его конструкций было столь велико, что их не только описать невозможно, их просто никто даже перечислить не сможет, да и задачи такой, в общем, нет. Четко понимая общие принципы работы ДВС (кратко описанные в данной статье), можно разобраться в любой конструкции.

Е.Н. Жарцов

Принцип работы ДВС современного типа простыми словами

Современные двигатели работают по достаточно простой схеме, которая была изобретена целый век назад. Единственное, что подверглось сильному изменению после производства первого двигателя внутреннего сгорания, это система питания. С карбюраторов и прочих не слишком эффективных средств подачи топлива промышленность перешла на инжектор для бензиновых двигателей. Дизельные агрегаты обладают отдельным типом впрыска через систему с повышенным давлением. Все последние разработки в технологиях работы ДВС являются мелочными дополнениями к уже известной конструкции, которые призваны обеспечить либо автоматическую регулировку определенных параметров работы, либо определенную экономию топлива.

Тем не менее, суть двигателя остается прежней. По части работы двигателя внутреннего сгорания сегодня мы обсудим отдельно службу бензинового и дизельного силового агрегата, а также обсудим некоторые особенности использования бензинового двигателя в гибридных устройствах. Также затронем тему турбины в различных агрегатах, ее типов и смысла использования. Ознакомившись со всеми тонкостями работы современных силовых агрегатов внутреннего сгорания, вы поймете, что нынешние ДВС фактически ничем не отличаются от классических устройств.

Содержание

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания — тонкости работы

Двигатель на бензиновом топливе представляет собою классический вариант силового агрегата, который может работать только на очищенном и качественном бензине, производимом из нефти. Современные двигатели работают только на бензине с октановым числом 95 или даже 98. Залив в хороший агрегат бензин плохого качества, вы можете приобрести массу проблем.

Топливо подается в агрегат с помощью бензонасоса, а количество подачи регулируется специальной системой впрыска. Инжекторы обладают тонкими форсунками, которые распыляют топливо в системе, позволяя его полностью сжечь в камерах сгорания. После подачи топлива по трубке на систему инжектора происходят следующие процессы:

• инжектор распыляет бензин, превращая его в облако пара, а также смешивает получившиеся частицы с воздухом;
• смесь бензина и кислорода попадает дальше в камеру сгорания, где в верхней части поджигается свечей зажигания;
• подожженный бензин быстро воспламеняется, формируя определенной мощности взрыв с конкретным давлением и усилием;
• камера сгорания исключительно герметична, потому сила этого взрыва направляется на рабочую плоскость поршня;
• от мощности удара поршень опускается вниз и приводит в движение коленчатый вал, на котором закреплены другие поршни;
• с помощью неоднократного повторения такого процесса происходит постоянное вращение двигателя.

Если топливо не распыляется должным образом, поскольку форсунки забиты или поломаны, один из цилиндров не будет давать нужной мощности, поскольку топливо не сможет поджигаться и нормально выполнять свои функции. В таком случае двигатель теряет мощность и значительно увеличивает расход. Также в таком агрегате крайне важна фильтрация воздуха.

Турбина в бензиновых двигателях представляет собой механизм усиленной подачи воздуха, за счет чего на определенных режимах работы увеличивается мощность агрегата без увеличения потребления топлива. Интенсивная подача воздуха с разными значениями позволяет компаниям достигать невероятных технических характеристик вполне стандартных бензиновых агрегатов.

Дизельный силовой агрегат — второй тип ДВС

Еще один важный тип двигателя, который стал прекрасной альтернативой бензиновому агрегату в обыденной и коммерческой эксплуатации, — это дизельный силовой агрегат. Его стандартными преимуществами считается менее активный расход топлива и очень ощутимая тяга. Такие выгоды дают возможность полностью переформатировать стиль поездки, изменить привычки управления автомобилем.

Дизельный силовой агрегат подает топливо также через форсунки со значительным распылением. Это требует высокой чистоты дизельного топлива и значительной безопасности работы системы подачи топлива, поскольку жидкость подается на форсунки в достаточно большом давлении. Принцип работы агрегата несколько отличается от бензинового:

• топливо подается на распыление в гораздо большем давлении, оно прогревается еще до входа в камеры сгорания;
• под воздействием значительного давления поршней в камерах сгорания топливо самовоспламеняется;
• создаваемая при этом энергия производит толчок поршня в нижнее положение, выводя при этом другие поршни вверх;
• для работы двигателя требуется меньше топлива, а вот подача воздуха имеет большое значение;
• по данной причине в дизельных двигателях практически всегда присутствует турбина, распространены только турбодизели;
• агрегат создает очень завидную мощность поршней, потому даже на низких оборотах он обладает большой тягой.

Определенная специфика работы дизельного двигателя вызывает и некоторые особенности его эксплуатации. В частности, водителю придется научиться раньше переключать передачи, довольствоваться низкими оборотами и контролировать тягу машины. Современные турбодизели потребляют на 15-20 процентов меньше топлива на ту самую мощность, чем бензиновые агрегаты.

Объемистые и тяговитые дизельные двигатели в промышленности могут работать не только на продуктах нефтеобработки. Многие агрегаты приспособлены даже на сжигание сырой нефти, а также принимают в качестве топлива природные биомасла, которые воспламеняются при сильном давлении. Это может стать одним из будущих перспективных моментов автомобилестроения.

Бензиновый гибридный двигатель — электричество в моде

Не так давно на рынок начали поступать гибридные автомобили. Это машины, у которых силовой агрегат состоит из двух частей. Первая часть не отличается от стандартных бензиновых агрегатов, но зачастую не столь объемистая и мощная. А вторая часть представлена электродвигателями в разных количествах и расположениях.

Батареи для электродвигателя оснащены отдельным генератором, который заряжается от работы бензинового агрегата. Также энергия берется из рекуперации энергии торможения и прочих процессов, которые обычно теряются в стандартном исполнении. Гибрид работает по следующей схеме:

• в стандартных ситуациях городской поездки используются только электромоторы, вы ведете электромобиль;
• когда энергия батарей на исходе, в дело включается бензиновый двигатель, нагнетающий запас в аккумуляторах;
• также при резком нажатии на педаль газа включаются сразу все двигатели, давая огромную энергию;
• при полной разрядке батарей ДВС продолжает работать и весьма экономично везет вас в нужном направлении;
• у некоторых гибридных автомобилей есть выход для зарядки батарей от обычной электрической сети.

Такие технологии являются дыханием будущего, поскольку экономия на гибридных автомобилях ощутима. Большой внедорожник с такой установкой может затрачивать всего 5-6 литров топлива, независимо от выбранного режима поездки. Хороший двигатель внутреннего сгорания обеспечивает быструю зарядку батарей.

Сегодня активно развивается применение гибридных установок на основе дизельного двигателя. В таком случае расход опускается до невероятных 2-3 литров на 100 километров. Впрочем, технологии гибридного использования знают и расход в 1 литр на 100 километров, который является эталонным для современных производителей автомобилей. Предлагаем изучить принцип работы гибридного двигателя на следующем видео:

Подводим итоги

Сегодня покупатель автомобилей имеет большой выбор технологий, которые для него будут оптимальными во всех отношениях. Подобрать лучшее решение будет непросто, поскольку производители расписывают преимущества своих предложений в самых неожиданных аспектах. Иногда правильно преподнесенная технология кажется нам самым важным элементом автомобиля, но на самом деле не занимает и части технического потенциала транспорта.

Потому многие покупатели просто становятся жертвами рекламного влияния, покупая те или иные технологии и оплачивая их в полной мере. Сегодня лучше отказаться от рекламы при выборе типа машины. Положитесь на собственные впечатления и ощущения, на решения, которые вам нравятся больше всего. В каждом типе двигателя и силовой установки есть свои преимущества и недостатки. Расскажите о главных преимуществах двигателя в вашем автомобиле.

Двигатель внутреннего сгорания | Физика

Двигатель внутреннего сгорания был изобретен в 1860 г. французским механиком Э. Ленуаром. Свое название он получил из-за того, что топливо в нем сжигалось не снаружи, а внутри цилиндра двигателя. Аппарат Ленуара имел несовершенную конструкцию, низкий КПД (около 3 %) и через несколько лет был вытеснен более совершенными двигателями.

Наибольшее распространение среди них получил четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, сконструированный в 1878 г. немецким изобретателем Н. Отто. Каждый рабочий цикл этого двигателя включал в себя четыре такта: впуск горючей смеси, ее сжатие, рабочий ход и выпуск продуктов сгорания. Отсюда и название двигателя — четырехтактный.

Двигатели Ленуара и Отто работали на смеси воздуха со светильным газом. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания был создан в 1885 г. немецким изобретателем Г. Даймлером. Примерно в это же время бензиновый двигатель был разработан и О. С. Костовичем в России. Горючая смесь (смесь бензина с воздухом) приготовлялась в этом двигателе с помощью специального устройства, называемого карбюратором.

Современный четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания изображен на рисунке 88. Поршни, находящиеся внутри цилиндров двигателя, соединены с коленчатым валом 1. На этом валу укреплен тяжелый маховик 2. В верхней части каждого цилиндра имеется два клапана: один из них называется впускным, другой — выпускным. Через первый из них горючая смесь попадает в цилиндр, а через второй продукты сгорания топлива уходят наружу.

Принцип действия одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания иллюстрирует рисунок 89.

1-й    такт — впуск. Открывается клапан 1. Клапан 2 закрыт. Движущийся вниз поршень 3 засасывает в цилиндр горючую смесь.
2-й    такт — сжатие. Оба клапана закрыты. Движущийся вверх поршень сжимает горючую смесь. Смесь при сжатии нагревается.
3-й    такт — рабочий ход. Оба клапана закрыты. Когда поршень оказывается в верхнем положении, смесь поджигается электрической искрой свечи 4. В результате сгорания смеси образуются раскаленные газы, давление которых составляет 3—6 МПа, а температура достигает 1600—2200 °С. Сила давления этих газов толкает поршень вниз. Движение поршня передается коленчатому валу с маховиком. Получив сильный толчок, маховик будет вращаться дальше по инерции, обеспечивая тем самым перемещение поршня и при последующих тактах.
4-й    такт — выпуск. Открывается клапан 2. Клапан 1 закрыт. Поршень движется вверх. Продукты сгорания топлива уходят из цилиндра и через глушитель (на рисунке не показан) выбрасываются в атмосферу.

Мы видим, что в одноцилиндровом двигателе полезная работа совершается лишь во время третьего такта. В четырехцилиндровом двигателе (см. рис. 88) поршни укреплены таким образом, что во время каждого из четырех тактов один из них находится в стадии рабочего хода. Благодаря этому коленчатый вал получает энергию в 4 раза чаще. При этом увеличивается мощность двигателя и в лучшей степени обеспечивается равномерность вращения вала.

Частота вращения вала у большинства двигателей внутреннего сгорания лежит в пределах от 3000 до 7000 оборотов в минуту, а в некоторых случаях достигает 15 000 оборотов в минуту и более.

В 1897 г. немецкий инженер Р. Дизель сконструировал двигатель внутреннего сгорания, в котором сжималась не горючая смесь, а воздух. В процессе этого сжатия температура воздуха поднималась настолько, что при попадании в него топлива оно самовозгоралось. Специального устройства для воспламенения топлива в этом двигателе уже не требовалось; не нужен был и карбюратор. Новые двигатели стали называть дизелями.

Двигатели Дизеля являются наиболее экономичными тепловыми двигателями: они работают на дешевых видах топлива и имеют КПД 31—44 % (в то время как КПД карбюраторных двигателей составляет обычно 25-30 %). В настоящее время они применяются на тракторах, тепловозах, теплоходах, танках, грузовиках, передвижных электростанциях.

Судьба самого изобретателя нового двигателя оказалась трагической. 29 сентября 1913 г. он сел на пароход, отправлявшийся в Лондон. Наутро его в каюте не нашли. Талантливый инженер бесследно исчез. Считается, что он покончил с собой, бросившись ночью в воды Ла-Манша.

Изобретение двигателя внутреннего сгорания сыграло огромную роль в автомобилестроении. Первый автомобиль с бензиновым двигателем внутреннего сгорания был создан в 1886 г. Г. Даймлером. Одновременно с этим Даймлер запатентовал установку своего двигателя на моторной лодке и мотоцикле. В том же году, но чуть позже появился трехколесный автомобиль К- Бенца. Громоздкие и трудноуправляемые паровые автомобили стали вытесняться новыми машинами. Последующие годы явились началом промышленного производства автомобилей.
В 1892 г. свой первый автомобиль построил Г. Форд (США). Через 11 лет его автомобили (рис. 90) были запущены в массовое производство.

В 1908 г. автомобили начали производить на Русско-Балтийском заводе в Риге. Один из первых русских автомобилей «Руссо-Балт» показан на рисунке 91.

Важную роль в развитии и распространении нового вида транспорта сыграли автомобильные гонки, которые стали устраиваться с 1894 г. В первой из них средняя скорость автомобилей составляла лишь 24 км/ч. Однако уже через пять лет она достигла 70 км/ч, а еще через пять лет— 100 км/ч.

После 1900 г. началось производство специальных гоночных автомобилей. С каждым годом их скорость возрастала. В 60-х гг. скорость автомобилей с поршневым двигателем превысила 600 км/ч, а после установки на автомобиле газотурбинного двигателя она перевалила за 900 км/ч. Наконец, в 1997 г. Э. Грин (Великобритания) на своем ракетном автомобиле «Траст SSC» достиг скорости 1227,985 км/ч, что превысило скорость звука в воздухе!

1. Опишите принцип действия четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Из каких тактов состоит каждый его рабочий цикл? 2. Какую роль в двигателе играет маховик? 3. Чем отличается дизельный двигатель внутреннего сгорания от карбюраторного? 4. Кто создал первые автомобили с двигателем внутреннего сгорания?

Integrated Publishing — Ваш источник военных спецификаций и образовательных публикаций

Integrated Publishing — Ваш источник военных спецификаций и образовательных публикаций

Администрация — Навыки, процедуры, обязанности военнослужащих и т. Д.

Продвижение — Военное продвижение по службе книги и др.

Аэрограф / Метеорология — Метеорология основы, физика атмосферы, атмосферные явления и др.
Руководство по аэрографии и метеорологии ВМФ

Автомобили / Механика — Руководства по техническому обслуживанию автомобилей, механика дизельных и бензиновых двигателей, руководства по автомобильным запчастям, руководства по запчастям дизельных двигателей, руководства по запчастям для бензиновых двигателей и т. Д.
Автомобильные аксессуары | Перевозчик, Персонал | Дизельные генераторы | Механика двигателя | Фильтры | Пожарные машины и оборудование | Топливные насосы и хранилище | Газотурбинные генераторы | Генераторы | Обогреватели | HMMWV (Хаммер / Хаммер) | и т.п…

Авиация — Принципы полета, авиастроение, авиационная техника, авиационные силовые установки, руководства по авиационным деталям, руководства по деталям самолетов и т. д.
Руководства по авиации ВМФ | Авиационные аксессуары | Общее техническое обслуживание авиации | Руководства по эксплуатации вертолетов AH-Apache | Руководства по эксплуатации вертолетов серии CH | Руководства по эксплуатации вертолетов Chinook | и т.д …

Боевой — Служебная винтовка, пистолет меткая стрельба, боевые маневры, органическое вспомогательное оружие и т. д.
Химико-биологические, маски и оборудование | Одежда и индивидуальное снаряжение | Инженерная машина | и т.д …

Строительство — Техническое администрирование, планирование, оценка, календарное планирование, планирование проекта, бетон, кладка, тяжелые строительство и др.
Руководства по строительству военно-морского флота | Агрегат | Асфальт | Битуминозный распределитель кузова | Мосты | Ведро, раскладушка | Бульдозеры | Компрессоры | Обработчик контейнеров | Дробилка | Самосвалы | Земляные двигатели | Экскаваторы | и т.п…

Дайвинг — Руководства по дайвингу и утилизации разного оборудования.

Чертежник — Основы, приемы, составление проекций, эскизов и др.

Электроника — Руководства по обслуживанию электроники для базового ремонта и основ. Руководства по компьютерным компонентам, руководства по электронным компонентам, руководства по электрическим компонентам и т. Д.
Кондиционер | Усилители | Антенны и мачты | Аудио | Аккумуляторы | Компьютерное оборудование | Электротехника (NEETS) (самая популярная) | Техник по электронике | Электрооборудование | Электронное общее испытательное оборудование | Электронные счетчики | и т.п…

Инженерное дело — Основы и приемы черчения, черчение проекций и эскизов, деревянное и легкое каркасное строительство и др.
Военно-морское дело | Программа исследования прибрежных заливных отверстий в армии | так далее…

Еда и кулинария — Руководства по рецептам и оборудованию для приготовления пищи.

Логистика — Логистические данные для миллионов различных деталей.

Математика — Арифметика, элементарная алгебра, предварительное исчисление, введение в вероятность и т. д.

Медицинские книги — Анатомия, физиология, пациент уход, оборудование для оказания первой помощи, аптека, токсикология и др.
Медицинские руководства военно-морского флота | Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний

MIL-SPEC — Государственные стандарты MIL и другие сопутствующие материалы

Музыка — мажор и минор масштабные действия, диатонические и недиатонические мелодии, ритм биения, пр.

Ядерные основы — Теории ядерной энергии, химия, физика и др.
Справочники DOE

Фотография и журналистика — Теория света, оптические принципы, светочувствительные материалы, фотографические фильтры, копия редактирование, написание статей и т. д.
Руководства по фотографии и журналистике военно-морского флота | Армейская фотография Полиграфия и пособия по журналистике

Религия — Основные религии мира, функции поддержки поклонения, венчания в часовне и т. д.

Как работает 4-тактный бензиновый двигатель или цикл искрового зажигания?

Разъяснение принципа действия и рабочего цикла бензинового двигателя:

Что такое двигатель?

Прежде чем узнать, как работает бензиновый двигатель, давайте сначала разберемся, что такое двигатель.Это характерно как для бензиновых, так и для дизельных двигателей. Двигатель — это машина, вырабатывающая энергию, которая преобразует потенциальную энергию топлива в тепловую, а затем в движение. Он производит энергию, а также работает от своей собственной энергии.

Двигатель вырабатывает свою мощность за счет сжигания топлива в процессе саморегулируемого и управляемого «сгорания» . Процесс сгорания включает в себя множество подпроцессов, которые эффективно сжигают топливо и приводят к плавной работе двигателя.

Эти процессы включают:

1. Всасывание воздуха (также известное как дыхание или аспирация).
2. Смешивание топлива с воздухом после превращения жидкого топлива в сильно распыленную / туманную форму.
3. Воспламенение топливовоздушной смеси искрой (бензиновый двигатель) или самовоспламенением после повышения температуры воздуха путем его сжатия (дизельный двигатель).
4. Сжигание сильно распыленных частиц топлива, приводящее к выделению / выбросу тепловой энергии.

Как работает двигатель?

Двигатель преобразует тепловую энергию в кинетическую энергию в форме «возвратно-поступательного движения , ». Расширение нагретых газов и их силы действуют на поршни двигателя. Газы толкают поршни вниз, что приводит к возвратно-поступательному движению поршней.

Это движение поршня позволяет коленчатому валу вращаться. Таким образом, он, наконец, преобразует возвратно-поступательное движение в « Вращательное движение » и переходит на колеса.

Работа / Принцип работы двигателя:

Обычный двигатель внутреннего сгорания работает по двум основным принципам:

1. Цикл Отто и
2. Дизельный цикл

Что такое «цикл Отто»? Как работает бензиновый двигатель?

также известен как четырехтактный цикл искрового зажигания . Он был назван в честь немецкого инженера Николауса Отто , который изобрел, разработал и запатентовал первый четырехтактный бензиновый двигатель.Четырехтактный бензиновый двигатель работает по следующему циклу, который включает —

1. Ход всасывания — При движении поршней вниз и открытии впускного клапана происходит всасывание топливовоздушной смеси.

2. Ход сжатия — При закрытии впускного клапана он закрывает область над поршнем. Поршень движется вверх, что приводит к сжатию топливовоздушной смеси в ограниченном пространстве.

Процесс сгорания — На этом этапе свеча зажигания зажигает искру, что приводит к мгновенному горению бензина, вызывающему взрыв.Это вызывает выделение тепла, которое генерирует расширяющие силы, известные как мощность.

3. Рабочий ход — Кроме того, эти силы снова толкают поршни вниз, вызывая их возвратно-поступательное движение.

4. Ход выхлопа — По пути вверх поршни проталкивают выхлопные газы над собой через выпускной клапан, который открывается во время такта выпуска.

Таким образом, этот цикл повторяется до тех пор, пока двигатель не будет выключен, что приведет к продолжению его работы.

Смотрите анимацию работы 4-тактного бензинового двигателя здесь:

В бензиновом двигателе более раннего поколения для подачи бензина в двигатель использовался карбюратор. В бензиновых двигателях нового поколения используется сложная технология «впрыска топлива» (как и в дизельных двигателях) с «системой управления двигателем» для повышения производительности и снижения выбросов. Тем не менее, он по-прежнему использует свечу зажигания для зажигания бензина, как это было в бензиновых двигателях более раннего поколения.

Продолжайте читать: Принцип работы и принцип действия дизельного двигателя >>

О компании CarBikeTech

CarBikeTech — технический блог. Его члены имеют опыт работы в автомобильной сфере более 20 лет. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.

Посмотреть все сообщения CarBikeTech

Современный двигатель внутреннего сгорания

Джоаб Камарена

Представлено как курсовая работа для Ph340, Стэнфордский университет, осень 2015 г.

Введение

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — вот что движет большинство автомобилей сегодня и существует уже много лет.ICE имеет подвергся многочисленным изменениям исключительно с целью улучшения выходная мощность и минимизация потерь энергии. Как работает процесс что есть впуск через отверстия портов, который толкает поршень вниз начало его цикла сжатия и декомпрессии, с энергией от этого передается на коленчатый вал, позволяя движение автомобиль. Более распространенный двигатель внутреннего сгорания основан на четырех ход поршня для завершения своего цикла и высвобождения энергии для перемещения транспортное средство.[1-3]

Как это работает

В этом цикле четыре этапа: 1) прием, 2) компрессия, 3) сгорание и рабочий ход, и, наконец, 4) выхлоп (Рисунок 1). Вот как это работает:

1. Впуск: Топливо-воздушная смесь входит в цилиндр, когда поршень опускается и впускной открывается.

2. Сжатие: При закрытии на впуске топливно-воздушная смесь увеличивается по давлению и температура, поскольку поршень сжимает газ, перемещая вверх.

3. Горение и удар: Энергия высвобождается в результате реакции горения, вызванной зажигание свечи зажигания, воспламеняющей топливно-воздушную смесь и доводит до высокой температуры. По мере увеличения смеси по температуре и давлению он давит на поршень, следовательно, вызывая рабочий ход, который вращает коленчатый вал.

4. Выхлоп: Побочные продукты, образующиеся затем реакция горения выпускается через выхлоп трубу, и цикл повторяется, когда впускное отверстие открывается и выпускается клапан закрывается.[2,3]

Энергетический анализ

Хотя это обычно используемый двигатель в транспортных средствах сегодня это не значит, что он самый эффективный. Горение неэффективность измеряет часть энергии, которая не используется из топливо. Установлено, что тепловые потери теплоносителя и тепловые потери энергии выхлопных газов являются самыми большими источниками тепловых потерь, что способствует отсутствию оборота энергии. Постоянно утверждается, что Второй закон Термодинамика не позволяет всем двигателям достигать максимальной температуры. эффективность, но это не означает, что мы не можем улучшить коэффициент конверсии энергии.Постоянные инновации и модернизация внутреннего сгорания двигатель позволили улучшить преобразование энергии топлива. [4]

Заключение

Знать, как работает двигатель внутреннего сгорания и в чем заключается его неэффективность, правильная технология и дизайн двигатель внутреннего сгорания позволит нам лучше использовать энергию в топливе. Хотя цены на газ постоянно колеблются, наиболее вероятной тенденцией в будущем будет повышение цен на газ, что только заставит двигаться к разработке высокоэффективных автомобилей сильнее.Это возможно даже при постоянном диалоге о отказ от ископаемого топлива и последствия изменения климата, что, наряду с нашим нынешним технологическим бумом, мы больше не будем полагаться на двигатель внутреннего сгорания для транспортных средств будущего.

© Жоаб Камарена. Автор дает разрешение копировать, распространять и демонстрировать эту работу в неизменном виде, с ссылка на автора, только в некоммерческих целях. Все остальные права, в том числе коммерческие, принадлежат автору.

Список литературы

[1] J. R. Clarke et al. , «Индукционный двигатель» Система и метод », Патент США 4860709, 29 августа 89 г.

[2] Д. К. Джанколи, Физика: принципы с Приложения, 7-е изд. (Addison-Wesley, 2013), стр. 421.

[3] Б. Кроу, «Внутренний Двигатель внутреннего сгорания, Physics 240, Стэнфордский университет, осень 2012 г.

[4] М. Баглионе, М.Дьюти и Г. Панноне, «Автомобиль». Методология системного энергетического анализа и инструмент для определения транспортного средства Подсистема энергоснабжения и спроса », Технический документ SAE 2007-01-0398, г. 16 апреля 07.

Электрооборудование двигателя

В течение сорока лет после первый полет братьев Райт использовались самолеты двигатель внутреннего сгорания повернуть пропеллеры генерировать толкать. Сегодня большинство самолетов гражданской авиации или частных самолетов все еще находятся в эксплуатации. с пропеллерами и двигателями внутреннего сгорания, как и ваш автомобильный двигатель.Мы обсудим основы двигатель внутреннего сгорания с использованием Двигатель братьев Райт 1903 года, показанный на рисунке в качестве примера. Дизайн братьев очень прост по сегодняшним меркам, так что это хороший двигатель для студентов, чтобы изучить и изучить основы двигателей и их операция. На этой странице мы представляем компьютерный чертеж электрической системы Райта Авиадвигатель братьев 1903 года.

Механическое управление

На рисунке вверху показаны основные компоненты электрической системы двигателя Wright 1903.В любом двигателе внутреннего сгорания топливо и кислород объединяются в процесс горения произвести силу, чтобы повернуть коленчатый вал двигателя. Задача электрической системы — обеспечить искру, которая инициирует горение.

Электроэнергия вырабатывается магнето в задней части двигателя. Магнето полагается на физический принцип , электрическая индуктивность для производства электричества; когда провод проходит через магнитное поле, электрический ток индуцировал в проводе.Магнето имеет большой U-образный постоянный магнит вверху. Между плечами магнита намотана проволока. вал, который вращается фрикционным приводом трение колеса о маховик двигателя. В движущемся проводе индуцируется электрический ток. Мощность для поворота магнето обеспечивается работающим двигатель. Магнето очень похоже на генератор переменного тока или генератор на современный автомобиль. Братья Райт купили свой магнето, и он обеспечивал очень скромные 10 вольт при 4 амперах в работе.Два провода подключают магнето к двигателю; заземляющий провод к нога картер, и силовой провод к шине снаружи четырех камер сгорания двигателя.

В каждой камере сгорания электрическая шина проводит электричество к Свеча зажигания ввинчивается через стенку камеры. В заглушка изолирована от стенки камеры. Внутри камеры там представляет собой подвижный контактный переключатель .Когда переключатель замкнут, создается цепь, и через нее проходит электричество. провода, шину и вилку. При быстром размыкании переключателя возникает искра. сгенерировано. Вы можете увидеть этот эффект, если отключите работающий прибор в домашних условиях. Пружинные рычаги , установленные снаружи камеры, являются используется для размыкания и замыкания контактного переключателя с помощью изолированного вала, проходящего через через стенку камеры сгорания. Пружинные рычаги прикреплены к картеру двигателя, который заземлен на магнето.Рычаги активируются кулачками которые включают кулачковый вал под двигатель. Кулачковый вал соединен шестернями с кулачковым валом выпускного клапана. который превращается временная цепь. Шестерни и кулачки гарантируют, что контактный выключатель размыкается, и искра зажигания возникает как раз при подходящий момент двигателя цикл. Вот компьютерная анимация действия рычагов и контактного переключателя:

В этой анимации мы вырезали открытый цилиндр №3, чтобы вы могли наблюдать движение клапанов, кулачков, коромысел, электрических контактов и переключателей.Пружина, которая перемещает электрический контакт внутри цилиндра №3 частично скрыт самим цилиндром. Весна еле видна за синей пружиной выпускного клапана. Вы можете лучше увидеть действие электрический кулачок и пружина на соседнем цилиндре №4 справа. Но обратите внимание что синхронизация движения переключателей и клапанов различается между соседние цилиндры. В анимации мы разрезали шину, чтобы чтобы увидеть цилиндр №3 изнутри; штанга оборачивается вокруг цилиндра №3 в таким же образом, как он оборачивается вокруг цилиндра №2 слева.

Как это работает?

Чтобы понять, как работает электрическая система, мы нарисовали Упрощенная схема подключения двигателя :

Мы пронумеровали цилиндры (и камеры сгорания) от 1 до 4. идёт от передней части двигателя к задней. Магнито, провода, контактные выключатели и заземленные цилиндры производят электрическая цепь , о которой вы слышали в школе. Этот конкретный тип схемы называется параллельной схемой . потому что есть параллельные линий , проходящие через четыре цилиндры.Контактный выключатель на любом цилиндре может быть открыт или закрыт не затрагивая соседние цилиндры. (Если бы цилиндры были подключен к серии , размыкание любого переключателя отключит ток ко всем цилиндрам.)

На протяжении почти всего цикла для данного цилиндра контактный выключатель удерживается разомкнутым, и через систему не течет ток. Но когда кулачок нажимает на рычаги, контактный переключатель в одном цилиндре изначально замкнут, что производит ток электричество от магнето через шину, выключатель и рычаги, к картеру и обратно к магнето.Это состояние для цилиндра №1 показано в верхней части рисунка. Поскольку кулачок продолжает двигаться, контактный переключатель внезапно размыкается, как показано внизу рисунка. Небольшая искра возникает, когда выключатель открыт (вы можете увидеть этот эффект, если выдернете вилку из операционная лампа в вашем доме.) Внутри камеры сгорания эта искра используется для воспламенения топлива / воздуха. смесь в конце ход сжатия. Контактный выключатель остается разомкнутым внутри цилиндр до следующего обжига. Открытие переключателя называется электрический разрыв (цепи) и эта техника зажигания называется системой «сделать и сломать».Четыре цилиндра этого двигателя горят по одному в порядке стрельбы , который повторяется. Братья использовал порядок стрельбы 1 — 3 — 4 — 2, чтобы сбалансировать стрельбы и сделать двигатель работает максимально плавно.

Историческая справка — Обратите внимание, что в системе «сделать и сломать» есть подвижные части, расположенные внутри камеры сгорания. Современное внутреннее сгорание двигатели не используют этот метод, а вместо этого используют свечу зажигания, чтобы произвести искра зажигания.Свеча зажигания не имеет движущихся частей, что намного безопаснее, чем у свечи зажигания. метод, используемый братьями. В современных системах также используется очень высокое напряжение по сравнению с системой братьев. Но у братьев было одно преимущество перед современными системами. Их контактные данные перемещались во время цикла двигателя, поэтому оставались относительно чистыми. Современные свечи зажигания могут засорять из-за масла и грязи, присутствующих в камера сгорания собирается в зазоре свечи . «Сделать и break «система не имеет этой проблемы.

Навигация ..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Принцип работы Физический эксперимент Инструмент для испытания двигателя внутреннего сгорания

Модель дизельного двигателя Принцип работы Физический эксперимент Инструмент для испытания двигателя внутреннего сгорания

Характеристики:

.Простое управление: Включите питание и медленно поверните ручку в направлении, указанном стрелкой

. Наблюдать за режимом работы: Процесс вдоха: впускной клапан открывается, выпускной клапан закрывается, и поршень перемещается из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку. смесь топлива и воздуха поступает в цилиндр через впускной патрубок

. Процесс сжатия: Впускной и выпускной клапаны закрывают поршень для движения сверху вниз, и топливо сжимается в цилиндре, и температура быстро повышается.

.Рабочий процесс: Когда поршень достигает мертвой точки, газ в цилиндре быстро расширяется из-за воспламенения, заставляя поршень двигаться

. Процесс выпуска: Из-за инерции вращающегося механизма выпускной клапан открывается, и отработанный газ выпускается из выпускной трубы

. Циркуляция: выпускной клапан закрыт, впускной клапан открыт, поршень движется вниз, и цикл

.Сильная играбельность: Изысканные детали, изысканные изгибы, могут быть полноценными украшениями для дома и офиса. Изделие подходит для людей старше 8 лет и является отличным подарком для мальчиков.

Технические характеристики:

. Цвет: Как показано
. Материал: Металл ＋ Пластик
. Размеры изделия: 16,5 x 10,5 x 30 см
. Вес изделия: 800 г
. Размеры упаковки: 20 x 12 x 35 см
. Вес упаковки: 820 г
. Упаковка: Коробка

Содержание упаковки:

.1 х дизельный двигатель модели

Советы:

1. Бесплатная доставка всех заказов

2.Если у вас возникли проблемы с продукцией набора для стирлинга, пожалуйста, свяжитесь с нами )

Политика доставки:

1. Бесплатная доставка всех заказов.

2. Вы получите электронное письмо с подтверждением после размещения заказа и еще одно электронное письмо после того, как ваш заказ будет отправлен. Второй будет содержать информацию об отслеживании и некоторые инструкции по отслеживанию вашей посылки.

3. Узнать больше

Политика возврата:

1. Все продукты могут быть запрошены для разрешения на возврат товара в рамках гарантии возврата.

2. Гарантия возврата: 30 дней с момента получения посылки

3. Узнать больше

(Советы: Если у вас есть какие-либо проблемы с политикой стирлинга, пожалуйста, свяжитесь с нами )

Q1: Если мой пароль забыли, что делать?
A1: Отправьте электронное письмо по адресу: service @ sterlingkit.com . с тем же адресом электронной почты, что и учетная запись sterlingkit. Наши сотрудники сбросят ваш пароль в кратчайшие сроки.

Q2: Где мой заказ?
A2: Вы можете отслеживать свой заказ на 17track.net. Или, если вам нужна помощь членов команды, свяжитесь с нашей службой поддержки, и мы свяжемся с вами, чтобы обновить статус.

Q3: Возврат
A 3: Возврат средств осуществляется в течение 1-5 рабочих дней. отмена.

Q4: Как отменить заказ?
A4: Вы можете отменить свой заказ только в том случае, если он не был отправлен. Свяжитесь с нами [email protected] , , мы отменим ваш заказ и полностью вернем вам деньги.

Q5: Возврат
A5: При заказе в магазине и через Интернет предоставляется 30-дневная гарантия возврата.

Q6: Как вернуть неисправный продукт?
A6: Если вы приобрели в магазине неисправный продукт, вы можете вернуть его в магазин для тестирования, обмена или возврата денег. Иногда продукт, купленный в Интернете, может прибыть с дефектом, в этом случае, пожалуйста, свяжитесь с нашей дружелюбной службой поддержки клиентов

Q7: Я хочу купить большое количество определенных продуктов, вы предлагаете оптовые скидки?
A7: Свяжитесь с нами, чтобы узнать цену.

Типы двигателей

Двигатели — это машины, которые преобразуют источник энергии в физическую работу. Если вам нужно что-то передвигать, двигатель — это то, что вам нужно. Но не все двигатели сделаны одинаково, и разные типы двигателей определенно не работают одинаково.

Вероятно, наиболее интуитивно понятный способ различить их — это тип энергии, который каждый двигатель использует для выработки мощности.

• Тепловые двигатели
  • Двигатели внутреннего сгорания (двигатели внутреннего сгорания)
  • Двигатели внешнего сгорания (ЕС-двигатели)
  • Двигатели реакции
• Электродвигатели
• Физические машины

Тепловые двигатели

В самом широком смысле этим двигателям требуется источник тепла для перехода в движение. В зависимости от того, как они выделяют указанное тепло, это могут быть двигатели внутреннего сгорания (которые сжигают материал) или негорючие двигатели.Они действуют либо за счет прямого сгорания топлива, либо за счет преобразования жидкости для создания работы. Таким образом, большинство тепловых двигателей также частично пересекаются с химическими системами привода. Это могут быть двигатели с воздушным дыханием (которые забирают окислитель, например кислород из атмосферы) или двигатели без дыхания (с окислителями, химически связанными в топливе).

Двигатели внутреннего сгорания (двигатели внутреннего сгорания) сегодня довольно распространены.Они приводят в действие автомобили, газонокосилки, вертолеты и так далее. Самый большой двигатель внутреннего сгорания может генерировать 109 000 л.с. для корабля, перевозящего 20 000 контейнеров. Двигатели внутреннего сгорания получают энергию из топлива, сжигаемого в специальной области системы, называемой камерой сгорания. В процессе горения образуются продукты реакции (выхлоп), общий объем которых намного превышает общий объем реагентов, вместе взятых (топливо и окислитель). Это расширение и есть хлеб с маслом для двигателей внутреннего сгорания — это то, что на самом деле обеспечивает движение.Тепло является лишь побочным продуктом сгорания и представляет собой потраченную впустую часть запаса энергии топлива, поскольку фактически не обеспечивает никакой физической работы.

IC различаются по количеству «ходов» или циклов, которые каждый поршень делает для полного вращения коленчатого вала. Сегодня наиболее распространены четырехтактные двигатели, в которых реакция сгорания разбита на четыре этапа:

1. Индукция или впрыск топливовоздушной смеси (карбюрата) в камеру сгорания.
2. Сжатие смеси.
3. Зажигание свечой или сжатием — топливо идет штанга .
4. Выброс выхлопных газов.

На каждом шаге 4-тактный поршень попеременно опускается или поднимается. Зажигание — это единственный этап, на котором в двигателе генерируется работа, поэтому на всех остальных этапах каждый поршень полагается на энергию от внешних источников (другие поршни, электростартер, ручной запуск или инерция коленчатого вала) для перемещения.Вот почему вам нужно тянуть за шнурок газонокосилки, и почему вашему автомобилю нужен исправный аккумулятор, чтобы начать работать.

Другими критериями для дифференциации двигателей внутреннего сгорания являются тип используемого топлива, количество цилиндров, общий рабочий объем (внутренний объем цилиндров), распределение цилиндров (рядные, радиальные, V-образные двигатели и т. Д.), А также мощность и мощность. -весовой выход.

Двигатели внешнего сгорания (двигатели ЕС) хранят топливо и продукты выхлопа отдельно — они сжигают топливо в одной камере и нагревают рабочую жидкость внутри двигателя через теплообменник или стенку двигателя.В эту категорию попадает и этот великий отец промышленной революции, паровая машина.

В некоторых отношениях двигатели ЕС работают так же, как и их аналоги на ИС — им обоим требуется тепло, которое получается при сжигании материала. Однако есть и несколько отличий.

EC используются жидкости, которые подвергаются тепловому расширению-сжатию или сдвигу по фазе, но чей химический состав остается неизменным. Используемая жидкость может быть газообразной (как в двигателе Стирлинга), жидкостью (двигатель с органическим циклом Ренкина) или претерпевать изменение фазы (как в паровом двигателе) — для двигателей внутреннего сгорания почти всегда жидкость представляет собой жидкое топливо. и воздушная смесь, которая воспламеняется (меняет свой химический состав).Наконец, двигатели могут либо выпускать жидкость после использования, как двигатели внутреннего сгорания (двигатели с открытым циклом), либо постоянно использовать одну и ту же жидкость (двигатели с закрытым циклом).

Паровоз Стефенсона работает

Удивительно, но первые паровые машины, получившие промышленное применение, генерировали работу за счет создания вакуума, а не давления. Эти машины, получившие название «атмосферные двигатели», были громоздкими и очень неэффективными. Со временем паровые двигатели приобрели форму и характеристики, которые мы ожидаем от двигателей сегодня, и стали более эффективными — с поршневыми паровыми двигателями, в которых была введена поршневая система (которая до сих пор используется двигателями внутреннего сгорания) или составные системы двигателей, в которых повторно использовалась жидкость. в цилиндрах при понижении давления для создания дополнительной «мощности».

Сегодня паровые двигатели вышли из широкого использования: они тяжелые, громоздкие, имеют гораздо меньшую топливную эффективность и удельную мощность, чем двигатели внутреннего сгорания, и не могут менять мощность так быстро. Но если вас не беспокоит их вес, размер и вам нужен постоянный запас работы, они великолепны. Таким образом, ЕС в настоящее время с большим успехом используется в качестве паротурбинных двигателей для морских операций и электростанций.

для атомной энергетики отличается тем, что называется негорючими или внешними тепловыми двигателями , поскольку они работают на тех же принципах, что и двигатели с электронным управлением, но не получают энергию от сгорания.

Реакционные двигатели , в просторечии известные как реактивные двигатели , создают тягу за счет вытеснения реакционной массы. Основным принципом реактивного двигателя является третий закон Ньютона: в основном, если вы ударите чем-то с достаточной силой через заднюю часть двигателя, он вытолкнет переднюю часть вперед. И реактивные двигатели действительно хороши в этом.

То, что мы обычно называем «реактивным» двигателем, прикрепленное к пассажирскому самолету Boeing, строго говоря, является воздушно-реактивным двигателем и относится к классу двигателей с турбинным двигателем. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели, которые обычно считаются более простыми и надежными, поскольку они содержат меньше (или почти не содержат) движущихся частей, также являются воздушно-реактивными двигателями, но относятся к классу таранных двигателей. Разница между ними заключается в том, что прямоточные воздушно-реактивные двигатели полагаются на чистую скорость для подачи воздуха в двигатель, тогда как турбореактивные двигатели используют турбины для втягивания и сжатия воздуха в камеру сгорания.В остальном они функционируют в основном одинаково.

В турбореактивных двигателях воздух втягивается в камеру двигателя и сжимается вращающейся турбиной. Ramjets рисуют и сжимают его, двигаясь очень быстро. Внутри двигателя он смешивается с мощным топливом и воспламеняется. Когда вы концентрируете воздух (и, следовательно, кислород), смешиваете его с большим количеством топлива и взрываете его (таким образом, генерируя выхлоп и термически расширяя весь газ), вы получаете реакционный продукт, который имеет огромный объем по сравнению с всасываемым воздухом. Единственное место, через которое может пройти вся эта масса газов, — это задняя часть двигателя, что она и делает с огромной силой.По пути он приводит в действие турбину, втягивая больше воздуха и поддерживая реакцию. И, чтобы добавить оскорбления к травмам, в задней части двигателя есть метательное сопло.

Этот элемент оборудования заставляет весь газ проходить через еще меньшее пространство, чем он первоначально прошел, таким образом, еще больше ускоряя его, превращая его в «струю» материи. Выхлоп выходит из двигателя с невероятной скоростью, в три раза превышающей скорость звука, толкая самолет вперед.

Реактивные двигатели, не работающие на воздухе, или ракетные двигатели , работают так же, как реактивные двигатели без переднего долота — потому что им не нужен внешний материал для поддержания горения. Мы можем использовать их в космосе, потому что в них есть весь необходимый окислитель, упакованный в топливо. Это один из немногих типов двигателей, в которых постоянно используется твердое топливо.

Тепловые двигатели могут быть невероятно большими или очаровательно маленькими. Но что, если все, что у вас есть, — это розетка, и вам нужно запитать свои вещи? Что ж, в таком случае вам нужно:

Электродвигатели

Ах да, чистая банда.Классические электрические двигатели бывают трех типов: магнитные, пьезоэлектрические и электростатические.

Магнитная, как и батарея там, наиболее часто используется из трех. Он основан на взаимодействии магнитного поля и электрического потока для создания работы. Он работает по тому же принципу, что и динамо-машина для выработки электроэнергии, но наоборот. Фактически, вы можете выработать немного электроэнергии, если вручную провернете электромагнитный двигатель.

Чтобы создать магнитный двигатель, вам понадобятся несколько магнитов и намотанный провод. Когда к обмотке подается электрический ток, он индуцирует магнитное поле, которое взаимодействует с магнитом, создавая вращение. Важно, чтобы эти два элемента были разделены, поэтому электродвигатели состоят из двух основных компонентов: статора, который является внешней частью двигателя и остается неподвижной, и ротора, который вращается внутри него. Они разделены воздушной прослойкой. Обычно магниты встроены в статор, а проводник намотан на ротор, но они взаимозаменяемы.Магнитные двигатели также оснащены коммутатором для переключения электрического потока и модуляции индуцированного магнитного поля, когда ротор вращается для поддержания вращения.

Пьезоэлектрические приводы — это типы двигателей, в которых используется свойство некоторых материалов генерировать ультразвуковые колебания под действием электрического тока для создания работы. Электростатические двигатели используют одинаковые заряды, чтобы отталкивать друг друга и вызывать вращение ротора. Поскольку в первом используются дорогие материалы, а во втором для работы требуется сравнительно высокое напряжение, они не так распространены, как магнитные приводы.

Классические электрические двигатели обладают одними из самых высоких показателей энергоэффективности среди двигателей, преобразуя до 90% энергии в работу.

Ионные приводы представляют собой смесь реактивного и электростатического двигателей. Этот класс приводов ускоряет ионы (плазму), используя электрический заряд для создания движения. Они не работают, если вокруг корабля уже есть ионы, поэтому они бесполезны за пределами космического вакуума.

Они также имеют очень ограниченную выходную мощность. Однако, поскольку в качестве топлива они используют только электричество и отдельные частицы газа, они были тщательно изучены для использования в космических кораблях. Deep Space 1 и Dawn успешно использовали ионные двигатели. Тем не менее, эта технология кажется наиболее подходящей для малых кораблей и спутников, поскольку след электронов, оставляемый этими двигателями, отрицательно влияет на их общую производительность.

EM / Cannae Приводы используют электромагнитное излучение, содержащееся в микроволновом резонаторе, для создания доверия.Это, наверное, самый необычный из всех типов двигателей. Его даже называют «невозможным» побуждением, поскольку это нереакционный побудительный мотив, то есть он не производит никакого разряда для создания тяги, по-видимому, в обход Третьего закона.

«Вместо топлива он использует микроволны, отражающиеся от тщательно настроенного набора отражателей, для достижения небольшой силы и, следовательно, тяги без топлива», — сообщил Андрей о поездке.

Было много споров о том, работает ли этот тип двигателя на самом деле или нет, но испытания НАСА подтвердили, что он функционально исправен.В будущем его даже обновят. Поскольку он использует только электрическую энергию для создания тяги, хотя и в небольших количествах, он кажется наиболее подходящим двигателем для исследования космоса.

Но это в будущем. Давайте посмотрим, с чего все началось. Давайте посмотрим на:

Физические механизмы

Эти двигатели работают за счет накопленной механической энергии. Заводные двигатели , пневматические и гидравлические двигатели — все физические приводы.

Они не очень эффективны. Они также обычно не могут использовать большие запасы энергии. Например, заводные двигатели хранят упругую энергию в пружинах, и их необходимо заводить каждый день. Пневматические и гидравлические двигатели должны иметь на себе огромные трубки со сжатой жидкостью, которые, как правило, не работают очень долго. Например, Plongeur , первая в мире подводная лодка с механическим приводом, построенная во Франции между 1860 и 1863 годами, несла поршневой воздушный двигатель, снабженный 23 танками на 12.5 баров. Они занимали огромное пространство (153 кубических метра / 5 403 кубических фута), и их хватало только для того, чтобы корабль пролетел 5 морских миль (9 км / 5,6 миль) при скорости 4 узла.

Тем не менее, физические диски, вероятно, использовались впервые. Катапульты, требушеты или тараны полагаются на этот тип двигателей. То же самое и с кранами, приводимыми в движение человеком или зверем — все они использовались задолго до любых других типов двигателей.

Это далеко не полный список всех двигателей, созданных человеком.Не говоря уже о том, что биология тоже создала побуждения — и они являются одними из самых эффективных, которые мы когда-либо видели. Но если вы прочтете все это, я почти уверен, что у вас к этому моменту заканчивается топливо. Так что отдохните, расслабьтесь, и в следующий раз, когда вы встретите двигатель, смазывайте руки и нос, исследуя его — мы рассказали вам основы.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ IC

В этом двигателе жидкое топливо распыляется, испаряется и смешивается с воздухом в правильной пропорции
перед подачей в цилиндр двигателя через впускные коллекторы.Воспламенение смеси
вызывается электрической искрой и называется искровым зажиганием.
Компрессионное зажигание (дизельный) Двигатель IC

В этом случае в цилиндр впрыскивается только жидкое топливо под высоким давлением.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ IC:

Поперечное сечение двигателя внутреннего сгорания показано на рис. 1. Краткое описание этих частей приведено ниже
.

Цилиндр:

Цилиндр двигателя внутреннего сгорания составляет основную и поддерживающую часть силового агрегата
двигателя.Его основная функция заключается в обеспечении пространства, в котором поршень может работать, всасывая смесь топлива
или воздуха (в зависимости от искрового зажигания или воспламенения от сжатия), сжимая его, позволяя ему расширяться
и, таким образом, вырабатывать мощность. Цилиндр обычно изготавливается из высококачественного чугуна. В некоторых случаях в чугуне
для придания большей прочности и износостойкости при меньшем весе в чугун добавляют хром, никель
и молибден.

Поршень:

Поршень двигателя — это первая деталь, которая начинает движение и передает мощность на коленчатый вал
в результате давления и энергии, генерируемых при сгорании топлива.Поршень
закрыт с одного конца и открыт с другого конца, чтобы обеспечить прямое присоединение шатуна
и его свободное действие.

Поршневые кольца:

Они изготовлены из чугуна, так как обладают способностью сохранять подшипниковые качества и эластичность
на неопределенный срок. Основная функция поршневых колец — поддерживать сжатие и в то же время
уменьшить площадь контакта стенки цилиндра и стенки поршня до минимума, таким образом уменьшая потери на трение и чрезмерный износ.Другими важными функциями поршневых колец являются управление
смазочным маслом, смазка цилиндра и передача тепла от поршня
и стенок цилиндра. Поршневые кольца классифицируются как компрессионные кольца и масляные кольца
в зависимости от их функции и расположения на поршне.

Компрессионные кольца обычно представляют собой простые цельные кольца и всегда размещаются в канавках
, ближайших к головке поршня. Масляные кольца имеют канавки или прорези и расположены либо в самой нижней канавке
над поршневым пальцем, либо в канавке рядом с юбкой поршня.Их функция — контролировать
распределение смазочного масла по цилиндру и поверхности поршня, чтобы предотвратить
ненужный или чрезмерный расход масла.

Шатун соединен с поршнем через поршневой палец. Он изготовлен из закаленной легированной стали
с прецизионной обработкой. Существует три различных метода соединения поршня
с шатуном.

Шатун:

Это соединение между поршнем и коленчатым валом.Конец, соединяющий поршень,
известен как малый конец, а другой конец известен как большой конец. Большой конец имеет две половинки подшипника
, скрепленные вместе болтами. Шатун изготовлен из штампованной стали, сечение
двутаврового типа.

Коленчатый вал:

Он соединен с поршнем через шатун и преобразует поступательное движение
поршня во вращательное движение маховика. Шапки коленчатого вала
опираются на коренные подшипники, размещенные в картере.Противовесы и маховик
, прикрепленный болтами к коленчатому валу, помогают плавной работе двигателя.

Подшипники двигателя:

Коленчатый и распределительный валы опираются на подшипники качения. Эти подшипники должны быть
, способными выдерживать высокие скорости, большие нагрузки и высокие температуры. Обычно стальную заднюю часть покрывают кадмием, серебром марки
или медно-свинцовым покрытием, чтобы придать вышеуказанные характеристики. Для одноцилиндровых двигателей
с вертикальным / горизонтальным расположением цилиндров современной тенденцией является использование шариковых подшипников вместо основных подшипников
с тонким кожухом.

Клапаны:

Чтобы воздух попадал в цилиндр или выхлоп, а газы выходили из цилиндра, предусмотрены клапаны
, известные как впускной и выпускной клапаны соответственно. Клапаны
устанавливаются либо на головку блока цилиндров, либо на блок цилиндров.

Распределительный вал:

Клапаны приводятся в действие за счет действия распределительного вала, который имеет отдельные кулачки для впускного,
и выпускного клапанов. Кулачок поднимает клапан против давления пружины, и как только он
меняет положение, пружина закрывает клапан.Кулачок получает привод через шестерню или звездочку
и цепную систему от коленчатого вала. Он вращается на половину скорости распределительного вала.

Маховик

Обычно он изготавливается из чугуна, и его основная функция заключается в поддержании равномерной скорости вращения двигателя
, перемещая коленчатый вал через промежутки времени, когда он не получает мощность от поршня.
Размер маховика зависит от количества цилиндров, а также от типа и размера двигателя
. Это также помогает в уравновешивании вращающихся масс.

Во время периода впрыска топлива поршень достигает конца своего такта сжатия, и
начинает возвращаться в свой третий последовательный такт, а именно рабочий такт.Во время этого хода
горячие продукты сгорания, состоящие в основном из диоксида углерода, вместе с азотом
, оставшимся от сжатого воздуха, расширяются, заставляя поршень опускаться. Это всего лишь
рабочего хода цилиндра.

Во время рабочего хода давление падает с максимального значения сгорания (47-55
кг / см2), которое обычно выше, чем большее значение давления сжатия (45
кг / см2), примерно до 3,5-5 кг. / см2 ближе к концу хода.Затем выпускной клапан открывается, обычно
, немного раньше, чем когда поршень достигает самой нижней точки хода. Выхлопные газы
удаляются при следующем движении поршня вверх. Выпускной клапан остается открытым на
в течение всего хода и закрывается в верхней части хода.

Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала
посредством шатуна и коленчатого вала. Коленчатый вал вращается в коренных подшипниках
, которые установлены в картере.Маховик установлен на коленчатом валу, чтобы сгладить
неравномерный крутящий момент, который создается в поршневом двигателе.

почему происходит и как устранить

Начнем с того, что ряд неисправностей двигателя опытные автомеханики и сами водители могут определить по звуку работы ДВС. Как правило, появление «звона» при резком нажатии на газ на повышенных передачах или «бубнящий» звук после выключения зажигания не сильно пугает начинающих автолюбителей, однако зачастую это звук детонации двигателя.

При этом в ряде случаев такие звуки поголовно списывают на стук поршневых пальцев. Однако важно понимать, что зачастую дело не в пальцах, а в детонации, которая в скором времени может обернуться серьезными неприятностями и дорогостоящим ремонтом мотора.

В этом случае металлический звон появляется в результате нарушения процесса сгорания топлива в цилиндрах. Далее мы поговорим о том, по каким причинам возникает детонация двигателя на холостых оборотах,  при резком нажатии на педаль газа в движении и т.д. Также мы рассмотрим, что  делать водителю для сохранения моторесурса и самого ДВС в исправном состоянии.

Содержание статьи

Детонация двигателя: основные признаки

Итак, детонация представляет собой неконтролируемый хаотичный процесс сгорания топлива, который больше похож на взрывы в цилиндре. Причем эти условные взрывы происходят несвоевременно (например, на такте сжатия, когда поршень еще движется вверх). В результате ударная волна и высокое давление становятся причиной сильнейших нагрузок на элементы ЦПГ и КШМ, буквально разрушая мотор.

Детонацию определяют не только по звуку, но и по ряду других признаков. Прежде всего, двигатель теряет мощность при нажатии на газ, также мотор может немного дымить в момент резкого нажатия на педаль акселератора серовато-черным дымом. Обычно сильная детонация сопровождается перегревом двигателя, на холостых и под нагрузкой работа ДВС может быть крайне неустойчивой, скачут обороты и т.д.

Почему возникает детонация в цилиндрах двигателя

Специалисты выделяют несколько главных причин, по которым топливо детонирует в двигателе.

• Прежде всего, стоит сразу выделить использование низкооктанового бензина в агрегатах с высокой степенью сжатия. Если просто, октановое число бензина (
  АИ-92, 95 или 98) фактически указывает на его детонационную стойкость, а не на качество, как многие ошибочно полагают.

Использование топлива с неподходящим октановым числом для конкретного двигателя закономерно приводит к тому, что топливно-воздушный заряд детонирует при сильном сжатии. Еще добавим, что простые двигатели, которые не имеют ЭСУД и датчика детонации, подвержены большему риску.

• Закоксовка двигателя. Важно понимать, что современные моторы не только на иномарках, но и на отечественных авто сильно отличаются от аналогов времен СССР. В двух словах, если моторы на модели «Москвич» 2141 имели степень сжатия около 7 единиц и нормально работали на любом топливе, то сегодня агрегаты имеют от 9 до 11 и более единиц.

При этом уменьшение физического объема камеры сгорания в результате образования слоя нагара приведет к тому, что топливный заряд в цилиндре будет сжиматься сильнее, при этом появляется детонация. Если к этому добавить и низкое качество топлива на отечественных АЗС, тогда риски еще более возрастают.

• Нарушение процесса смесеобразования. В этом случае может начать детонировать слишком «богатая» смесь, в которой много топлива по отношению к количеству воздуха.

Отметим, что такая детонация может быть кратковременной и часто остается незамеченной для водителя, однако об отсутствии вреда для двигателя при этом говорить никак нельзя.

• Угол опережения зажигания (УОЗ). Простыми словами, угол зажигания определяет, в какой момент будет подана искра в камеру сгорания. Если учесть, что в норме топливо не взрывается, а горит, тогда становится понятно, что процесс сгорания также занимает некоторое время.

При этом важно сделать так, чтобы максимум давления газов на поршень, которые образуются в результате сгорания порции топлива, приходился именно на момент рабочего хода поршня. Только так можно эффективно передать через поршень энергию расширяющихся газов на коленвал.

Для этого искру можно подать немного раньше того момента, пока поршень дойдет до верхней мертвой точки (ВМТ). За это время топливо успеет воспламениться, а расширение газов и рост давления на поршень как раз произойдет в тот момент, когда поршень уже достигнет ВМТ и затем пойдет вниз.

• Конструктивные особенности камеры сгорания. Бывает так, что некоторые двигатели изначально склонны к детонации. В ряде случаев причиной является само устройство камеры сгорания, реализация ее охлаждения и т.д.

Еще виновником могут оказаться и поршни, у которых отмечен неудовлетворительный тепловой баланс (например, днище поршня утолщено ближе к центру, что заметно ухудшает качество отведения избытков тепла). Так или иначе, но риск возникновения детонации на подобных моторах намного выше.

• Перегрев двигателя. Если обратить внимание на предыдущий пункт, становится понятно, что повышение температуры в камере сгорания является причиной детонации. Вполне очевидно, что снижение эффективности работы системы охлаждения может привести к тому, что двигатель перегревается.

В подобных условиях вполне вероятно возникновение детонации, при этом сама детонация также дополнительно приводит к локальным и общим перегревам. По этой причине детонация мотора в результате неисправной системы охлаждения особо опасна, так как силовой агрегат может быть не только сильно поврежден, но и в дальнейшем не подлежать восстановлению.

Как устранить детонацию двигателя

Итак, рассмотрев основные причины детонации мотора и разобравшись с тем, что это такое, можно перейти к тому, как избавиться от этого явления. Начнем со старых ДВС. В самом начале следует исключить перегрев мотора, а также заправку некачественным или неподходящим топливом, проверить свечи зажигания.

Далее, если на двигателе не установлен датчик детонации, тогда проявление ее признаков указывает на необходимость регулировки УОЗ. Для этого нужно уменьшить угол опережения зажигания, покрутив трамблер. Главное, добиться того, чтобы двигатель стабильно работал в режиме холостого хода.

Решение является временным, так как долго с уменьшенным углом зажигания ездить нельзя (прогорят выпускные клапана в результате роста температуры отработавших газов), но добраться до сервиса своим ходом вполне реально.

Однако во время езды нужно постоянно следить за тем, чтобы в двигателе не было характерного «звона». Еще на старый ДВС можно установить так называемый электронный октан-корректор, чтобы избежать манипуляций с трамблером. Еще добавим, как показывает практика, многие владельцы карбюраторных авто предпочитают установить электронное зажигание.

Что касается более современных двигателей, на инжекторных агрегатах штатно реализованы решения, позволяющие избежать или свести к минимуму риск детонации. Речь идет о датчике детонации двигателя (ДД), который фиксирует ее возникновение. Затем соответствующий сигнал поступает на ЭБУ.

Затем блок управления самостоятельно корректирует угол опережения зажигания с учетом тех данных, которые были получены от ДД. При этом возможность такой корректировки составляет, в среднем, сдвиг угла на 2 – 5 градусов. Если же избавиться от детонации таким способом не удается, ЭБУ фиксирует ошибку и прописывает к себе в память, на панели приборов может загореться «чек»,  двигатель переходит в аварийный режим и т.д.

То же самое происходит и тогда, когда сам датчик детонации вышел из строя или топливо оказалось слишком неподходящим, то есть контроллер попросту не способен убрать детонацию путем запрограммированного сдвига угла опережения зажигания.

Становится понятно, что в этом случае водителю на начальном этапе нужно начать с проверки датчика детонации, а также считать ошибки из памяти ЭБУ. Сделать это можно в рамках компьютерной диагностики двигателя. Также проверку можно выполнить и самостоятельно (при наличии специального диагностического адаптера-сканера в разъем OBD и смартфона/планшета или ноутбука с предварительно установленным программным обеспечением).

Читайте также

Детонация двигателя — причины и советы по устранению

Детонация двигателя является одной из самых тревожных проблем транспортного средства, но не многие знают, что это такое и с чем связано. В принципе, она возникает, когда смесь воздух/топливо внутри цилиндра неправильно распределяется, что делает неравномерным горение. В нормальных условиях топливо сгорает в цилиндре в процессе смешивания с воздухом и необходимой энергией. Когда начинается взрыв внутри цилиндра, оно горит неравномерно, что может повредить стенки цилиндра и сам поршень.

Базовое понимание детонации

Детонация мотора появилась одновременно с рождением двигателя внутреннего сгорания и описывается как автоматическое зажигание газа в камере сгорания. В первое время не было возможности проверить её действие и бытовало мнение, что всё дело в зажигании. Тем не менее только в 1940 годах была проверена теория её возникновения, возможность обнаружения и последующие действия устранения этого явления.

Датчик детонации

На современных агрегатах установлен датчик детонации, который способен контролировать уровень опасности. Это устройство воспринимает, а в дальнейшем преобразовывает механическую энергию колебаний цилиндров в электрический импульс. По сути, датчик постоянно посылает сигналы в электронный блок управления двигателем, а сам блок следит за изменениями состава смеси и угла опережения зажигания. С его помощью также можно достигнуть более экономичной работы при максимальной мощности двигателя.

С чего начинается детонация

На видео показано, что такое детонация двигателя:

Когда двигатель переходит в детонацию, слышится громкий шум. Поскольку её последствия очень печальны, важно определить, что является причиной такого взрывного горения горючей смеси. Чтобы устранить проблему, возможно, нужно изменить работу двигателя, в противном случае она может его разрушить в короткий промежуток времени.

Характерный звук от двигателя в процессе этого явления обусловлен давлением волны в случае сгорания от вибрации стенок цилиндра. Газ и форма, размеры и толщина камеры сгорания и стенки цилиндра определяют высоту звуковой волны.

Детонация двигателя на холостом ходу может произойти после прохождения транспортным средством условий, которые способствуют повышению нагрева деталей силового агрегата. Даже если выключить зажигание, под воздействием энергии коленчатый вал продолжает движение, что приводит к попаданию топлива в цилиндр мотора, а там оно успевает нагреться до такой температуры, что само по себе воспламеняется.

Причины детонации

На видео рассказано о причинах детонации двигателя:

Детонация двигателя имеет один из самых разрушительных эффектов в любом агрегате. Поэтому нужно немедленно узнать, как устранить её, обнаружив следующие причины взрывного горения в цилиндрах:

Обратите внимание, что каждая из этих возможных причин является относительной. То есть нет абсолютного времени, смещения силы или опережения зажигания, что гарантируют появление детонации. Равным образом не существует никаких абсолютных параметров, которые гарантируют, что такого явления не произойдёт.

Причин много, остановимся на более распространённых из них.

Слишком низкое октановое число топлива в автомобиле

Октановое число топлива

Одной из причин детонации двигателя является низкое качество и низкое октановое число топлива, которое может вызвать целый кластер проблем, таких как повышенная температура камеры сгорания и более высокое давление в цилиндрах.

Октановое число показывает, какую степень сжатия может переносить бензин — чем выше рейтинг, тем топливо более устойчиво к возгоранию. Вот почему более сложные двигатели высокого давления требуют более дорогого топлива.

Октановое число бензина иногда называют антидетонационным индексом. Производители рекомендуют определённый вид смеси для достижения максимальной производительности в своих транспортных средствах.

Эти проблемы могут привести к предварительному зажиганию, а это приводит к тому, что топливо сгорает в двигателе раньше, чем следовало бы. Есть два способа, когда бензин может воспламениться в камере сгорания: от свеч зажигания или от неправильной степени сжатия. Это хрупкое равновесие и любой фактор может испортить весь процесс. Если сжатие двигателя является слишком низким, это приводит к тому, что топливо не сгорает полностью, а оставшиеся компоненты прилипают к внутренним частям камеры. Это накопление отрицательно влияет на цилиндры, что является распространённой причиной взрывного горения.

Нагар на стенках цилиндра

Нагар на стенках цилиндра

Все виды топлива должны иметь определённый уровень очистки, однако этого может быть недостаточно, чтобы остановить отложения нагара. Когда образуются отложения, объём цилиндра эффективно уменьшается, что увеличивает сжатие, которое может вызвать детонацию. Для борьбы с ним сначала попробуйте приобрести моющие присадки в магазине автозапчастей, а затем изменить топливо.

Неправильные свечи зажигания

Использование неправильных свечей зажигания является ещё одной причиной детонации двигателя. Водители часто не понимают рекомендаций производителя, покупая неправильные приборы зачастую с целью экономии. Поскольку свечи зажигания помогают контролировать внутреннюю среду двигателя и работают в довольно точных условиях, неправильно подобранные создают условия для неправильного сжигания топлива. Они могут привести к наращиванию сгорания в камере и повышению температур ходовых частей, которые являются одними из причин возникновения детонации.

Эти три причины являются наиболее распространёнными, а в плане исправления ситуации — наименее дорогостоящими. Если ваш автомобиль по-прежнему имеет детонацию в двигателе после устранения этих причин, оправляйтесь в автосервис.

Как устранить детонацию

На видео рассказано, как можно устранить детонацию двигателя:

http://www.youtube.com/watch?v=ig4F4bx5QOk

Разобравшись, что такое детонация и какие наиболее вероятные причины её возникновения, займёмся тем, как устранить это взрывное горение горючей смеси.

Более высокая скорость помогает снизить вероятность её появления, потому что она сокращает время сжигания. Максимальное давление, следовательно, уменьшается и смесь воздух/топливо не будет подвержена воздействию высоких температур. Примером этому является тот случай, когда вы ведёте свой автомобиль по прямой ровной дороге с холма. Когда вы снова едете в гору, вы начинаете терять скорость и иногда можете услышать, как ваш двигатель детонирует. Таким образом, чтобы получить ускорение, вы переключаетесь на одну-две передачи ниже и ускоряетесь снова, тем самым убирая такое явление.

Повышение влажности на самом деле также снижает риск детонации. Высокое содержание воды в воздухе способствует снижению температуры горения.

Наиболее распространённые трюки (и простые варианты), используемые водителями для получения максимальной производительности без детонации:

1. Использование более высокооктанового топлива.
2. Торможение на опережение зажигания.
3. Снижение температуры в камере сгорания. Эта задача может быть решена посредством интеркулера или с помощью нагнетания воды. Охладитель принимает входящий нагнетённый воздух и передаёт его через серию воздушных охладителей, таким образом уменьшая температуру.

На видео показано, как происходит детонация дизельного двигателя:

Детонация двигателя не новая проблема, производители пытались устранить или уменьшить её возникновение на протяжении многих лет. Это сложный процесс, что включает в себя множество различных факторов, но чтобы по-настоящему понять, как работает двигатель, вы должны понять, отчего происходит детонация, и изучить шаги, которые ей способствуют.

Всегда обращайте пристальное внимание на все посторонние шумы и стуки, которые исходят от мотора вашего автомобиля, потому что они могут указать на это явление в камере сгорания и должны быть немедленно убраны.

Хотя детонация может быть потенциально опасной для двигателя, ею легко управлять, как только вы поймёте причину возникновения.

Как определить детонацию двигателя – АвтоТоп

Здравствуйте, дорогие друзья! Сегодня у нас не самая приятная тема, поскольку обсуждать мы будем такой вопрос как детонация двигателя, причины, возможные последствия и советы по устранению.

Подобные явления характерны для бензинового и дизельного двигателя, в составе которого присутствует инжектор или карбюратор. Происходить детонация может на холостых оборотах, непосредственно при разгоне и даже после выключения зажигания, то есть уже не при нагрузке. Также детонация характерна для горячего и холодного ДВС.

Многих автомобилистов сильно беспокоит этот вопрос, поскольку зачастую ничего хорошего для мотора детонация не сулит. Важно не только знать причины, но также разобрать признаки и понимать, как действовать в той или иной ситуации. Постараюсь ответить на основные вопросы. Если вам будет, чем дополнить, либо останутся вопросы, просто оставляйте отзывы и пишите в комментариях. А мы поехали!

Как появляется детонация

Наверняка каждый автолюбитель знает, что для процесса горения, который происходит внутри камеры сгорания мотора, требуется два основных условия. Это создание смеси из топлива и кислорода, а также искра от свечи зажигания. Детонацией называют ситуацию, когда смесь сгорает самопроизвольно, не дожидаясь момента активации свечи.

Если двигатель работает нормально, никаких сбоев не наблюдается, то скорость распространения горючего составляет порядка 20-30 метров за секунду. Когда же происходит детонация, этот показатель может увеличиваться в десятки раз. Распознать появление такого явления довольно просто, поскольку возникает соответствующий металлический звук со стороны ДВС. Среди автомобилистов используется довольно распространенное понятие стук пальцев. Причина такого шума обусловлена тем, что взрывные волны контактируют со стенками внутри камеры сгорания. Это способствует падению мощности ДВС с параллельным стремительным ростом расхода.

Детонация может происходить и в ситуации, когда мотор уже заглушили и зажигание выключили. Мотор не сразу останавливается, а все еще работает около 20-25 секунд, и только потом глохнет. В такой ситуации ждать, пока двигатель сам остановиться, не стоит. Нужно помочь уменьшить температуру внутри, подав дополнительное количество топлива. Для этого достаточно просто нажать на педаль газа.

Риски и разновидности

Столкнуться с детонацией в жару и на газу, при холодном моторе и даже выключенном двигателе, как оказалось, не проблема. Но автомобилист должен понимать, с чем именно он имеет дело, и чем подобные явления могут обернуться.

Фактически речь идет о сильном взрыве внутри двигателя. Как вы понимаете, ничего хорошего в нем нет. Это очень опасно для ДВС. Самая большая нагрузка приходится на цилиндры, что в итоге может повлечь за собой полный выход из строя всего силового агрегата. Первой обычно срывает прокладку ГБЦ. Поскольку она не может выдерживать повышенные нагрузки механического и термического типа, в лучшем случае при детонации придется ее заменить. Если ситуация более сложная, тогда выйдет из строя коленвал, головка блока, цилиндро-поршневая группа и пр.

Как вы понимаете, намеренного желания столкнуться с подобным нет ни у кого. Но порой не всем удается предотвратить возникновение такой ситуации.

Причем не так важно, какой автомобиль у вас в распоряжении. Это может быть старенький ВАЗ 2109, более свежая Лада Гранта, или вовсе какой-нибудь Фольксваген Пассат или Форд Экоспорт последнего поколения.

Еще стоит учесть наличие 2 разновидностей детонации.

• Допустимая. Большинство автомобилистов даже не замечают, когда она возникает. И в этом ничего страшного нет. Такая детонация актуальна в ситуациях, когда существенно повышаются обороты. Причем сразу же эффект взрыва пропадает. Подобное явление актуально в моторах с повышенным крутящим моментом, большим объемом двигателя и высоким уровнем мощности;
• Недопустимая. Именно о ней и идет речь в рамках нашего материала. Проявляется в условиях повышенной нагрузки на мотор и высоких оборотах. Порой хватает буквально несколько секунд, чтобы мотор вышел из строя под воздействием детонации.

Думаю, теперь всем стало понятно, насколько это плохо, когда двигатель детонирует. Можно переходить к следующим вопросам.

Основные причины

Если знать возможные причины, предотвратить появление эффекта детонации в ДВС будет намного проще.

Проблема лишь в том, что причин существует довольно много. Зачастую все происходит из-за:

• низкого качества горючего;
• неправильной эксплуатации транспортного средства;
• загрязненного топливного фильтра;
• использования бензина с низким октановым числом;
• неисправностей и некорректной работы топливного насоса;
• несоответствующих свечей зажигания;
• загрязнения или поломки форсунок;
• проблем с датчиком кислорода;
• неисправностей системы охлаждения;
• конструктивных особенностей и пр.

Но как определить, с какой именно причиной столкнулся автомобиль в конкретной ситуации? Для этого стоит подробнее рассмотреть причин.

Подробнее о факторах детонации

Можно выделить несколько наиболее распространенных и вероятных причин, из-за которых мотор начинает детонировать.

• Качество топлива. Порой от безысходности или с целью сэкономить водители заезжают на сомнительные АЗС, не зная, какого качества топлива они предлагают. Часто на заправках искусственно повышает октановое число, добавляя метан или пропан. Это становится причиной детонации, поскольку газ испаряется быстрее, нежели чистый бензин. В итоге на стенках формируется нагар, который затем провоцирует так называемое калильное зажигание. Это есть смесь воспламеняется из-за прогретых электродов и нагара на внутренних стенках. Как результат, зажигание отключается, но двигатель все еще работает;
• Октановое число. Есть и другие ситуации, когда водитель намеренное экономит на топливе, покупая горючее с меньшим октановым числом. Потому не удивляйтесь, когда вместо рекомендуемого 95-го вы льете 92 и уж тем более 80 бензин, появляется детонация;
• Свечи зажигания. Часто автомобилисты попросту не знают, как их правильно выбирать, покупая самая дешевые или те, которые посоветует продавец. Потому свечи выбирают строго в соответствии с рекомендациями автопроизводителя под конкретный двигатель;
• Особенности конструкции. К ним относят давление в камеры, структуру поршневого дна, конструкцию камеры сгорания, место расположения свечей и пр. Практика показывает, что при большем создаваемом давлении в цилиндрах риск детонации увеличивается.

Если вы сами не можете определить причину, то тянуть время и ждать, что все вдруг пройдет само, не стоит. Отправляйтесь в автосервис, проводите диагностику и решайте проблему максимально быстро.

Борьба против детонации

Есть несколько советов, которых можно придерживаться в подобных ситуациях. Но не забывайте, что принятие конкретных мер напрямую зависит от того, в чем конкретно была причина детонации.

• Если до посещения АЗС все было хорошо, а затем появились проблемы, причина наверняка в топливе. Его лучше слить и заправиться более качественным горючим;
• Когда машина долго эксплуатируется без нагрузки, то в цилиндрах зачастую появляется нагар. Именно он провоцирует детонацию. Тут самым верным решением будет дать мотору нагрузку. То есть просто разгоните авто до максимальной скорости на сколько минут, выбрав безопасную дорогу;
• Если это дизельный мотор, при работе которого из трубы выходит черный или зеленый выхлоп, поршни в цилиндрах наверняка разрушились. Такой дым говорит о выходе алюминия. Придется менять всю поршневую группу;
• При нарушении работы свечи зажигания ее можно попробовать почистить. А лучше просто взять новую и качественную деталь;
• Проверьте и откорректируйте при необходимости угол зажигания. Раннее зажигание провоцирует перегрев ДВС. Как результат, появляется детонация.

С детонацией ДВС шутить точно нельзя. Это серьезный признак, требующий от автомобилиста незамедлительных действий, направленных на обнаружение причин внутренних взрывов в моторе, а также на их устранение.

Порой будет правильно обратиться к специалистам сразу, а не пытаться методом тыка разобраться в причинах своими силами. Не бойтесь просить помощи и консультироваться с более опытными автомобилистами. Только так можно получить солидный багаж знаний, обучаясь на чужих, и не на своих ошибках.

Всем спасибо за внимание! Обязательно подписывайтесь, оставляйте комментарии и задавайте актуальные вопросы по теме!

(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Понравилась статья?

Подпишитесь на обновления и получайте статьи на почту!

Гарантируем: никакого спама, только новые статьи один раз в неделю!

Процесс беспорядочного воспламенения горюче-воздушной смеси в камере цилиндра двигателя внутреннего сгорания называется детонацией.

Что такое детонация двигателя

Такое явления, как детонация ДВС появилась после создания таких двигателей, принцип работы которых основан на создании воспламенении топливно-воздушной смеси в цилиндрах, за счет чего ударной волной происходит толчок поршней и шатунов, которые вращают коленчатый вал мотора.

Хорошая качественная работа двигателя сопровождается воспламенением перемешанного подаваемого топлива с необходимым количеством воздуха. А при детонации двигателя топливная смесь взрывается и работает вне заданного цикла.

А автомобилях старых образцов проверку работоспособности мотора определяли, по большей части, на слух.

Датчик детонации ДВС

В современных машинах установлены датчики детонации ДВС, которые имеют возможность контролировать и управлять уровнем опасности, возникающим вследствие беспорядочного самовоспламенения топливно-воздушной смеси.

Принцип работы датчика детонации основан на том, что он фиксирует колебания цилиндров и передает электрический импульс электронному блоку управления (ЭБУ). Дальнейший контроль по предотвращению детонации двигателя берет на себя ЭБУ. Исходя из полученных электрических импульсов, он знает, надо обеднить смесь или обогатить, и, следит за углом опережения зажигания. Благодаря датчику детонации ДВС работает экономично при максимальной мощности.

Причины возникновения детонации

Ресурс двигателей зависит от правильной эксплуатации. А правильность эксплуатации — это, значит, что при малейших появлениях неполадок, шумов, расхода, ненормальной вибрации сразу принимать меры по их устранению.

Причин детонации ДВС много:

1. Плохой бензин или дизтопливо (для дизелей).
2. Октановой число топлива ниже нормы по ГОСТу.
3. Закупоренные топливный и масляный фильтры.
4. Не рабочие форсунки.
5. Неправильная работа топливных инжекторов.
6. Разрегулирован топливный насос.
7. Неисправный датчик кислорода — лямбда зонд.
8. Свечи зажигания не подходят для этой ДВС конкретной марки и модели авто.
9. Нарушение циркуляции в системе охлаждения.
10. Наличие проблем с управлением двигателем.

Октановое число топлива

К частой причине возникновения детонации в ДВС относится — эксплуатация мотора бензином с низким октановым числом.

Октановое число — это показатель степени сжатия. Чем выше октановое число, тем сильнее надо сжать топливо в цилиндре, чтобы оно воспламенилось. Чем ниже октановый показатель, тем меньше требуется компрессии для воспламенения топливно-воздушной смеси.

Современные автомобили с двигателями высокого давления должны эксплуатироваться топливом с высоким октановым числом.

Октановое число является, своего рода, антидетонацией, если компрессия двигателей соответствует заливаемому топливу.

Если залить топливо с малым октановым числом в авто с мощным мотором высокой компрессии, то оно будет сгорать в нем раньше положенного времени, что уже создаст антициклическую работу.

Оптимальная работа двигателя внутреннего сгорания осуществляется за счет нахождения «золотой» середины, то есть, чтобы топливно-воздушная смесь не самовоспламенялась от неправильной степени сжатия, а происходила за счет подачи свечами зажигания искр.

Нагар в цилиндрах

Если в цилиндре низкая компрессия, то горючая смесь будет сгорать не полностью, что также приводит к дальнейшим неисправностям — закоксовке. Потом придется делать раскоксовку двигателя своими руками или в сервисе. При образовании слоя нагара на стенках цилиндра, диаметр, соответственно, уменьшается, а компрессия повышается, что приводит к возникновению детонации ДВС.

Чем чище топливо, тем дольше межремонтный период ДВС и тем больше времени до капиталки ДВС. По частоте замены топливного фильтра можно определить, какого качества топливо, в основном, используется.

Не соответствуют свечи зажигания

Игнорируя рекомендации производителей двигателей и свечей зажигания можно установить не подходящие свечи. Часто, на производителей свечей не обращают внимания, при покупке только разделяют для инжекторных двигателей и для карбюраторных. Свечи, которые не подходят, будут воспламенять горючую смесь в неположенное время, что также приведет к детонации двигателя.

Рассмотренные выше 3 причины возникновения детонации — самые часто встречающиеся, но самые легко устраняемые.

Как защитить ДВС от детонации

Защитить двигатель внутреннего сгорания от детонации можно при недопущении вышеперечисленных причин. При обнаружении первых признаков детонации следует принять меры по их устранению.

1. Устанавливать рекомендованные свечи зажигания для конкретного мотора.
2. Заливать соответствующее для автомобиля топливо. Например, по рекомендации завода-изготовителя машины рекомендованным для заправки требуется только бензин с октановым числом 95, но, если заливать 92-й бензин, то может появиться детонация ДВС, потому что компрессии требуется поменьше и воспламеняется быстрее.
3. Своевременно менять фильтры, по мере их загрязнения.
4. Не перегревать мотор.
5. Следить за исправностью датчиков и сигналами бортового компьютера.

Как устранить детонацию

Детонацию ДВС, то есть взрывное горение топливно-воздушной смеси в цилиндре можно устранить зная все причины возникновения такого явления.

Убрать детонацию двигателя во время движения можно изменяя скорость и давление. Увеличение скорости уменьшит детонацию, так как максимально создаваемое давление уменьшается и, следовательно, на нагрев смеси уходит меньше времени и уменьшается время сжигания смеси.

Если при нагрузке автомобиль начинает детонировать, например, при подъеме на гору начинает слышаться звуки детонации, тогда надо переключить коробку переключения переда на 1-2 ступени ниже, чтобы был запас мощности.

Последствия детонации

Как уже было описано выше, детонация — это разрушительная сила, приводящая к сильной вибрации деталей кривошипно-шатунного механизма, головки блока цилиндров и других деталей, непосредственно связанных в работой ДВС.

Что конкретно происходит при детонировании ДВС

При детонации, то есть при взрыве топливно-воздушной смеси в цилиндре, появляется ударная волна, которая разрушает гладкие стенки цилиндра, уничтожает защитную пленку на поверхностях трущихся деталей.

К последствиям детонации относится и перегрев цилиндров мотора, из-за того, что высокой температуры газы нагревают соприкасаемые детали.

А при перегреве цилиндров в результате взрыва подаваемого горючего начинают крошиться кромки поршней.

Перегретый двигатель разрушает прокладку головки блока цилиндров, приводит к прогару клапанов газораспределительного механизма, свечи зажигания перегорают, возможно появление микротрещин на самом блоке или головке блока.

Отсюда делаем вывод, что детонация ДВС с сопровождающимися высокими термическими и ударными нагрузками, приводит к разрушению как отдельных деталей, так и двигателя в целом. Эксплуатация автомобиля с детонацией двигателя уменьшает работоспособный ресурс и межремонтный период.

Приобретаем полезные знания по видео: Теория ДВС.

Как детонирует двигатель на видео (шум).

Точное определение слову «детонация», которое можно найти сейчас, есть в энциклопедии журнала «За рулём». Правда, там само определение называют «причиной», чтобы подчеркнуть важность явления детонации. Итак, детонация двигателя – это самовоспламенение топлива в тех зонах, которые наиболее удалены от свечи. Вот так, просто и понятно – никаких «взрывов» или «стука пальцев». Правда, в действительности детонация проявляет себя характерным металлическим призвуком. Его ещё можно назвать «цокотом». Причины детонации инжекторного двигателя рассматриваются дальше.

Что точно не может быть причиной детонации на «инжекторе»

До сих пор считалось, что детонацию топлива в двигателе могут вызывать три фактора:

1. Низкое качество самого топлива;
2. Слишком низкое октановое число;
3. Неправильная установка угла опережения зажигания.

Интересно то, что к инжекторным моторам всё сказанное не относится. Угол опережения выставляется автоматически, причём подбирается он как раз под октановое число. Ну а грязное топливо, в котором есть сор, будет сгорать так же, как любое низкооктановое. Правда, косвенно его использование ведёт к засору форсунок, но проявится этот эффект далеко не сразу. В общем, все указанные пункты – не актуальны.

Форсунка, проработавшая с засорённым фильтром тонкой очистки

Ещё в 50-х годах при изучении детонации двигателя причины были найдены и озвучены:

• Используя топливо с фиксированным октановым числом, можно повышать угол опережения зажигания до строго определённого предела. Пройдя его, обычно наблюдают детонацию;
• Пусть угол опережения является постоянным. Будем постепенно уменьшать октановое число. Тогда можно будет получить детонацию, преодолев некий «порог качества». В общем, низкооктановый бензин – это плохо.

В конструкции инжекторных двигателей есть датчик детонации (ДД) (подробнее о нём написано здесь). Блок ЭБУ, в свою очередь, меняет угол опережения, отслеживая сигнал с этого датчика. Неисправность самого ДД тоже не будет фатальной – процессор, хотя и не сразу, понизит угол опережения до минимума. Мощность после этого снизится, но детонация будет исключена.

Когда датчик ДД выходит из строя, лампа Check Engine включается обязательно. До замены датчика лучше выполнять рекомендацию – число стартов двигателя нужно свести к минимуму. Просто, контроллер после включения не сразу понимает, что именно вышло из строя. Лучше перестраховаться.

Чем грозит появление нагара

Использование топлива с большим количеством вредных примесей ведёт к образованию нагара. Это – аксиома. Если же говорить о причинах детонации, нужно различать два понятия – нагар на поверхности цилиндра и отложения на корпусе свечи.

Поршни и поверхность цилиндров

Слой нагара на внутренней поверхности цилиндров есть всегда, а его количество постоянно меняется. Можно заправить авто некачественным топливом, а затем пусть мотор поработает на малой мощности. Суммарное количество нагара в результате возрастёт, что приведёт к увеличению степени сжатия и к ухудшению отвода тепла. В общем, может появиться детонация, а решают проблему так:

• Автомобиль останавливают, уменьшают угол опережения зажигания, заводят двигатель снова. Регулировку производят только на трамблёре;
• На инжекторном двигателе трамблёра нет, а угол опережения регулирует блок ЭБУ. Вмешательство оператора не требуется – нужен лишь исправный датчик детонации. Но даже с испорченным датчиком вызвать детонацию не получится – система среагирует на наличие неисправности мгновенно и правильно.

Здесь не было сказано о нагаре на корпусе свечи. Его появление действительно представляет опасность – речь идёт о «калильном зажигании». Подробней об этом явлении рассказывается ниже.

Число настоящих причин равно трём

Причин детонации инжекторного двигателя мы так и не назвали. Можно спокойно заливать любое топливо, даже с примесями, и можно полностью отключить датчик детонации – мотор будет продолжать работать, но ЭБУ соответствующим образом отрегулирует зажигание. К появлению устойчивой детонации ведут три фактора: работа на обеднённой смеси, калильное зажигание, перегрев стенок камеры сгорания. Последний из факторов вызывается только одной причиной – поломкой датчика температуры (ДТОЖ).

Датчики ДТОЖ автомобилей Lifan

Ниже перечислены датчики, исправность которых тоже важна.

Шпаргалка по отказам датчиков

Инжекторный бензиновый двигатель снабжён набором элементов, позволяющих контролировать работу системы в каждый момент времени. Все эти элементы называются датчиками. Перечислим те из них, отказ которых ведёт к появлению детонации:

• ДПДЗ, или датчик положения дроссельной заслонки. Симптомы отказа – снижение мощности, рывки и провалы при разгоне, а также неустойчивый холостой ход. Результат – работа двигателя на обеднённой смеси, но только при больших нагрузках. А детонация проявится, если управление ведётся в стиле «педаль в пол». Лампа Check Engine обычно не срабатывает.
• ДТОЖ, то есть датчик температуры тосола. Если мотор нагрет до критической температуры, блок ЭБУ должен об этом «знать». Угол опережения зажигания затем должен быть скорректирован. А иначе, и довольно быстро, начнётся устойчивая детонация.
• ДД, датчик детонации. Этот элемент выходит из строя редко, но может повреждаться проводка. При поломке именно датчика, а не при обрыве или замыкании проводов, лампа Check Engine не загорается на низких оборотах. Если неисправность уже есть, вызвать детонацию можно так: надо заглушить двигатель, скинуть и снова подключить клемму АКБ, выполнить старт. Детонация появится, а затем исчезнет до следующего запуска.

Ломается датчик ДТОЖ – получаем детонацию в критических режимах. А при поломке ДПДЗ детонация наблюдается на высоких оборотах. Появление и быстрое пропадание детонации – результат отказа ДД.

причины, как устранить, последствия, видео

Неконтролируемое воспламенение топливно-воздушной смеси способно привести к разрушению деталей цилиндропоршневой группы. В статье рассмотрим, что такое детонация двигателя, причины, которые ее провоцируют, и последствия.

Горение топливно-воздушной смеси

Невозможно понять, почему происходит детонация, без представления о нормальном воспламенении топливно-воздушной смеси (далее ТПВС):

• за несколько градусов до ВМТ свеча подает искру, воспламеняя ТПВС;
• фронт пламени начинает расходиться от электрода, где был первоначальный очаг, к стенкам камеры сгорания;
• если угол опережения зажигания (далее УОЗ) был подобран верно, то примерно к 10º после ВМТ в камере сгорания образуется максимальное давление горения. В этот момент поршень занимает позицию, при которой воздействие энергии на плечо сформирует максимальную вращательную силу кривошипа.

Несмотря на то что поджигание смеси происходит до ВМТ, следовательно, на поршень действует замедляющая его энергия, положительная сторона гораздо более значительна. Ведь самый важный момент – приложить усилие к поршню в момент, когда рычаг позволит получить максимальный крутящий момент. Именно плавное возгорание смеси позволяет достигнуть такого эффекта.

Определение

Детонация двигателя – самопроизвольное воспламенение ТПВС, характеризующееся высокой скоростью распространения фронта пламени. Как вы можете теперь увидеть, «детон» имеет противоположную нормальному горению природу.

Основная характеристика детонационного воспламенения – скорость распространения волны (в этом случае очень удачно сравнение со взрывной волной). После подачи искры средняя скорость розростания горения 20-30 м/с. Скорость взрывной волны в момент, когда топливо детонирует, достигает 2000 тыс. м/с.

Разумеется, ничем хорошим для двигателя это не кончиться. Ударная волна «сносит» очаг воспламенения, спровоцированный свечей зажигания, ударяясь о стенки камеры сгорания. Взрывная волна создает резонирующее воздействие, которое проявляет себя звонким звуком во время работы двигателя. Именно по этому звуку можно понять, что в одном либо сразу нескольких цилиндрах происходит детонирование.

Природа возникновения

С тем, что такое детонация двигателя, мы разобрались. Но что служит предпосылкой для ее возникновения?

Детонирует в камере сгорание не только топливо, но и масло, которые при неполном сгорании топливно-воздушной смеси остаются в камере сгорания. Вернемся к процессу горения. Во время начала воспламенения топливно-воздушной смеси от искры, пропорционально распространению фронта пламени, происходит повышение давления в камере сгорания. Также неминуемо повышается температура. В этот момент на периферии, то есть в полости камеры сгорания, куда еще не дошла волна горения смеси, начинаются предпламенные реакции. Иными словами, молекулы бензина начинают распадаться под действием температуры и давления. Распавшиеся частицы топлива очень легко поджечь. Поэтому, если в каком-то месте камеры сгорания температура слишком высока, это провоцирует самопроизвольное воспламенение частиц топлива.

Теперь нам ясны причины детонации двигателя. Но почему скорость ударной волны в процессе детонации намного больше той, что мы имеем после подачи искры? В гражданском двигателе давление в надпоршневом пространстве в момент достижения поршнем ВМТ – порядка 12 атм. Распространяющийся от искры фронт пламени, приводит к увеличению давления оставшейся полости. Поэтому давление, к примеру, около верхней стенки цилиндра может достигать 50-60 Атм. Именно поэтому скорость самовоспламеняющихся частиц гораздо больше тех, которые поджигаются искрой.

Причины

Факторы, провоцирующие появление детонации:

• несоответствие октанового числа топлива;
• несоответствие степени сжатия. Если вследствие проведения ремонтных работ, была увеличена степень сжатия, то заправка прежней маркой бензина может привести к детонации. Допустить такую оплошность очень легко, если шлифовать ГБЦ либо сам блок, а затем установить прежнюю по толщине прокладку ГБЦ. Если вы не хотите «умертвить» мотор, к вопросу степени сжатия стоит подходить очень серьезно. Учтите, что детонация двигателя может проявляться в жаркую погоду либо в определенном диапазоне оборотов;
• УОЗ. Слишком ранний угол может привести к «паразитному» давлению в некоторых местах камеры сгорания, что приведет к самопроизвольным взрывам;
• неправильное соотношение топлива и воздуха. Детонация мотора может возникнуть как в случае обедненной смеси, так и при переобогащении;
• нагар в камере сгорания. Образование отложений способствует закреплению частиц, которые после такта выпуска не покидают камеру сгорания. Сохраняя высокую температуру, они способствуют появлению в цилиндре детонации. Большое количество нагара приводит к заполнению полезного объема камеры сгорания, что может привести к появлению детонации.

Методы борьбы

Учитывая приведенные выше причины детонации, вам нужно следить за состоянием систем питания и зажигания. А также помнить о правилах выбора бензина.

Важнейшие составляющие топлива: изооктан и гептан. Изооктан, на противовес гептану, чрезвычайно устойчив к детонации. Именно соотношение изооктана к гептану и называют октановым числом бензина. Для большинства водителей выбор топлива стоит между АИ 92 либо АИ 95. Так вот 95 либо 92 и есть тем самым соотношением (к примеру, 92% изооктана и 8% гептана). Заправлять автомобиль нужно лишь той маркой бензина, которая рекомендована заводом-изготовителем. На рынке вы можете найти «Октан-корректор» либо «Октан-Бустер». Предназначение этих средств – повысить детонационную устойчивость топлива.

Среди прочих рекомендаций – периодически крутить двигатель до высоких оборотов. Постоянная езда «внатяг» либо работа двигателя  в диапазоне до 2 тыс. км приводит к ускоренному образованию нагара.

Последствия

К основным поломкам можно отнести:

• прогорание либо частичное оплавление поршня, вследствие аномально большой температуры. Также может произойти поломка перегородок между кольцами. Устранить неисправность поможет дорогостоящая капиталка;
• ускоренный износ ЦПГ. Детонация разрушает масляную пленку на стенках цилиндра, что приводит к сухому трению поршней;
• прогорание выпускных клапанов;
• перегрев двигателя;
• повышение температуры турбины, что может привести к ее поломке;
• высокая температура стенок цилиндра и поршня требует от колец проводить через себя большее количество тепла. Слишком высокая температура пагубно влияет на эластичность колец;
• оплавление электрода. Ситуация редкая и случается лишь в крайне запущенном состоянии.

Любителям экономить

Если вы заправляете современный автомобиль 92 бензином, в надежде сэкономить, то вас приятно удивит информация о системе зажигания инжекторного двигателя. Регистрируя возникновение детонации, ЭБУ «отодвигает» УОЗ. Такие меры помогают устранить детонацию, но приводят к потере динамических характеристик автомобиля. Соответственно, повышается расход, что сводит на нет все попытки экономии.

Тюнерам

Также будьте аккуратны с расчетами при форсировании мотора. В особенности детонации подвержены неправильно построенные турбированные моторы. Но не обходит стороной эта проблема и атмосферные ДВС. На отечественных просторах есть любители устанавливать 16-клапанные ГБЦ в моторы с поршневой от 8-клапанных двигателей. Многие даже не подозревают, что 16-клапанные Вазовские моторы имеют масляное охлаждение поршней. Поэтому установка одной лишь ГБЦ чревата увеличением температуры в цилиндре.

Езда внатяг

Движение внатяг – езда под нагрузкой на повышенной передаче. Случается такое, когда водитель резко добавляет газ, будучи на повышенной передаче, когда обороты двигателя не превышают 2500 тыс. Спровоцировать такую ситуацию может затяжной подъем, при котором водитель не сбрасывает скорость, а сильнее нажимает на педаль.

Езда внатяг, особенно на турбированном ДВС с малым объемом, создает благоприятные условия для возникновения детонации. Именно поэтому от такого способа вождения лучше отказаться.

Датчик детонации

Именно этот сенсор регистрирует посторонние резонансные частоты в цилиндре. Ориентируясь на показания датчика детонации, ЭБУ принимает решение о корректировании УОЗ. Если двигатель в исправном состоянии, а в баке правильный вид топлива, то поломка датчика не приведет к появлению детонации. Просто теперь ЭБУ не сможет адекватно реагировать на появление столь негативного явления.

Почему возникает детонация на холодном и горячем двигателе: основные причины

Дальше рассматривается только один тип двигателей – инжекторные. А у них, как известно, всем управляет блок ЭБУ: он регулирует подачу топлива, а также переключает ток в катушках зажигания. Главное, что под контролем ЭБУ находятся две важных цифры – угол опережения зажигания и насыщенность смеси. Интересно то, что других параметров, влияющих на появление детонации, назвать будет нельзя (их нет). А сама детонация – это горение, но проходящее в таком режиме, когда очаг воспламенения находится вдали от свечи. Проще говоря, если «нештатные» очаги есть, то есть и детонация. Ниже рассказывается о том, чем она, то есть детонация, может быть вызвана.

Признаки и последствия детонации двигателя

Все детали, составляющие конструкцию мотора, рассчитаны только на определённую температуру и давление. А не рассчитаны они на повышенные ударные нагрузки, которые сопровождают детонацию всегда. Снаружи двигателя слышится характерный звон (стук), а внутри происходит следующее: на деталях образуются очаги разрушения. Такие дефекты со временем не уменьшаются, а как раз наоборот. Срезанные, сорванные кромки поршней – это и есть результат детонации, которая появлялась регулярно.

Боковая поверхность и верхние кромки страдают в первую очередь

Её результатом может быть и пробой прокладки ГБЦ. Заметим, что само явление детонации сопровождается изменением выхлопа: состав меняется, цвет темнеет, температура понижается. Впрочем, всё это заметить сложно – детонация может появляться и исчезать. Остаётся надеяться на чуткость слуха, да на лампу Check Engine.

Даже появление устойчивой детонации не всегда приводит к срабатыванию индикатора. Например, при выходе из строя датчика дроссельной заслонки получается следующее: ЭБУ «думает», что всё нормально, а мотор «шпарит» на обеднённой смеси и при этом, конечно же, он будет «звенеть».

Почему «звенит» холодный двигатель

Детонация на холодном двигателе, если она действительно возникает, чаще будет обусловлена одним фактором – слишком обеднённой смесью в одном или нескольких цилиндрах. И тут надо смотреть, что стало причиной. Наиболее частой из этих причин становится засорение форсунок. Объём топлива, подаваемого на такте впуска, должен соответствовать числам, рассчитанным программой контроллера. В случае появления засора это правило не выполняется.

Форсунки иногда нужно чистить

Надо сказать, по мере прогрева эффект может исчезать полностью. Проверять нужно фильтр грубой очистки, затем фильтры на всех форсунках, ну а засорение самой форсунки – неприятность довольно серьёзная. И бороться с ней будет накладно с финансовой точки зрения.

Блок ЭБУ стремится компенсировать засор, варьируя разные параметры. Детонация при этом не возникает, однако снижается мощность. Но «регулирование», о котором шла речь, тоже имеет свои пределы – при значительной степени засорённости оно не помогает. Тогда зажигается лампа Check, а двигатель начинает «звенеть».

Пусть наблюдается детонация при запуске горячего двигателя – она появляется и сразу исчезает. Тот же эффект может обнаруживаться и при «холодном» запуске. В таком случае можно утверждать, что неисправен датчик детонации. Сам датчик выходит из строя редко, и скорее всего, проблема – в проводке. О наличии неисправности скажет включение лампы Check. Но пока обороты остаются низкими, на некоторых двигателях лампочка не срабатывает.

Появление детонации контролирует именно такой датчик

Блок ЭБУ, как мы говорили, регулирует два параметра: угол опережения зажигания, степень насыщенности смеси. Если сигнал, считываемый с датчика, полностью отсутствует, то ЭБУ выставляет значения на «разумный минимум». Смесь не будет слишком обеднённой, чтобы исключить детонацию. Но в первую секунду блок ЭБУ «не знает», что сигнал с датчика отсутствует, и параметры доводятся «до предела».

Проведите опыт: отключите, а через 5 минут снова подключите любую клемму АКБ, выполните старт. Затем обороты двигателя нужно повысить до 3000 об/мин. Детонация, продолжающаяся 1-2 секунды, должна наводить на одну мысль: неисправности в цепи датчика – есть, их надо искать.

Детонация может возникнуть и после прогрева

Если говорить об «инжекторе», а не о карбюраторном ДВС, нужно заметить, что детонация на горячем двигателе – явление трудноуловимое. Она может возникать только под нагрузкой, то есть стоять и «газовать», пытаясь услышать звон, будет бесполезно. Одной из причин появления детонации является поломка датчиков – это датчик температуры, а также датчик положения заслонки дросселя. Рассмотрим оба вопроса подробнее.

Чтобы заметить эффект от поломки температурного датчика (ДТОЖ), нужно прогреть двигатель до 90-100 Гр. C. Возможно, это удастся сделать, не выезжая с парковки, но в зимнее время такой прогрев займёт ровно час. Дальше, принимая значение температуры равным 80 градусам, блок ЭБУ продолжит корректировать угол опережения в соответствии с этим «усреднённым» значением. А оно является заниженным, и поэтому возникнет детонация. Сам угол опережения затем будет сразу уменьшен. Но такая регулировка, конечно же, имеет пределы.

Любой датчик ДТОЖ – обычный терморезистор

Неисправный датчик может проявлять себя по-разному: до прогрева он ведёт себя нормально, затем начинает «чудить». И вот тогда, то есть в таких случаях, неисправность не определяется и лампа не загорается. А детонация может исчезать и снова появляться. Тут нужен БК: надо смотреть, чему равны «цифровые» показания температуры.

При отсутствии датчика ДТОЖ блок ЭБУ считает, что температура равна 80-ти градусам. Превысив этот предел, легко добиться появления устойчивой детонации.

Пусть будет неисправен датчик положения дроссельной заслонки. И допустим, считываемое с него значение – меньше, чем «настоящее». Тогда смесь будет слишком обеднённой, и детонация на горячем двигателе возникнет обязательно. Кстати, пока мотор не прогрет, эффект не проявится. Ещё одним важным фактором считается наличие нагрузки.

Датчик считывает угол отклонения дроссельной заслонки

Выше сказано, что к детонации приводит сочетание трёх факторов:

1. Поломка датчика заслонки;
2. Значительная нагрузка на двигатель;
3. Достаточный уровень прогрева.

Устранять нужно, конечно же, именно первый фактор. Тогда мотор можно будет эксплуатировать в любых режимах.

Пытаясь газовать на стоянке, нет смысла ждать появления детонации по причине неисправности датчика. Речь идёт, разумеется, только о датчике положения заслонки. Смотрите, что указано в «пункте 2» – мотору нужна нагрузка. Это значит, что эффект не проявит себя, если передача не включена.

Пара слов о калильном зажигании

В 50-е годы явление детонации только начинали изучать. Тогда был обнаружен следующий эффект: воспламенение могло происходить раньше, чем появлялась искра. Выяснилось, что очагом воспламенения являлись частички нагара. Сам эффект, о котором идёт речь, был назван «калильным зажиганием». И этот эффект, оказывается, приводит к детонации всегда.

Не путать с детонацией при выключении зажигания!

Такой нагар становится причиной калильного зажигания

Логика здесь состоит в следующем: детонация появляется в случаях, когда зажигание является «ранним». Но калильное зажигание, как многие знают, всегда предшествует «штатному». Блок ЭБУ исправно контролирует момент появления искры, но в этом не всегда будет смысл – горение может идти уже тогда, когда ток в катушке ещё отсутствует.

Допустим, появляется детонация при запуске горячего двигателя, и она не исчезает через секунду или две. Как известно, так может проявляться калильное зажигание. А вот на «холодном» двигателе калильное зажигание не возникает никогда. Это утверждение в совокупности с первым позволяет выполнять диагностику.

Заметим ещё раз – здесь говорится о причинах появления детонации. Одной из них принято считать эффект «калильного зажигания». Его, в свою очередь, вызывает наличие любого из факторов:

• Появление характерного нагара на плоском электроде либо на корпусе свечи;
• Полное или частичное выгорание центрального электрода;
• В редких случаях очагами воспламенения могут быть отложения на клапанах, ещё реже – копоть на поршне. Но в каждом таком случае оказывается, что центральный электрод прогорел полностью.

Третий пункт соответствует фактору, очень редко встречающемуся на практике. Так что делайте выводы правильно.

Вопрос-ответ

Возможно, прочитав сотни форумов и перелопатив гору специальной литературы, читатель так и не найдёт ответ на свой вопрос. Но прежде чем везти авто на диагностику, можно ознакомиться с наиболее распространёнными вопросами, касающимися работы двигателей. Ответы здесь приводятся тоже:

• В: Может ли детонация быть связана с появлением нагара?
• О: В моторах с водяным охлаждением нагар образуется в любом случае. Толщина слоя всё время меняется, но контроллер нужен затем, чтобы подстраиваться под любые изменяющиеся условия. Что верно и для карбюраторных двигателей, если ими управляет блок ЭБУ.
• В: Как влияет калильное число свечей на появление калильного зажигания?
• О: Если установите «слишком холодную» свечу – получите нагар на электроде и на корпусе. Установка «горячих» свечей – случай более сложный. Если калильное число будет меньше рекомендованного, то не обязательно перегрев корпуса свечи приведёт к калильному зажиганию. Однако розжиг смеси раскалённой керамикой – процесс вероятный. На практике следует обращать внимание и на правильность выполнения монтажа (см. рис.).
• В: Раньше возникала детонация на горячем двигателе. После смены заправки всё прошло. Наверное, неисправен контроллер?
• О: Скорее неисправен датчик детонации, его проводка и т.д. Повысьте обороты до 3500 об/мин – лампа Check должна включиться сразу.

Иллюстрация ко второму вопросу приводится ниже:

Ошибки при монтаже свечей зажигания

Может быть, читатели дополнят список, оставляя грамотные комментарии и отзывы.

Звук детонации двигателя на видео

Детонация двигателя- Причины и последствия. Советы по устранению

Водителям приходится сталкиваться с эффектом неконтролируемого возгорания топлива в цилиндрах силовых агрегатов в виде взрывов. В результате сверхвысоких температур и огромного давления, возникает мощная взрывная ударная волна, которая называется «детонация двигателя». Она сопровождается мгновенным выбросом большого количества энергии и разрушениями различной степени тяжести.

Причины детонации дизельного двигателя

При нормальной работе ДВС смесь возгорается, когда поршня находится в верхней точке ВМТ, при опережении угла зажигания в 2 – 3 °. Догорание смеси продолжается и после ВМТ при движении поршня в обратную сторону. Расчетная скорость перемещения языка пламени равна 30 м/сек. Во время взрыва данный параметр резко возрастает, достигая значения 2 тысячи метров за одну секунду.

Детонация двигателя возникает при:

• постоянном движении машины;
• возрастании нагрузок;
• при работе на различных передачах;
• в т. ч. на холостом ходу.

Она вызвана нарушениями параметров при сгорании топлива. Плавный процесс мгновенно сменяется сильным взрывом, что приводит к негативным последствиям:

• разрушения поршней, цилиндров;
• деталей кривошипно-шатунного механизма;
• резкое возрастание температурного режима;
• уменьшение мощностных характеристик;
• возрастание потребления горючего.

Наиболее частые причины детонации двигателя:

1. Нарушение регулировок.
2. Некачественное смешение горючего с кислородом.
3. Недостаточная эффективность охлаждающей системы.
4. Нарушение эксплуатационных требований.
5. Применение бензина низкого октанового числа.
6. Конструктивные недоработки двигателя.

Последствия детонации двигателя

Для осуществления разгона транспортного средства, водитель резко вдавливает педаль газа. При попадании топлива в условия с повышенным давлением, сверхвысокими температурами, происходит воспламенение. Внутри камеры генерируется дополнительное давление, создается взрывная волна с возрастающей амплитудой, возникает цепная реакция, не поддающаяся контролю, коленвал вращается с огромной скоростью.

Детонация приносит огромные разрушения элементам двигателя:

1. Срываются и обламываются кромки поршней.
2. Нарушается целостность цилиндров, разрушаются стенки.
3. Прокладка головки ГБЦ полностью разрывается.
4. Датчики дроссельные выходят из строя.

В отличие от детонации, при нормальном функционировании топливо равномерно сгорает и передает энергию движения на поршни, затем на коленчатый вал и т.д.

Влияние особенностей эксплуатации на силу детонации

Даже в исправном механизме велика вероятность, что произойдет детонация двигателя при разгоне или при эксплуатации машины с повышенными нагрузками. Топливо начинает детонировать при длительных подъемах, особенно если скорость превышает установленную передачу. Выражаясь иначе, водитель не должен давить на газ при преодолении подъема, пока не осуществит переход на понижение скорости.

В это время коленчатый вал имеет низкие обороты, не хватает мощности на подъем автомобиля в гору. В общее звучание работающего двигателя добавляются отчетливые детонационные стуки, вызванные высокочастотной взрывной волной.

Топливовоздушные смеси вызывают детонацию при недостаточном охлаждении и неисправностях в системе:

• преждевременное раннее зажигание;
• перегревание мотора;
• наличие большого количества нагара в камерах;
• закоксованность стенок цилиндров, приводящая к увеличению степени сжатия.

Интересно: Известны случаи, когда мастера тюнинга искусственно устраивают раннее преждевременное зажигание. Этим способом пытаются улучшить реакцию движка на нажатие педали газа при работе на уменьшенных оборотах. Смесь воспламеняется раньше, чем поршень достигает ВМТ, т. е. препятствует его движению. Здесь главное – не допустить перегрева.

Если накопилось много нагара, объем камеры резко уменьшается, а значит степень сжатия возрастает. Вредные отложения способствуют значительному повышению температурного режима . Случается, что нагар тлеет, в результате чего смесь самовоспламеняется в самый неподходящий момент (эффект калильного зажигания). Это неконтролируемое явление – детонация двигателя при выключении зажигания. При несанкционированном возгорании топлива двигатель несет серьезный ущерб, его моторесурс значительно сокращается.

Прошивки и детонация

Помимо причин, описанных выше, также имеют влияние изменения, направленные на повышение экономичности топлива. «Экономичная прошивка» заключается в следующих усовершенствованиях:

1. Установка неподходящего калильного числа свечей зажигания.
2. Изменения в топливной аппаратуре.
3. Чип-тюнинг электронного блока ЭБУ с целью внесения корректировок топливных карт.

После проведения данных мероприятий смеси для разных режимов обедняются, что влечет снижение динамических характеристик авто.

Родные настройки ЭБУ рассчитаны на нормальное воспламенение смесей при номинальном температурном режиме в камерах. Детонация чаще всего случается после проведения прошивки при использовании смесей обедненного состава, автомобиль при этом испытывает серьезные нагрузки. На таких смесях детали двигателя быстро перегреваются и при впрыске возникает бесконтрольное возгорание.

Детонация при запуске двигателя

Холодный инжектор при запуске может детонировать при поступлении обедненного топлива в цилиндры. Как правило, это обусловлено засорением отверстий распыляющих форсунок. При их засоре топливо подается в ненадлежащем объеме. После прогрева детонация исчезает. Чтобы избавиться от негативного эффекта, рекомендуется регулярно проверять и очищать топливные фильтры. Засорение форсунок считается серьезным дефектом, избавиться от которого трудно без демонтажа.

Детонация дизельного двигателя

В отличие от инжекторов, в дизелях топливо не поджигается, оно самовоспламеняется при впрыске в цилиндр с раскаленным сжатым воздухом. Если объем горючего превышает установленную величину, в камере сгорания развивается ударная волна. Детонация двигателя на холостых оборотах сопровождается громким звуком, считается, что данный эффект не представляет опасности и постепенно исчезает с увеличением нагрузки.

Причины детонации дизельного двигателя на холостых оборотах – задержка возгорания топлива. Этот временной промежуток сокращается по мере возрастания температуры в системе.

Как снизить вероятность возникновения детонации:

1. Уменьшить количество, впрыскиваемого горючего.
2. Разделить камеры сгорания (предварительный отсек, рабочий).
3. Впрыскивать топливо по методу MAN.
4. Добавлять специальные присадки в дизтопливо, за счет которых происходит ускорение возгорания.

Детонация дизельного двигателя после выключения зажигания возникает по следующим причинам:

• засорение отверстий форсунок;
• отказ насоса ТНВД;
• отложения нагара.

Основные признаки детонации

От сильных взрывов при работе двигателя слышны звонкие металлические постукивания, отработавшие газы изменяются по оттенкам. Многие рабочие элементы деформируются и выходят из строя.

Внешние проявления детонации:

1. Дым темного цвета, выходящий из системы выхлопа.
2. Снижение мощности.
3. Вибрации усиливаются по мере возрастания амплитуды взрывной волны.
4. Двигатель не реагирует на управление со стороны водителя (неустойчивая работа).
5. Детали и узлы перегреты до критических температур.

Рекомендации опытных автомобилистов

При изготовлении автомобильных двигателей все детали имеют определенные параметры, рассчитанные на эксплуатацию в номинальных температурных режимах. При детонации двигателя транспортное средство подвергается ударным нагрузкам, превышающим допустимые значения. Неравномерное распределение горючего и кислородных масс приводит к неожиданным сильным взрывам.

Чтобы выявить и предотвратить случаи детонации, рекомендуется прислушиваться к равномерности звуков работающего двигателя. При выявлении нестандартных постукиваний, шумов, необходимо остановиться и выключить мотор. Далее нужно определить источник неизвестных звуков и попытаться ее устранить.

Во избежание разрушительных последствий, детонация должна быть под постоянным контролем. Главное помнить: при нормальной работе не должны возникать даже небольшие изменения в звучании мотора.

ДЕТОНАЦИЯ

На некоторых режимах работы автомобиля, обычно связанных с большой нагрузкой, при использовании бензина, качество которого не полностью отвечает требованиям двигателя, может возникнуть особый вид сгорания рабочей смеси, так называемое детонационное сгорание. Такое сгорание сопровождается появлением характерного звонкого металлического стука, повышением дымности выхлопа и увеличением температуры в цилиндрах двигателя.
Все внешние признаки и проявления детонации хорошо известны, однако, причины возникновения и механизм этого явления до сего времени выяснены не полностью. Существует несколько теорий, объясняющих сущность детонационного сгорания, но наиболее общепризнанной из них в настоящее время является так называемая перекисная теория.
В основе этой теории лежат труды выдающегося русского ученого акад. А.Н. Баха, который установил, что при окислении углеводородов первичными продуктами являются перекисные соединения типа гидроперекиси R—О—О—Н или диалкилперекиси R—О—О—R. Перекиси относятся к разряду весьма нестойких соединений, обладающих большой избыточной энергией. При определенных температурах и давлении перекисные соединения могут самопроизвольно разлагаться с выделением большого количества тепла и образованием новых активных частиц.                      
Процесс окисления углеводородов бензина кислородом воздуха начинается с момента производства бензина на заводе и продолжается вплоть до сгорания бензина в двигателе. Скорость окисления зависит от температуры. При повышении температуры бензина на 10° С скорость его окисления возрастает в 2, 2—2, 4 раза.
При хранении и транспортировке бензина температура его обычно невысока, поэтому окисление углеводородов и образование перекисных соединений происходит весьма медленно. Перекисные соединения в таких условиях не накапливаются, а подвергаются дальнейшему окислению с образованием смолистых веществ.
Энергичное окисление углеводородов бензина начинается в камере сгорания в конце такта сжатия рабочей смеси. При движении поршня к в.м.т. непрерывно повышается температура и давление в рабочей смеси и возрастает не только скорость окисления углеводородов, но в процесс окисления вовлекается все большее и большее количество различных соединений. Процессы окисления приобретают особенно большую скорость после воспламенения смеси и образования фронта пламени. По мере сгорания рабочей смеси температура и давление в камере сгорания быстро нарастают, что способствует дальнейшей интенсификации процессов окисления в несгоревшей части рабочей смеси. На последние порции несгоревшего топлива, находящиеся перед фронтом пламени, высокие температура и давление действуют наиболее длительно. Вследствие этого в них особенно интенсивно накапливаются перекисные соединения, поэтому наиболее благоприятные условия для перехода нормального сгорания в детонационное создаются при сгорании именно последних порций рабочей смеси.
Описанные выше процессы окисления углеводородов с образованием перекисных соединений протекают в двигателе всегда, независимо от того, какое сгорание имеет место: нормальное или детонационное.
Если в двигателе используется такой бензин, в составе которого преобладают углеводороды, не образующие при окислении большого количества перекисных соединений, то концентрация перекисей в последних порциях смеси не достигает критических значений, и сгорание заканчивается нормально, без возникновения детонации.
Если при окислении бензина в последних порциях смеси накапливается много перекисных соединений, то свыше некоторого критического значения происходит их взрывной распад с образованием так называемого «холодного пламени». Продуктами сгорания в этом пламени являются главным образом альдегиды и СО, так что и энергия, выделяемая в «холодном пламени», составляет лишь малую часть от полной теплоты сгорания топлива (5—10%) с соответственно незначительным повышением температуры. Свечение холодного пламени обязано оптическому возбуждению молекул формальдегида непосредственно при их образовании, т. е. возникает за счет энергии химической реакции (хемилюминесценция).
Распространение холодного пламени по рабочей смеси, в отличие от -нормальных горячих пламен, осуществляется исключительно диффузией в свежую смесь активных частиц, радикалов, образующихся при распаде перекисей. Результатом холоднопламенной стадии является замена исходного, относительно инертного углеводорода химически активной смесью органических перекисей, альдегидов и свободных радикалов. Эта активная смесь подвергается дальнейшему окислению и после некоторого периода индукциипроисходит новый взрывной распад перекисных соединений, аналогичный прежнему, но с вовлечением большей массы исходной смеси и с участием большего количества перекисных соединений.
При этом возникает особый тип пламени, промежуточный между холодным и горячим, названный А. С. Соколиком [ ] «вторичным холодным пламенем». Реакция идет в нем так же, как в холодном пламени, не до конечных продуктов СО2 и Н2О, а до СО, но степень разогрева в этом пламени уже велика и соответствует выделению примерно половины полной энергии сгорания, поэтому «вторичное холодное пламя» распространяется с большей скоростью не только за счет диффузии активных центров, но и за счет теплопередачи. После прохождения «вторичного холодного пламени» остается на гретая до высокой температуры смесь СО и неиспользованного кислорода. При достаточно высокой концентрации активных центров происходит цепочечно-тепловой взрыв этой смеси, рождающий настоящее горячее пламя, т. е. происходит самовоспламенение [1].
Вначале самовоспламенение и образование нового фронта горячего пламени происходит в одном или нескольких местах несгоревшей части рабочей смеси. Одновременно с новым фронтом горячего пламени возникает новый фронт ударной волны. Ударные волны, распространяясь по нагретой активной смеси, в которой предпламенные реакции близки к завершению, стимулируют самовоспламенение остальной несгоревшей части рабочей смеси. При этом скорость распространения фронта горячего пламени в оставшейся части смеси становится такой же, как и скорость распространения ударных волн, т. е. появляется детонационная волна сгорания, имеющая скорость до 2000—2500 м/сек.
Таким образом, сущность явления детонации состоит в весьма быстром завершении процесса сгорания в результате многостадийного самовоспламенения части рабочей смеси перед фронтом пламени, сопровождающегося возникновением ударных волн, которые, в свою очередь, стимулируют сгорание всей оставшейся рабочей смеси со сверхзвуковой скоростью.
Изложенные выше представления о цепном механизме детонационного сгорания основаны на трудах акад. Н. Н. Семенова и подтверждаются многочисленными экспериментальными данными.
Рисунок 1 иллюстрирует исследования, перемещения фронта пламени при нормальном и детонационном сгорании смеси в специальном двигателе, оборудованном аппаратурой для скоростной фотосъемки. Очаг детонационного сгорания отмечен в наиболее удаленном от свечи зажигания месте. Весь процесс детонационного сгорания завершился при повороте коленчатого вала на 6—7° после в. м. т., тогда как нормальное сгорание в этих условиях протекало значительно дольше и заканчивалось при повороте коленчатого вала более чем на 14° после в. м. т. (Рисунок 1).
В пользу многостадийного воспламенения несгоревшей порции рабочей смеси говорит тот факт, что в спектре испускания пла-

мени в детонационной зоне исчезают характерные для углеводородных пламен полосы С—С и С—Н. Это обстоятельство свидетельствует о том, что горячее пламя возникает в данном случае не в исходной углеводородо-воздушной смеси, а в продуктах ее превращения, содержащих главным образом СО. При помощи спектров поглощенияв смеси перед детонационным воспламенением обнаружены органические перекиси и альдегиды и, наконец, специфические для холодных пламен возбужденные молекулы формальдегида [1].
Установлено, что введение в камеру сгорания небольших количеств диэтилперекиси (С2H5ООС2H5) или этилгидроперекиси (С2Н5ООН) вызывает очень сильную детонацию. Резкую детонацию вызывало введение гидроперекиси ацетила (СНзСООН). В последней порции рабочей смеси в двигателе перед началом детонации были обнаружены органические перекиси, аналогичные гидроперекиси ацетила, в таких количествах, которые по опытам с чистой перекисью необходимы для вызова детонации [ ].
Внешние признаки детонационного сгорания мы уже отмечали: характерный стук, дымный выхлоп и перегрев двигателя. Металлический стук является результатом многократных периодических отражений ударных волн от стенок камер сгорания. При этом на индикаторных диаграммах в конце сгорания регистрируются вибрации давления в виде ряда постепенно затухающих острых пиков (рис. Рисунок 2). Частота вибраций давления примерно такая же, как и основная частота слышимых стуков — порядка нескольких тысяч гц. В связи с этим при детонации мы слышим звонкий металлический стук высоких тонов.

Рисунок 2 . Типичные индикаторные диаграммы двигателя с искровым зажиганием при работе
с детонацией.

Само по себе повышение давления, возникающее во фронте ударных волн, с точки зрения механической прочности деталей двигателя, не представляет особой опасности, так как эти пики давления действуют в виде крайне коротких импульсов, длящихся менее одной десятитысячной доли секунды.
Однако ударные волны при своем многократном отражении от стенок могут механически    «сдирать» масляную пленку с поверхности   гильзы, что приводит к увеличению износа цилиндров и поршневых колец. Кроме того, вибрационный характер нагрузки на поршень при наличии детонации может вызывать разрушение антифрикционного слоя в шатунных подшипниках [ ].
В результате большой скорости и взрывного характера сгорания при детонации часть топлива и промежуточных продуктов сгорания «разбрасывается» по объему камеры, перемешивается с конечными продуктами сгорания и не успевает полностью сгореть. Следствием неполноты сгорания смеси при детонации является увеличение дымности выхлопа.
Главная опасность детонации заключается в повышенной отдаче тепла от сгоревших газов в стенки камеры сгорания и днище поршня из-за более высоких температур в детонационной волне и увеличения коэффициента теплоотдачи в результате срыва пограничного слоя более холодного газа [3].
Увеличенная теплоотдача в стенки приводит к перегреву двигателя и может вызвать местные разрушения поверхности камеры сгорания и днища поршня, первоначально выражающиеся в появлении на поверхности металла небольших щербин. Часто в первую очередь происходит разрушение кромок прокладки между цилиндром и головкой, завершающееся ее прогоранием. Характерно расположение таких разрушений во вполне определенных для дан ного двигателя местах, зависящих от конфигурации камеры сгорания, что связано с зонами преимущественного возникновения детонации и условиями отражения ударных волн от стенок [3].
Следует отметить, что еще до появления каких-либо видимых разрушений работа двигателя с детонацией ведет к повышенному износу деталей [ ]. Так, в Таблица 1 приведены результаты исследования [ ] влияния детонации на износ цилиндров. Опыты проводились на шестицилиндровом двигателе таким образом, что три цилиндра работали с детонацией, а три других — без детонации.
Через 200 ч испытаний проводился второй этап, во время которого три цилиндра, ранее работавшие без детонации, переводились на детонационный режим, и наоборот. Исследования показали, что при работе двигателя с детонацией, в тех случаях, когда не наблюдается аварийных разрушений, происходит снижение его долговечности в 1, 5—3 раза.

Таблица 1 . Влияние детонации на износ (в мк) цилиндров [30]

Распределение износов по высоте цилиндра видно из данных, приведенных на Рисунок 3. Они свидетельствуют о том, что длительная работа двигателя с детонацией совершенно недопустима.
Основные положения перекисной теории детонации позволяют объяснить влияние различных факторов на возникновение детонационного сгорания в двигателе и помогают наметить пути борьбы с этим явлением.
Согласно перекисной теории детонации повышение температур и давления в цилиндрах двигателя должно способствовать ускорению образования перекисных соединений и быстрейшему достижению критических концентраций, приводящих к детонации. Увеличение продолжительности пребывания последних порций топлива в камере сгорания также должно вести к образованию критических концентраций перекисных соединений и возникновению детонации.
Эти положения хорошо объясняют влияние на возникновение детонационного сгорания таких показателей, как степень сжатия двигателя, форма камеры сгорания, диаметр цилиндра, материал поршней и головки блока цилиндров, наличие отложений нагара, угол опережения зажигания, число оборотов коленчатого вала, температура и влажность окружающего воздуха, состав смеси, температура охлаждающей жидкости и т. д. [ , , , , ].

Рисунок 3 . Радиальный износ цилиндра при работе двигателя [16].

Детонация в двигателе с цилиндром увеличенного диаметра при всех прочих равных условиях возникает быстрее, поскольку в таком двигателе ухудшаются условия отвода тепла. Форма  камеры  сгорания должна быть такой, чтобы в ней не было мест, значительно удаленных от источника зажигания, и обеспечивался наилучший отвод тепла от той части рабочей смеси, которая догорает в последнюю очередь.
Алюминиевые   поршни и головка блока цилиндров лучше отводят тепло, чем чугунные, поэтому условия для возникновения детонации в двигателях с алюминиевыми поршнями и головкой блока цилиндров менее благоприятны. Отложения нагара в камере сгорания затрудняют отвод тепла и тем самым способствуют возникновению детонации. При увеличении числа оборотов коленчатого вала сокращается время пребывания топлива в камере до сгорания за счет повышения скорости распространения фронта пламени, что приводит к снижению конечных концентраций перекисных соединений и затрудняет  возникновение детонации.
Детонация в двигателе ослабевает или совсем исчезает при уменьшении угла опережения зажигания вследствие того, что при этом снижаются температура и давление газов в цилиндре двигателя и остается меньше времени на образование перекисных соединений. Наиболее эффективное средство предотвращения детонации в двигателе — это применение топлива, имеющего достаточную химическую стойкость в условиях камеры сгорания, т. е. обладающего необходимыми антидетонационными свойствами.

Список литературы:

Детонация и предварительное зажигание — Savvy Aviation Resources

Эти два аномальных явления горения, которые часто путают и неправильно понимают, столь же различны, как ночь и день.

Майка Буша

Хотя мы часто слышим, как люди описывают то, что происходит внутри цилиндров двигателя с циклом Отто, как взрыв, то есть насильственное, почти мгновенное событие, это не так. Воздушно-топливный заряд не взрывается при воспламенении от свечей зажигания, а скорее горит упорядоченным образом, начиная от свечей зажигания и продвигаясь по камере сгорания, пока он не гаснет при достижении стенок цилиндра и днища поршня в воздушно-топливном режиме. заряд полностью израсходован и гореть больше нечего.Событие возгорания занимает значительный период времени — примерно 6 миллисекунд или 90 ° вращения коленчатого вала, плюс-минус.

Очень важно, чтобы пиковое давление происходило за пределами ВМТ, потому что геометрия коленчатого вала и шатуна около ВМТ не позволяет преобразовать давление сгорания в полезную работу (например, вращение коленчатого вала), а просто создает чрезмерное напряжение в цилиндре, поршне , шатун и коленчатый вал. Рисунок 2 пытается драматизировать этот момент.

Детонация

Но если процесс сгорания протекает слишком быстро и пик давления возникает слишком рано, результатом может быть избыточное давление, чрезмерные температуры и нестабильные импульсы давления, известные как «детонация».«Это потому, что, когда поршень находится в непосредственной близости от ВМТ, он не может двигаться вниз в цилиндре, чтобы сбросить давление (и выполнить при этом некоторую полезную работу). Неровный вид верхнего следа на Рисунке 4 с шипами является характерным признаком давления детонации.

В автомобиле мы обычно слышим детонацию в виде слышимого «стука». В самолете мы не можем — слишком много шума — но мы можем наблюдать его на мониторе двигателя в виде чрезмерного CHT и пониженного EGT.

Детонация — это то, что происходит около точки пикового давления в событии сгорания, после того, как воздушно-топливный заряд нормально воспламенился свечами зажигания. Он характеризуется аномальными скачками давления около точки пикового давления, вызванными самовозгоранием конечного газа из-за чрезмерной температуры и давления.

Вопреки тому, что вам сказали CFI или A&P, детонация не обязательно опасна. Многие двигатели довольно регулярно работают в режиме легкой детонации, а некоторые могут выдерживать умеренную детонацию в течение продолжительных периодов времени без повреждений.Детонация — не оптимальная ситуация, но она не обязательно разрушительна. Чем выше удельная мощность двигателя, тем больше вероятность, что он получит повреждения от детонации. Двигатель, который производит 0,5 л.с. / дюйм3 (лошадиных сил на кубический дюйм рабочего объема) — что типично для большинства карбюраторных авиационных двигателей — обычно может выдерживать умеренные уровни детонации без повреждений, но двигатели с турбонаддувом с большим наддувом мощностью 0,625 л.с. / дюйм3 или более может быть быстро поврежден детонацией.

Когда происходит детонационное повреждение, оно обычно проявляется в виде трещин (электродов и изоляторов свечей зажигания, а иногда и поршневых колец и площадок), точечной коррозии (обычно головки поршня) и / или теплового повреждения (часто юбки поршня). задиров и оплавление углов поршня).

Как пилоты, мы обычно можем избежать таких повреждений, если будем предупреждать о чрезмерном CHT и пониженном EGT, которые характерны для детонации, и быстро реагировать снижением мощности и переходом на полностью обогащенную смесь. Здесь очень важен контроль двигателя — иначе вы не сможете увидеть CHT пяти из шести цилиндров, а программирование сигнала CHT на срабатывание при 400 ° поможет привлечь ваше внимание и предпринять соответствующие действия.

Предварительное зажигание

«Предварительное возгорание» — это еще одно событие ненормального возгорания, которое часто путают с детонацией, но на самом деле это совершенно другое.Предварительное зажигание — это зажигание топливовоздушной смеси перед зажиганием свечи зажигания. Каждый раз, когда что-то вызывает воспламенение смеси в камере до возгорания свечей зажигания, это классифицируется как преждевременное зажигание. Источником воспламенения может быть перегретый наконечник свечи зажигания, нагар или свинец в камере сгорания или (редко) сгоревший выпускной клапан — любая из этих вещей может действовать как свеча накаливания, преждевременно воспламеняя заряд.

Такое горячее пятно в камере может воспламенить заряд, в то время как поршень находится на очень ранней стадии сжатия.Результат: значительную часть всего такта сжатия двигатель пытается сжать горячую массу расширяющегося газа. Это, очевидно, создает огромную механическую нагрузку на двигатель и передает большое количество тепла алюминиевой головке поршня и головке блока цилиндров. Существенный ущерб почти неизбежен.

Детонация вызывает очень быстрый скачок давления около точки пикового давления на очень короткий период времени. Предварительное зажигание вызывает огромное давление, которое присутствует в течение очень долгого времени — возможно, на всем такте сжатия.Мало того, что преждевременное возгорание гораздо опаснее, его гораздо труднее обнаружить. Фактически, обычно вы узнаете об этом только после того, как двигатель будет катастрофически поврежден.

Двигатели могут выдерживать детонацию в течение значительных периодов времени, но не существует двигателя, который мог бы прожить очень долго при преждевременном воспламенении. Двигатель не будет работать более нескольких секунд с предварительным зажиганием. Если вы видите коронку поршня, которая выглядит обработанной пескоструйным аппаратом, или трещину на кольце, вероятно, это было вызвано сильным детоатом.Если вы видите расплавленное отверстие в середине днища поршня, это, вероятно, было вызвано преждевременным зажиганием. Другими признаками преждевременного воспламенения являются свечи зажигания с расплавленными электродами или изоляторы, забрызганные расплавленным металлом. На рис. 5 показан пример серьезных повреждений, вызванных преждевременным зажиганием.

Предварительное зажигание, вызванное детонацией

Хотя детонация и преждевременное зажигание — это два совершенно разных явления, сильная детонация может вызвать преждевременное зажигание. Если двигатель работает в режиме сильной детонации в течение значительного периода времени, чрезмерные температуры и скачки давления (которые нарушают обычный защитный пограничный слой) могут вызвать перегрев электродов свечей зажигания и других предметов в камере сгорания до точки, при которой они запустятся. раскалиться докрасна.В этот момент светящийся предмет может вызвать преждевременное зажигание и быстрое разрушение цилиндра. После разборки судебно-медицинский анализ выявит явные признаки как детонационного, так и предварительного воспламенения повреждений, хотя в конечном итоге именно предварительное зажигание привело к неисправности двигателя.

В другой статье мы более подробно рассмотрим процесс нормального сгорания и исследуем, как использование нами элементов управления двигателем — дроссельной заслонки, смеси и пропуска — влияет на то, что происходит внутри цилиндра.

© 2007-2013 — Майкл Д.Busch — Все права защищены.

Непонятые причины детонации в высокопроизводительных приложениях

В мире настройки двигателей детонация определяется как одно из следующих: возгорание, вызывающее повреждение двигателя; горение, вызывающее стук или звон; или возгорание, которое вызывает потерю мощности, раскачивание или толчки. Детонация не контролируется и часто нежелательна. Это происходит, когда топливо в цилиндре самовоспламеняется за пределами предполагаемого фронта пламени искрового зажигания.

Детонация не всегда наносит урон. При более низких нагрузках на двигатель при частичном открытии дроссельной заслонки или на низких оборотах может потребоваться детонация. Например, в конце 70-х и 80-х годах стук во время нормальной работы был обычным явлением для карбюраторных двигателей. Определенные компромиссы конструкции впускного коллектора в сочетании с дымовым оборудованием приводили к тому, что обедненные топливные смеси горели за пределами контролируемого фронта пламени от свечи зажигания.

Иногда возникает небольшая детонация, которую не слышно через глушители при низкой нагрузке или даже при громком открытом выхлопе.Сильная детонация вызывает более сильный шум во время загрузки двигателя, когда дроссельная заслонка открыта и двигатель сильно крутится при большой нагрузке.

Предварительное зажигание — это самовоспламенение топливно-воздушной смеси перед воспламенением свечи зажигания. Самовоспламенение происходит в месте цилиндра за пределами контролируемого фронта пламени от искрового зажигания.

Точно так же детонация — это самовоспламенение топлива, обычно после возгорания свечи зажигания.Подобно преждевременному зажиганию, детонация происходит за пределами контролируемого фронта пламени от свечи зажигания. Термин детонация часто используется гонщиками как предварительное зажигание (до искры), так и неконтролируемое горение после искры. Такое же соглашение используется в этой статье.

Этот рисунок взят из 5000 лошадиных сил на метаноле (Боб Сабо, Szabo Publishing, 2006), на котором показаны температуры самовоспламенения для различных видов топлива для гонок.

И преждевременное зажигание, и детонация связаны с самовоспламенением топлива.У них есть общие характеристики, такие как очень высокая скорость горения, которые сопоставимы со скоростями взрывоопасного пламени. К ним относятся дульные скорости огнестрельного оружия или скорости сгорания взрывчатых веществ — обычно значительно превышающие 1000 футов в секунду. Высокая скорость вызывает шум из-за столкновения фронтов давления внутри цилиндра.

Детонация может быть замаскирована на более высоких оборотах высокочастотным шумом, например, при открытии выпускного клапана. Это может быть настолько кратковременным явлением, что оно не приведет к повреждению до открытия выпускного клапана, сброса давления в цилиндре и прекращения детонации.

При более низких оборотах двигателя время между детонацией и открытием выпускного клапана больше, поэтому детонация более заметна. По мере увеличения числа оборотов может показаться, что детонация уходит из-за более коротких интервалов между детонацией и открытием выпускного клапана.

Racing в 30-40-х годах работали на бензине с более низким октановым числом, поскольку бензин с более высоким октановым числом еще не был разработан. Топливо с более низким октановым числом было восприимчиво к детонации, поскольку гонщики повышали степень сжатия двигателя для большей мощности.Детонация была особенно заметна при низких оборотах двигателя. Чтобы бороться с низкоскоростной детонацией, эти ранние гоночные двигатели постоянно увеличивали частоту вращения на более высоких оборотах, чтобы подавить эффекты детонации.

Если двигатель по ошибке был затянут буксиром, детонация может привести к снижению производительности и возможному повреждению двигателя. В результате водители, приходящие в боксы для обслуживания, постоянно гасили свои двигатели. Для многих успешных гонщиков отключение сцепления при запуске из боксов стало настоящим искусством.При запуске в ямах был большой риск остановки двигателя из-за недостаточного пробуксовки сцепления, низкого крутящего момента двигателя на низких оборотах и ​​детонации на низких оборотах.

Наилучшие характеристики современных бензиновых двигателей достигаются при использовании смеси гоночных бензинов с октановым числом достаточно высоким, чтобы избежать детонации. Смесь бензина с более высоким октановым числом обычно не увеличивает производительность сама по себе. Вместо этого более низкая скорость горения высокооктанового бензина часто фактически снижает производительность двигателя без других изменений, сделанных для использования более высокого октанового числа.

бензина является характеристикой конкретного рабочего диапазона оборотов. Если этот диапазон изменить, может потребоваться гоночный бензин с другим октановым числом. Например, если двигатель проводит больше времени под нагрузкой при более низких оборотах двигателя, двигатель может столкнуться с детонацией, тогда как он не будет детонировать при той же нагрузке выше в диапазоне оборотов. Гоночный бензин с более высоким октановым числом может потребоваться для борьбы с потенциальной детонацией при работе в более низком диапазоне оборотов.

Иллюстрации из 5000 лошадиных сил на метаноле , показывающие давление в баллоне в зависимости отУгол поворота коленчатого вала для хорошего сгорания слева и детонации справа.

Топливо диссоциирует или распадается на различные промежуточные химические вещества во время сжатия, нагрева и сгорания. Эти промежуточные химические вещества могут изменить температуру самовоспламенения смеси по сравнению с исходным топливом. Часто неправильный запрос на настройку делается из-за детонации, предполагая, что данные основаны только на свойствах основного топлива, когда следовало учитывать изменения температуры самовоспламенения из-за диссоциации.

В дрэг-рейсинге с обдувом спиртом участники с более высоким статическим сжатием обычно должны использовать более богатую смесь, чем участники с более низким статическим сжатием, чтобы предотвратить детонацию. Однако есть момент, когда потребность в дополнительном обогащении снижается. Один из конкурентов сообщил, что после определенного момента увеличения компрессии дальнейшее обогащение не требуется, в то время как двигатель выдает больше мощности с большей степенью сжатия. Он продолжил улучшать компрессию и достиг национального рекорда.В какой-то момент сверхвысокое сжатие фактически предотвращало образование чувствительных к детонации диссоциатов.

При использовании различных видов гоночного топлива некоторые из ранее описанных диссоциированных образований могут быть более подвержены детонации, чем другие. Настройка может повлиять на сжатие и нагрев, что повлияет на то, какие диссоциаты образуются, даже с тем же топливом. Эти диссоциаты влияют на чувствительность к детонации.Кроме того, изменения плотности воздуха влияют на настройку, что, опять же, влияет на диссоциацию в порочном круге.

Например, изменение точки закрытия впускного клапана в гоночном двигателе с искровым зажиганием изменит эффективное динамическое сжатие. Изменение сжатия изменяет адиабатический нагрев и давление от сжатия. Чувствительность к детонации или от нее может быть вызвана чем-то столь же простым, как замена распредвала или даже просто замедление или опережение фаз газораспределения.

На этой иллюстрации из 5000 л.с. на метаноле показана взаимосвязь между степенью сжатия и соотношением воздух / топливо для работы без детонации для гоночного топлива на метаноле. Точки данных от (a) до (e) были получены для различных гоночных двигателей. Эта кривая также зависит от надлежащего уровня обогащения для замедления самовоспламенения, что дополнительно описано в справочной информации.

Давление изменяет температуру самовоспламенения топлива и его диссоциации, что может вызвать детонацию.Температура самовоспламенения диссоциированного топлива может быть ниже, чем температура самовоспламенения топлива перед его разрушением, что может сбивать с толку при просмотре данных только для топлива.

Во время сжатия, допустим, температура смеси воздуха и диссоциированного топлива ниже температуры самовоспламенения. Волна давления, генерируемая в цилиндре, может препятствовать воспламенению этой смеси. Однако когда волна давления проходит через цилиндр, она может вызвать изменение температуры самовоспламенения смеси.Самовоспламенение может происходить по мере прохождения волны давления из-за сопутствующего падения температуры самовоспламенения, строго из-за изменения химической чувствительности. Кроме того, изменения в головке блока цилиндров из-за сдавливания поршня или снятия кожуха впускного клапана могут изменить формирование волны давления и повлиять на общую чувствительность комбинации к детонации.

Выемка для уплотнительного кольца на этой использованной медной прокладке головки вокруг отверстия цилиндра показывает начало прожога на плотной сопрягаемой поверхности уплотнительного кольца непосредственно перед детонацией от топливной смеси нитрометан-метанол.Обогащение этого цилиндра и новая прокладка головки позволили избежать повторения проблемы. Фото: Blown Nitro Racing с бюджетом (Боб Сабо, Szabo Publishing, 2013).

Бензин

Согласно записям покойного Гарри Рикардо (Высокоскоростной двигатель внутреннего сгорания, 3-е издание, Blackie & Son Limited, 1950), который был экспертом в области технологий сгорания, нестабильные пероксиды образуются в виде промежуточных диссоциатов при сгорании бензина, что и происходит. быть очень подверженным детонации.Тетраэтилсвинец — это химически активная металлическая добавка, которая подавляет детонацию этих нестабильных пероксидов. Кроме того, различные компоненты бензинового топлива, используемые в обычных смесях, обладают разными диссоциативными свойствами, что помогает бороться с образованием нестабильных пероксидов. Примерами используемых компонентов являются пентан, гексан и толуол.

Смешивание топлива в современных бензинах выполняется для достижения детонационной стойкости, помимо других характеристик. Некоторые марки бензина для гонок также смешаны с тетраэтилсвинцом с той же целью.Другие характеристики, такие как химическая стабильность, легкость испарения, позволяющая запускать двигатель, и стоимость производства, часто ограничивают добавки и соотношения в смеси. Эти ограничения могут поставить под угрозу способность одних марок бензина к детонации по сравнению с другими при данных обстоятельствах. Идеальный результат — это смесь, идеально подходящая для конкретных гоночных требований, и почему существует так много различных вариантов гоночного бензина.

Бензиновые смеси, продаваемые на заправочной станции, чаще всего имеют сезонные изменения в соотношении компонентов смеси и содержании топлива.Зимний бензин смешивается для облегчения запуска, а летний бензин предназначен для предотвращения образования паровых пробок. Различные сезонные смеси изменяют характеристики диссоциации и детонации, и их необходимо учитывать в прикладной программе. Бензин для насосов, приобретенный в одном сезоне, может столкнуться с проблемами детонации, если он будет использоваться в другом сезоне, из-за разницы в смеси.

Смеси этанола и бензина (E85)

E85 — это преимущественно (85%) этанол с небольшим количеством (15%) бензина.Высокое эффективное октановое число, содержащееся в этаноле, подавляет детонацию в гоночном двигателе с высокой степенью сжатия, если соотношение воздух / топливо богатое. Это будет лямбда меньше единицы в компьютерном мире EFI. Богатая спиртовая топливная смесь также охлаждает цилиндр от температуры самовоспламенения. Такое богатое соотношение воздух / топливо может работать с преобладающим спиртовым топливом, поскольку спирт не загрязняет свечу зажигания, как это может делать другие виды топлива. Однако чрезмерное богатство снижает выходную мощность, поэтому настройка соотношения воздух / топливо имеет жизненно важное значение.С другой стороны, чрезмерно богатые смеси могут слишком сильно охладить воздухозаборник, подавляя испарение и вызывая детонацию из состояния обедненного пара. Это результат избыточной конденсации топлива при охлаждении.

Метанол

Метанол, а также этанол будут диссоциировать на водород и окись углерода во время компрессионного нагрева. Метанол и этанол также частично диссоциируют на водород и окись углерода во время наддува в двигателе с достаточно большим давлением от принудительной индукции до сжатия поршня и в дополнение к нему.Однако давление сжатия замедляет происходящую диссоциацию. Поэтому тепло вызывает диссоциацию, идущую в одном направлении, а давление от сжатия (или наддува) заставляет диссоциацию идти в другом. В этом случае горение представляет собой комбинацию водорода, окиси углерода и любых оставшихся паров метанола, которые не диссоциировали.

Funnycar Dragster запускает гонки на скорость 300 миль в час в парке Norwalk Raceway, штат Огайо, во время национального мероприятия IHRA с настройками для борьбы с детонацией из топливных смесей с высоким содержанием нитрометана и метанола

Различия в компрессии, температуре двигателя, фазах газораспределения и наддуве в двигателях с принудительным впуском — все это влияет на величину диссоциации, которая происходит.Затем степень диссоциации влияет на характеристики горения заряда. Например: водород имеет очень низкую температуру воспламенения и более склонен к обратному воспламенению во впускном канале, поскольку ему не обязательно нужен традиционный источник воспламенения. Это часто ошибочно принимают за детонацию, когда на самом деле происходит диссоциация избыточного водорода.

Настройка или изменение плотности воздуха может изменить диссоциацию водорода и вызвать обратный взрыв двигателя или избежать его. Когда возникает обратная вспышка от диссоциации водорода, последующая разборка двигателя часто не выявляет никаких повреждений двигателя.Изменение температуры самовоспламенения метанола происходит из-за разной степени диссоциации в результате настройки и изменений плотности воздуха.

В топливе метанол содержится кислород, а в традиционном бензине его нет. Таким образом, метанол может взорваться с меньшим количеством воздуха в смеси, чем бензин. Весовое соотношение воздух / топливо 8: 1 было бы слишком богатым для бензина и не взорвалось бы, но могло бы взорваться с метанольным топливом. Этот порог изменяется с изменением содержания кислорода в воздухе из-за изменения плотности воздуха.

Данные, представленные в отчете 5000 HP на метаноле от Germane и Lovell, указывают на взаимосвязь между количеством углерода в молекуле топлива и температурой самовоспламенения. (Джерман, Джефф Дж., Университет Бригама Янга, Технический обзор автомобильного гоночного топлива, SAE 1985, публикация № 852129) (Ловелл, В.Г., Детонационные характеристики углеводородов, Промышленная и инженерная химия, том 40, стр. 2388-2438 , Декабрь 1948 г.)

Нитрометан

Нитрометан диссоциирует на разные фазы.На короткое время некоторые из этих фаз являются последовательными, а некоторые даже одновременными в процессе воспламенения и горения. Однако многие фазы диссоциации нитрометана происходят просто в результате компрессионного нагрева и сгорания.

Первая фаза — эндотермическая. Он поглощает тепло и действует так, как будто его трудно воспламенить. Вот почему магнитное зажигание с длительным временем пребывания искры более эффективно с нитрометановыми топливными смесями, чтобы пройти первую фазу диссоциации сгорания. Вторая и оставшиеся фазы диссоциации при сгорании нитрометана могут быть экзотермическими, то есть горением и выделением тепла (Паспорт безопасности материалов Chem-Supply, нитрометан, 1CHOP, декабрь 2000 г.).

При горении возникают множественные фазы диссоциации с различными промежуточными соединениями и с разными характеристиками самовоспламенения (детонации). Различные смеси нитрометана и метанола еще больше усложняют изменения чувствительности к детонации, поскольку метанол имеет свой собственный набор диссоциаций и поведения. В результате направления настройки могут быть проблемными и непоследовательными от цикла к запуску.

Некоторые настройки нитро могут быть более подвержены детонации при обедненной смеси (более высокое соотношение воздух / топливо).Некоторые настройки нитро могут быть более подвержены детонации при обогащении смеси (более низкое соотношение воздух / топливо). Лучшая процедура настройки — внести как можно меньше изменений в компрессию двигателя, наддув, топливную смесь, температуру топлива и другие параметры, чтобы установить мощность двигателя в соответствии с диапазоном рабочих характеристик. Внесение нескольких изменений от цикла к запуску делает практически невозможным контроль над настройкой из-за блуждающей характеристики температуры самовоспламенения. В результате могут произойти серьезные отказы двигателя.

Недавняя фотография дрэг-гоночных автомобилей Nitro Funnycar со скоростью 300 миль в час, представленных для запуска во время дрэг-рейсинга IHRA National Event с чувствительными к детонации настройками из 90-процентных нитрометановых смесей.

Изменения в соотношении воздух / топливо также изменяют характеристики чувствительности самовоспламенения. Это изменение сложно в зависимости от степени обогащения. Обогащение до определенного значения имеет тенденцию к снижению чувствительности самовоспламенения. Обогащение метанолом или этанолом может снизить температуру цилиндра до такой степени, чтобы двигатель не взорвался.Однако чрезмерное обогащение этих видов топлива сверх определенного соотношения воздух / топливо может повысить чувствительность к самовоспламенению. Вызывая чрезмерное охлаждение и конденсацию топлива из входящего воздушного заряда, создается обеднение паром, и может произойти самовоспламенение. Он также может замедлить скорость пламени, увеличивая сгорание до такта выпуска. Это может привести к возгоранию на впуске при открытии впускного клапана.

В другом направлении, меньшее обогащение сверх определенного оптимального отношения воздух / топливо имеет тенденцию к увеличению чувствительности к самовоспламенению.В случае метанола или этанола меньшее обогащение не будет достаточно охлаждать температуру цилиндра, повышая температуру до такой степени, что двигатель может взорваться, особенно при использовании высоких степеней сжатия.

Уникальный трюк гоночной настройки — запустить двигатель до предела детонации, затем разобрать двигатель и измерить толщину подшипников верхней тяги. Подшипник слева не показал истончения после пробега. Подшипник справа от того же цилиндра после другого прогона с некоторым утонением из-за детонации.Некоторые изготовители двигателей / тюнеры используют утончение подшипников как показатель степени детонации. Некоторые ранние производители / тюнеры двигателей для гонок с нитро-дрэг-рейсингом освоили этот метод утонения определенного количества стержневых подшипников в качестве индикатора хорошей настройки.

Чрезмерное снижение обогащения может снизить мощность, поскольку сжигается меньше топлива. Продолжающееся снижение обогащения сверх определенной точки может не привести к детонации, поскольку состояние крайней бедности приводит к нехватке топлива для сжигания, и скорость пламени замедляется.Где-то в этом наклонном направлении скорость пламени может быть снижена, продолжая после такта выпуска. Это может, как и чрезмерно богатые условия, вызвать обратный эффект при приеме.

Топливная смесь из нитрометанола с содержанием нитро-нитрометана до 87 процентов с повышенной насыщенностью менее подвержена детонации. Это то же самое, что и большинство других видов топлива, особенно спиртосодержащего топлива. Однако смесь нитрометанола с более чем 87% нитро с повышенной насыщенностью становится более склонной к детонации.Это из-за избытка кислорода в топливе. Этот избыток кислорода в более высоком процентном содержании повышает чувствительность смеси к более низкой температуре самовоспламенения. Более богатая смесь нитросмесей с высоким процентным содержанием имеет больший избыток кислорода и большую чувствительность к детонации.

Если есть что-то, что можно убрать из всего этого, так это то, что в гоночной среде причина детонации может быть сложной проблемой, и не так проста, как «Если произойдет X, выполните Y, чтобы исправить». Когда вы находитесь на этом уровне производительности, ряд факторов, которые могут повлиять на вашу проблему детонации с лишением мощности и потенциально повреждающей двигатель, требует тщательного понимания того, что происходит с вашим топливом между моментом его первого попадания в атмосферу и открытие выпускного клапана.

Окунь пеликана # 43: Мифы о детонации — AVweb

Прежде чем перейти к колонке этого месяца, я хотел бы попытаться ответить на один из наиболее частых вопросов, который я получаю от читателей моей серии статей о работе поршневых двигателей:

Ребята, я хотел бы помочь.Большинство карбюраторных плоских двигателей имеют такое ужасное распределение топлива / воздуха, что им уже не помочь. Это одна из причин, по которой промышленность в первую очередь перешла на впрыск топлива, и даже это было лишь постепенным улучшением, пока не появились GAMIjectors! В обычной шестёрке у вас есть шесть разных двигателей, каждый из которых работает по-своему, со своими настройками смеси. Некоторые могут быть LOP, другие ROP. В большинстве карбюраторных Cessna 182 разница в смеси между самым богатым и бедным цилиндрами невероятна и безнадежна.

Это одна из основных причин, по которой в игру вступила установка круизной мощности «65%». Если вы установите MP и RPM на 65%, а смесь на «лучшую мощность» (как это установлено маркетинговым отделом большинства производителей самолетов), это означает, что самый горячий цилиндр не будет выходить за пределы, и TBO будет приемлемым. . Запустите его сильнее, и по крайней мере один цилиндр станет слишком горячим, вероятно, не выполнив TBO. Чем тяжелее вы его бежите, тем меньше цилиндров будет на время выполнения TBO.

Но при этих 65% некоторые цилиндры будут иметь LOP (и с большей вероятностью будут производить TBO и более), в то время как другие будут иметь очень высокую скорость проходки, работая очень «грязными», загрязняя направляющие клапана несгоревшими продуктами сгорания, что ограничивает их срок службы.Я твердо верю, что по прошествии многих лет и появлении данных мы увидим, что двигатели будут НАМНОГО выше TBO при LOP на всех цилиндрах, даже при гораздо более высоких настройках мощности. Время покажет.

А что лучше для карбюраторных плоских двигателей? Практически все, что вы можете сделать, это установить MP и RPM на 65%, обеднить смесь, пока двигатель не заработает резко, а затем обогатить ровно настолько, чтобы она снова работала плавно. Независимо от того, где работают отдельные цилиндры, вы, вероятно, не повредите их.

Если вы находитесь достаточно высоко, чтобы двигаться на полном газу, есть одна хитрость, которая может помочь с некоторыми двигателями. Наклонитесь, как указано выше, затем очень медленно потяните дроссельную заслонку, пока не увидите малейшее заметное падение на MP. Это немного взволнует дроссельную заслонку в карбюраторе, и это может вызвать достаточную турбулентность для лучшего перемешивания топлива и воздуха. Оставьте дроссельную заслонку в этом положении и попробуйте снова наклониться. Возможно, вам удастся немного наклонить его, прежде чем двигатель начнет работать с перебоями.

При полете в холодных OAT даже немного тепла карбюратора может помочь выровнять распределение смеси за счет улучшения распыления топлива. Этот трюк особенно полезен с карбюраторными двигателями Continentals, такими как O-470 в Cessna 182s. Еще раз, это может позволить вам немного более агрессивно наклоняться до появления неровностей двигателя.

Стоит ли приобретать монитор двигателя, такой как JPI, если вы не можете запустить LOP? Да, я так думаю. Однозначно на крупнокалиберном двигателе. Может быть, и с четырьмя бомбами — это менее ясно и может зависеть от вашей типичной миссии.Информация, которую он предоставит вам о вашем двигателе, очень полезна, и одно только устранение неполадок может окупиться. Очень весело подъехать к любимому магазину и сказать: «Эй, мой цилиндр №2, нижняя пробка не работает». Одна замена вилки, и вы уже в пути. В противном случае ваш механик, скорее всего, вытащит их всех. Большинство других проблем также отображаются на JPI, что дает вам раннее предупреждение о надвигающихся проблемах. Это может вызвать смену кувшина вместо вынужденной посадки.

Тысячи деревьев были убиты, написав на бумаге слова о взрыве, но этот предмет до сих пор широко не изучен, и новая информация продолжает поступать.

Есть некоторые основания полагать, что один двигатель, используемый в высокопроизводительном самолете авиации общего назначения, может часто работать в режиме непрерывной легкой детонации одного или нескольких цилиндров, даже если он работает точно так, как рекомендует завод. Честно говоря, мне интересно, как это вообще было сертифицировано. Несмотря на комментарии завода-изготовителя, работа LOP при той же выходной мощности (добавление MP) полностью устраняет детонацию, а также дает большой запас.

Я всегда думал, что детонация — это довольно просто.Классическое объяснение звучит примерно так:

«Событие возгорания начинается с искры, быстро повышается давление в еще не сгоревшей части топливно-воздушной смеси, и по мере нарастания этого давления температура увеличивается. Как только температура становится достаточно высокой, оставшаяся смесь «взрывается», вызывая удар, подобный молотку, по поршню.

«Детонация может вызвать катастрофический отказ двигателя в течение нескольких секунд».

Ну, может быть.Но есть несколько тревожных вопросов, которые возникают из этого достаточно правильного, но ужасно упрощенного объяснения.

(О, и ребята? Пожалуйста, не спорьте со мной по поводу того, действительно ли это «взрыв». Как бы вы это ни называли, это ненормально быстрое горение, и для меня это достаточно близко к «взрыву».)

Для полноты картины стоит упомянуть, что «детонация» относится к аномальному взрыву (ям) ПОСЛЕ нормального возгорания. Если самовозгорание происходит до того, как загорится свеча зажигания, это другое и гораздо более опасное состояние: «преждевременное зажигание.«Любое условие может привести к другому, и как только они начнут работать вместе, катастрофический отказ двигателя произойдет всего в нескольких секундах.

На один вопрос, как насчет «пинга» в старых автомобилях? Большинство из вас слышали этот звук, довольно частый и пронзительный стук автомобильного двигателя. Обычно это происходит при подъеме в гору, когда механическая коробка передач находится на слишком высокой передаче (низкие обороты двигателя), а педаль газа сильно опущена (высокое давление в коллекторе). Это детонация. Вы не услышите его в самолете по нескольким причинам.Во-первых, в самолетах нет глушителей (см. Ниже), а высокий уровень шума маскирует звук. Во-вторых, слышимая «высота» звука напрямую связана с размером отверстия цилиндра, поскольку «крупнокалиберные» авиационные двигатели издают гораздо более низкий звук. Этот звук гораздо чаще теряется в шуме самого двигателя. Некоторые старые автомобили сильно стучат при подъеме в гору и, кажется, пробегают десятки тысяч миль без явных проблем.

(Да, в самолетных двигателях есть «муфты», похожие на глушители, но в первую очередь это теплообменники воздух-воздух.Они предназначены для отвода тепла снаружи горячих выхлопных труб для обогрева карбюратора или кабины и практически не влияют на шум.)

Несколько лет назад некоторые исследования, проведенные General Aviation Modifications Inc. (GAMI) в Аде, штат Оклахома, начали вызывать у меня новые вопросы о детонации. Джордж Брэйли, гений-основатель и главный инженер, начал запускать высокоинтенсивный двигатель в глубину детонации и записывать данные, которые никто никогда раньше не видел.

То, что он обнаружил, подтвердило маленькие грязные секреты, открытые так давно, во времена расцвета больших радиалов, и которые сегодня почти забыты. Гонщики много знают об этом, но, как правило, очень скрытны, не желая передавать свои драгоценные знания участникам.

Старые книги и даже публикации FAA говорят о «легкой» детонации, «средней» детонации и «тяжелой» детонации.

Но подождите! Как такое может быть, если детонация — это мгновенный «взрыв» оставшегося заряда, и этот взрыв может вызвать почти немедленное разрушение двигателя? Это не вычисляет!

Как обычно, это еще не все.

То, что я собираюсь описать для вас, является составной частью моего понимания явления детонации. Вы не найдете этого описания ни в одном учебнике. Вы найдете отрывки и кусочки этого в разных учебниках, но, насколько мне известно, приведенное ниже описание объединяет кусочки и кусочки из множества разных мест. Некоторые из них, вероятно, никогда не описывались так точно, по крайней мере, насколько мне известно.

Оказывается, даже при хорошо сбалансированном заряде топлива и воздуха на «локальном уровне» существуют сильно локализованные «карманы» различных смесей.Под «локальным уровнем» вы должны понимать группу маленьких молекул топлива, сбивающихся вместе «здесь» и «там» в разных местах внутри цилиндра, когда поршень поднимается вверх к верхней мертвой точке и начинает опускаться. Некоторые из этих карманов могут быть настолько тощими (или настолько богатыми), что они вообще не горят, некоторые могут быть в пределах горючей смеси, а некоторые могут быть идеально перемешаны, так сказать, «готовы к работе».

Кстати, это объясняет еще одну маленькую загадку. Теоретически «идеальная» смесь для наших двигателей — это примерно 15 частей воздуха и 1 часть топлива (по весу), что не должно приводить к выходу кислорода и несгоревших молекул топлива из выхлопной трубы.Но мы давно знаем, что немного более богатая смесь даст немного больше энергии. Почему? Потому что теория немного нарушается, когда заряд содержит эти маленькие карманы с различными топливно-воздушными смесями. Некоторые молекулы кислорода не находят молекулы топлива достаточно быстро, чтобы сгореть, и они остаются неиспользованными или несгоревшими в идеальном соотношении. Подавая немного больше топлива для одиноких молекул кислорода, сгорает больше топлива, генерируется немного больше тепла и меньше кислорода выходит из выхлопной трубы, не имея возможности спариться.

Вы можете убедиться в этом сами, так как все старые радиальные диаграммы показывают это, и Lycoming, и TCM создают диаграммы, которые показывают пики CHT на скорости около 30 ROP, в то время как максимальная мощность достигается при скорости около 80 ROP. Соотношение 15: 1 происходит, по сути, на том уровне, который мы все знаем как наш знакомый «пиковый» EGT на наших мониторах двигателя.

Теперь, примерно за 20-25 градусов до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ) хода поршня, свеча зажигания зажигает огонь. Фронт пламени начинает распространяться от каждой свечи зажигания, сначала медленно, затем более быстро внутри цилиндра.Этот фронт пламени играет во всем этом важную роль. Вы когда-нибудь подносили руку к раскаленному пламени? Не в пламени, просто рядом? Быстро становится жарко. Этот фронт пламени излучает МНОГО инфракрасного тепла. Он движется со скоростью света. Может быть, в несколько миллионов раз (или около того) быстрее, чем фронт пламени проходит через цилиндр. Это инфракрасное излучение нагревает эти маленькие местные карманы с топливом и воздухом.

Кроме того, поскольку поршень в цилиндре быстро поднимается, эти маленькие удаленные местные карманы с топливом и воздухом также испытывают внезапное повышение давления.

Более того, поскольку фронт пламени представляет собой процесс горения, он также вызывает дальнейшее и гораздо большее повышение давления в цилиндре.

Задержите эту мысль на мгновение, пока мы упоминаем шкалу времени для всего этого.

Во время сгорания скорость звука (при более высоких температурах газа в объеме) такова, что звуковая волна может отскочить от цилиндра и обратно примерно за 1/5000 ^-й -й секунды или примерно за 1/5 ^{-й секунды.} миллисекунды.Это легко измерить и измерить. Вы видите доказательство этого в небольших детонационных ударных волнах, отражающихся взад и вперед от датчика давления на обратной стороне нисходящего склона события давления сгорания на графиках, изображающих среднюю и тяжелую детонацию.

Коленчатый вал вращается примерно 45 раз в секунду, что составляет примерно 22 миллисекунды на каждый оборот коленчатого вала или примерно 16 градусов вращения коленчатого вала за каждую миллисекунду. Таким образом, за время, необходимое для того, чтобы ударная волна прошла вперед и назад по внутренней части цилиндра, коленчатый вал переместился всего на три градуса.

Итак, теперь, когда у нас есть четкая шкала времени, мы возвращаемся назад и резюмируем происходящее:

1. У нас есть хороший холодный впускной воздух и топливо, поступающие в цилиндр;
2. У цилиндра очень горячие стенки. Эти горячие стены заставляют часть этого приятного прохладного воздуха на впуске нагреваться. И не все это происходит равномерно.
3. Кроме того, вскоре после того, как искры погасли, у нас есть пара фронтов пламени, излучающих много инфракрасного тепла, что увеличивает продолжающуюся тепловую нагрузку, поглощаемую некоторыми из тех маленьких удаленных карманов с топливом и воздухом, которые ждут пламени. фронт, чтобы прибыть и поглотить их;
4. Несгоревшая смесь испытывает очень быстрое повышение давления по двум причинам: A) Поршень быстро поднимается во время такта сжатия; и B) продукты сгорания фронта пламени создают огромное увеличение выделяемой энергии и результирующего объемного давления газа, все это точно измеряется по кривым давления, которые вы видите на прилагаемых графиках.
5. По крайней мере, в некоторых из этих маленьких «локальных очагов» несгоревших горючих смесей есть именно та смесь топлива и воздуха, чтобы до взрыва оставалось всего лишь волосок.
6. И… если топливо с неправильным октановым числом, или опережение зажигания было установлено слишком рано, или давление в коллекторе было слишком высоким, или температура головки цилиндров была слишком высокой… тогда один или несколько из этих маленьких «локальных карманов» несгоревших топливо просто так… они «взрываются».

Это то, что мы называем «детонацией».

Каждый взрыв создает ударную волну, которая распространяется со скоростью звука (помните, скорость звука внутри цилиндра, где-то около 4000 градусов, намного быстрее, чем в обычный день!) И отражается от стенок горения. камеры каждые 1/5 миллисекунды или около того (испускает «пинг» с частотой 5 кГц, который вы не услышите в кабине). Каждый из этих взрывов вызывает очень резкое повышение давления и вызывает ударную волну, которая колеблется взад и вперед по цилиндру.Эта ударная волна может быть как раз той величиной дополнительного давления, которая заставит какой-то другой маленький удаленный локальный карман топлива и воздуха, в свою очередь, взорваться, что усугубит проблему.

По мере того, как детонация становится более серьезной, она становится слышной, и это звук, который вы услышите от старого автомобильного двигателя на подъеме. Помните, вы НЕ услышите этого на авиационном двигателе.

Мы знаем, что температура сгорания находится в диапазоне от 3000F до 4000F, но TIT и EGT «только» работают около 1600F, а CHT опускаются примерно на 400F.Как это может быть? 4,000F более чем достаточно для плавления стали, так как же выживает внутренняя облицовка цилиндра? Почему мы не видим более высокие температуры на наших приборах? Почему алюминиевый поршень не плавится, когда алюминий плавится при температуре ниже 1000F?

Существует «термический пограничный слой» толщиной порядка миллиметра или около того, который действует как буфер для защиты стенок стального цилиндра и поверхности алюминиевого поршня. Думайте об этом как о тепловом эквиваленте аэродинамического пограничного слоя на вашем крыле.Металл и молекулы рядом с ним будут иметь примерно показания CHT или немного выше, следующие слои будут все горячее и горячее, пока слой рядом с событием горения не будет иметь температуру горения. Этот очень тонкий тепловой пограничный слой действует как хороший изолирующий барьер, ограничивая скорость, с которой тепло может передаваться от основных газов сгорания к внутренним стенкам головки цилиндров, цилиндра цилиндра и поршня.

Теплопередача является непрерывной, так как тепло сначала проходит через пограничный слой, а затем через стенку цилиндра и, наконец, уносится охлаждающим воздушным потоком вокруг ребер цилиндров.Каждый такт впуска приносит новый прохладный заряд, который запускает процесс заново. Есть еще вопрос времени выдержки. Часть процесса сгорания, связанная с высоким давлением, занимает всего около 40 градусов вращения коленчатого вала, а самая горячая часть этого события — всего около 20 градусов, поэтому во время других 700 градусов вращения кривошипа преобладают более низкие температуры. Многие пилоты ошибочно сосредотачиваются на температуре выхлопных газов, измеряемой их знакомыми датчиками EGT. EGT показывает только число, которое представляет собой мгновенную вспышку тепла во время небольшой части цикла сгорания (когда выпускной клапан открывается и выхлопной газ течет через датчик EGT), и при этом быстро падающая температура.

Это НЕ главный фактор, определяющий, насколько нагревается их выпускной клапан во время работы. События, которые происходят на несколько градусов раньше поворота коленчатого вала, гораздо более значительны, потому что температуры НАМНОГО выше, чем незначительные 1500F, измеренные датчиком EGT.

Как только детонация становится достаточно серьезной, она разрушает ранее хорошо организованный тепловой пограничный слой и позволяет значительно увеличить скорость передачи тепла от очень горячих газообразных продуктов сгорания (до 4000F) в головку блока цилиндров и поршень.Этот последний этап процесса — это то, что вызывает повреждение и приводит в движение CHT.

Есть недавно предложенные «стандарты», определяющие «легкую», «среднюю» и «тяжелую» детонацию. Как это происходит, слишком сложно вдаваться в подробности (что означает «я не знаю»), но достаточно сказать, что небольшая легкая детонация, даже в течение нескольких часов, может не быть вредной, и на самом деле , может быть полезно. Например, он прекрасно очищает от отложений верхнюю часть поршней!

По правде говоря, большинство этих двигателей могут работать в условиях легкой детонации, как показано на графике, в течение нескольких сотен часов без обнаруживаемых повреждений, ПРИ условии, что CHT остаются холодными, и вы не испытываете чрезмерную температуру головки блока цилиндров во время процесс.

Проблема в том, как его обнаружить и предотвратить ухудшение, потому что «легкий» может довольно быстро перерасти в «средний» и хуже. Это процесс «положительной обратной связи» с очень отрицательным результатом!

Механизм, вызывающий его самоподвод, заключается в том, что ударные волны от легкой детонации имеют тенденцию «очищать» тепловой пограничный слой внутри цилиндра. По мере того как это происходит, скорость теплопередачи от основной массы продуктов сгорания в цилиндр увеличивается.Это начинает рост CHT. Когда CHT повышается, он имеет тенденцию нагревать поступающий заряд нового воздуха и топлива немного быстрее, чем предыдущее вращение кривошипа, и это увеличивает вероятность того, что в следующем цикле сгорания будет больше легкой детонации, что увеличивает нарушение работы двигателя. еще больше термический пограничный слой, который нагревается… ну вы поняли. Если цилиндр не очень хорошо охлаждается и не имеет некоторого запаса охлаждения, весь процесс в спешке может превратиться в снежный ком, и у вас возникнут проблемы с глубокой детонацией.

Это было бы плохо, потому что в какой-то момент детонация определенно вредна в долгосрочной перспективе. Брэли часами работал на своем «Маленьком двигателе, который мог» глубоко взорваться, и столько же времени потратил на бедный старый IO-470 и IO-520, пытаясь уничтожить двигатели. Они по-прежнему работают довольно хорошо (ну, вроде как, неплохо!), Но вы действительно не хотели бы, чтобы эти двигатели были в вашем самолете.

Теперь я рекомендую детонацию? Точно нет! Но в то же время это не совсем то устрашающее чудовище, в которое нас всех заставляли верить.Подход к детонации постепенный, и даже когда он начинается, он не развивается так быстро, чтобы его нельзя было поймать и контролировать. По большей части небольшая детонация не приведет к немедленному отказу. Даже кратковременная (несколько секунд?) Средняя детонация, вероятно, не вызовет отказ двигателя «прямо сейчас», но вполне может нанести некоторый ущерб, который приведет к отказу в будущем.

Я думаю, мы все согласимся, что лучше держаться подальше от взрыва.Намного лучше!

Детонация — очень серьезная проблема на гонках в Рино. Эти двигатели работают при давлении в коллекторе, вдвое превышающем нормальные пределы (которые и так уже довольно высоки). Некоторые из них работают на несколько сотен оборотов в минуту выше проектных пределов, со всевозможными причудливыми устройствами, которые вводят странные вещи в процесс. При таких настройках любой сбой или просчет может вызвать почти мгновенный сильный взрыв и вывести двигатель из строя за секунды.

Но в нашем мире очень сложно вызвать детонацию в любом двигателе без нагнетателя.Даже с наддувом довольно легко избежать этого, обладая небольшими знаниями.

Джордж Брэйли пишет:

«Истина в том, что если провести очень, очень тщательный анализ всех отчетов о проблемах обслуживания, всех отчетов об авариях NTSB и отсортировать данные, можно прийти к выводу, что почти все детонация, которую испытывают пилоты, является результатом следующего:

1. Проблемы с качеством топлива;
   
2. Перекрестное зажигание магнето и ремня безопасности или неправильная синхронизация магнето;

«Есть несколько сообщений о детонации, которые, вероятно, были ошибочно классифицированы как события до воспламенения из-за повреждения свечей зажигания или проблем с геликоидальной катушкой в ​​цилиндре.

«И, наконец, да, есть некоторые, несколько случаев детонации, которые являются« настоящими »и были вызваны очень неверной техникой управления двигателем со стороны пилота. Если вы сядете в Cessna P-210 под давлением и решите наклонить двигатель в горах для короткого взлета, потому что именно так вы делали это, когда у вас был свой C-210 без наддува, вы можете уничтожить двигатель с чистой детонацией к моменту поворота встречного ветра в схеме движения.Это полностью испортит вам день.

«Однако, как правило, детонация — очень редкое явление и обычно вызывается проблемами с топливом или зажиганием».

Хотя ненадлежащее обслуживание или установка магнето и загрязнение топлива являются наиболее часто наблюдаемыми прямыми причинами детонации, существует ряд факторов, которые вступают в игру, создавая, вызывая или предотвращая детонацию. Дальнейший неполный список может включать октановое число топлива, настройку смеси, температуру всасываемого воздуха, число оборотов в минуту, давление в коллекторе, температуру головки цилиндров, степень сжатия и, возможно, многое другое, о чем я здесь забыл.

Я полагаю, что это был Джимми Дулиттл, который сказал, что наиболее важным фактором победы во Второй мировой войне было использование свинца в бензине, что позволило производить топливо с октановым числом 100/130 и 115/145. Это, в свою очередь, обеспечило более мощные двигатели. Конечно, этот великий человек принимал участие в исследованиях, которые привели к использованию свинца, поэтому он, возможно, был немного предвзято. Все знают, что Бетти Грейбл, вероятно, имела к этому большее отношение.

Серьезно, при прочих равных, более высокое октановое число означает больший запас от детонации.Предполагая, что мы заправляемся надлежащим топливом, мы не можем контролировать октановое число из кабины.

Степень сжатия фиксированная, из кабины ничего не поделаешь.

Большинство других факторов прямо или косвенно контролируются из кабины, поэтому давайте рассмотрим их.

Для начала вот что происходит во время идеального сгорания. Искра зажигается под углом от 20 до 25 градусов перед верхней мертвой точкой (ВМТ), в зависимости от двигателя (фиксированная синхронизация всегда является компромиссом, идеальным для ничего).Пожар начинается, и требуется немного времени, чтобы разгореться. Сначала фронт пламени движется очень медленно, всего около 35 кадров в секунду. Он начинает серьезно гореть примерно в ВМТ и достигает максимального давления (примерно 800 фунтов на квадратный дюйм) и максимальной скорости фронта пламени (примерно 150 FPS) где-то на 15-20 градусах выше ВМТ. Как только происходит это пиковое давление, давление и температура быстро падают. В какой-то момент до открытия выпускного клапана сгорание завершается, огонь гаснет и остаются только холодные газы.

Да. КРУТО. Что ж, 1500F EGT, который вы измеряете своим JPI, ЯВЛЯЕТСЯ «крутым» по сравнению с тем, что происходило внутри цилиндра всего несколькими миллисекундами раньше!

Эта идеальная комбинация может возникнуть при любых настройках мощности, если правильно контролировать многие факторы.

Возьмем, к примеру, об / мин. Уменьшая обороты, вы замедляете двигатель, поэтому коленчатый вал вращается медленнее. Процесс возгорания по-прежнему занимает примерно столько же времени (дайте мне здесь немного места), но рукоятка не повернулась так далеко.В результате пиковое давление и температура достигаются ближе к ВМТ, уменьшая запас по детонации.

Это несколько усложняется в двигателе с наддувом, потому что нагнетатель (с зубчатым приводом) будет вращаться медленнее, создавая меньшее давление в коллекторе, что снижает вероятность детонации. Но будьте осторожны, чтобы отличить двигатель с наддувом от двигателя с турбонаддувом, с регулятором абсолютного давления, который будет поддерживать давление в коллекторе на том же уровне или даже увеличивать его, при некоторых обстоятельствах на больших высотах, когда частота вращения снижается.

Mixture играет важную роль во всем этом. При изменении смеси изменяется скорость горения (скорость фронта пламени), а также температура и давление горения. Для любых данных условий отклонение от скорости около 50 МСП в ЛЮБОМ направлении (богатое или обедненное) обычно увеличивает запас от детонации. Это НЕ означает, что детонация может произойти только при 50 ROP, только то, что она, скорее всего, там. Если детонация не происходит при 50 ROP, практически невозможно получить детонацию с любым изменением только в смеси, все остальное остается постоянным.

Например, если вы уже настроили смесь со скоростью 50 ROP и начинается детонация, перемещение смеси в ЛЮБОМ направлении приведет к уменьшению детонации. Если у вас 100 ROP и вы получаете детонацию, наклон к 50 ROP увеличит детонацию, после чего дальнейшее наклонение снова уменьшит ее. С другой стороны, большее обогащение от 100 ROP уменьшит детонацию.

Время зажигания, пожалуй, самый важный фактор из всех, и испытания доказали, что время зажигания может даже преодолеть проблему свинца и октанового числа, а также исправить неправильную обедненную смесь.Проводится много исследований и есть убедительные доказательства того, что все эти двигатели будут хорошо работать на нашем нынешнем испытанном и надежном газе 100LL — без всякого свинца. В результате октановое число будет около 92, и мы могли бы назвать его 92UL (это звучит знакомо?). Но для этого абсолютно необходимо, чтобы время зажигания можно было контролировать в реальном времени. Предварительные результаты не показывают какого-либо значительного снижения производительности, а в некоторых случаях вполне может быть прирост производительности!

CHT в значительной степени управляем из кабины.Смесь, закрылки капота, общая мощность и указанная воздушная скорость регулируются пилотом и должны использоваться по мере необходимости для управления CHT на желаемом уровне или ниже.

Вот новая презентация, подготовленная GAMI старой диаграммы Кертиса-Райта, опубликованной в 1957 году. Такая же диаграмма была ранее опубликована в аналогичной форме Pratt & Whitney и, вероятно, другими.

Эта новая диаграмма представляет собой просто переориентацию старой диаграммы Кертиса-Райта с использованием параметров, которые преобразовали шкалу соотношения «топливо-воздух» старой диаграммы CW в более полезную пилотную диаграмму «богатый пик» — «наклон пика». »Шкала, знакомая пилотам, летающим с датчиками EGT.

Как уже отмечалось, MP находится снизу, а поток топлива вверх по левой стороне. Желтая пунктирная линия — линия пика EGT. Обратите внимание, что вдоль этой линии примерно при 36 ″ MP и 22 GPH мы начинаем рисковать детонацией, но только если мы находимся на красной линии CHT. Если мы продвинемся до 37–38 ″ и 23–24 галлонов в час, мы рискуем взорваться, даже когда CHT охлаждаются примерно на 50 F ниже красной линии CHT. Наконец, если мы можем удерживать CHT на уровне 100 F под красной линией (высокая скорость полета, открытые заслонки капота и т. Д.), Вам придется действительно поработать над этим, чтобы найти комбинацию MP и расхода топлива, которая может вызвать детонацию.

Глядя на зеленую линию, мы видим, что если мы склоняемся чуть ниже пикового EGT с некоторым запасом, начиная, может быть, с 50 LOP и увеличиваясь до 100F LOP при более высоких настройках давления в коллекторе, детонация становится практически невозможной, особенно если CHTs поддерживаются на разумном уровне.

Кстати, специалисты по изготовлению оборудования для планеров и производители двигателей в 60-х и 70-х годах действительно не оказали никому из нас никакой услуги, когда они приняли возмутительно высокие значения CHT «красной черты», которые используются для сертификации.Им следовало потратить немного больше времени на работу по перегородке и охлаждению этих двигателей, а затем снизить красную черту CHT примерно на 50F. Это принесло бы им большие долларовые выгоды при сокращении гарантийных проблем!

Теперь посмотрите на область справа вверху, где есть только пик EGT (чуть выше желтой пунктирной линии). Это как раз тот район, который так любим Лайкомингом, где, по их мнению, лучше всего работать.

Наконец, есть красная линия, которая довольно точно соответствует тому, что мы всегда делали при запуске ROP.По мере увеличения мощности (MP) мы вливаем в смесь большое количество дополнительного топлива (делая смесь очень грязной), чтобы замедлить фронт пламени, чтобы пиковое давление возникло позже. При очень высокой мощности на некоторых из этих двигателей с турбонаддувом необходимо поддерживать очень высокую (250 или 300 F или более) пиковую нагрузку, чтобы избежать детонации на полной мощности, особенно при работе CHT при очень высоких значениях.

Почему бы не запустить LOP, который также замедляет фронт пламени и заставляет двигатель работать холоднее и чище, с более низкими внутренними напряжениями компонентов при любой заданной мощности?

По мере того, как мы будем писать об этом, есть несколько очень интересных событий.Тестирование продолжается в GAMI, австралийцы представили очень интересную «Рекомендацию» в результате фатального сбоя и еще несколько вещей, о которых у меня нет разрешения раскрывать в настоящее время. Также нужно немного поговорить о предзарядке. Если чтение о детонации вызывает у вас нервозность, то чтение о предварительном зажигании и просмотр реальных данных вызовут кошмары!

Будь осторожен там, наверху!

Детонационное сгорание в двигателях с искровым зажиганием

Детонационное сгорание топлива имеет решающее значение, поскольку оно определяет долговечность двигателя, расход топлива и удельную мощность, а также характеристики шума и выбросов.Современные двигатели с искровым зажиганием (SI) страдают как от обычной детонации, так и от сверхдетонации. Обычные пределы детонации увеличивают степень сжатия для улучшения теплового КПД за счет самовоспламенения конечных газов, в то время как супердетонация ограничивает желаемый наддув для повышения удельной мощности современных бензиновых двигателей из-за детонации. Обычное горение широко изучается в течение многих лет. Хотя основные характеристики ясны, корреляция между индексом детонации и химией топлива, колебаниями давления и теплопередачей, а также распространением фронта самовоспламенения все еще находится на ранних стадиях понимания.Сверхдетонационное сгорание в двигателях с искровым зажиганием с сильным усилением и случайными событиями преждевременного зажигания интенсивно изучается в последнее десятилетие как в академических кругах, так и в промышленности. Эти работы в основном были сосредоточены на взаимосвязи между преждевременным зажиганием и супердетонацией, анализе источников преждевременного зажигания и влиянии свойств масла / топлива на супердетонацию. Механизм супердетонации был недавно обнаружен в машинах быстрого сжатия (RCM) в условиях, подобных двигателю. Было обнаружено, что детонация может происходить в современных двигателях внутреннего сгорания в условиях высокой плотности энергии.Термодинамические условия и ударные волны влияют на режимы волны горения и инициирования детонации. Три режима волны горения в отходящем газе были визуализированы как дефлаграция, последовательное самовоспламенение и детонация. Наиболее часто наблюдаемым режимом инициирования детонации является детонация, вызванная отражением ударной волны (SWRID). По сравнению с влиянием ударного сжатия и горения с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) на задержку воспламенения, отражение ударной волны является основной причиной самовоспламенения / детонации у стенки.Наконец, рассмотрены методы подавления обычных детонаций и супердетонаций в двигателях SI, включая использование рециркуляции выхлопных газов (EGR), стратегию впрыска и интеграцию цикла высокого давления — высокого давления EGR-Аткинсона / Миллера. Эта статья дает глубокое понимание процессов, происходящих при детонационном сгорании в двигателях с искровым зажиганием. Кроме того, кратко описаны стратегии управления детонацией и режимы волн горения, а также обсуждаются будущие направления исследований, такие как теория взаимодействия турбулентности, ударной волны и реакции, подавление и использование детонации, а также решения для сверхдетонационных эффектов.

GIZZMO Electronics K-Lite Датчик детонации

СТУК: ВЕЛИКОЕ ЗЛО

ТЕГОВАЯ КОМАНДА НАСТРОЙКИ

МОНИТОР ОБНАРУЖЕНИЯ

НЕБОЛЬШОЕ СТРАХОВАНИЕ ВАШИХ БОЛЬШИХ ИНВЕСТИЦИЙ

СЕНСОРНАЯ КАЛИБРОВКА

НАЗНАЧЕНИЕ И ФОРМА

Характеристики сгорания во вращающихся детонационных двигателях

Было проведено множество исследований вращающихся детонационных двигателей из-за более высокого теплового КПД.Однако количество, направления вращения и интенсивность вращающихся детонационных волн изменяются, когда меняются скорость потока, коэффициент эквивалентности, условия притока и схемы двигателя. Настоящие экспериментальные результаты показали, что на режим горения вращающегося детонационного двигателя влияет схема камеры сгорания. Кольцевой канал детонации имел внешний диаметр 100 мм и внутренний 80 мм. Воздух и водород вводились в камеру сгорания из 60 цилиндрических отверстий диаметром 2 мм и круглого канала шириной 2 мм соответственно.Когда массовый расход воздуха увеличивали за счет поддержания постоянного расхода водорода, режим горения менялся. Возникли дефлаграция и диффузное горение, множественные встречные детонационные волны, продольная импульсная детонация и одна вращающаяся детонационная волна. И продольная импульсная детонация, и одиночная вращающаяся детонационная волна произошли в разное время в одной и той же операции. Они могли меняться между собой, и направление эволюции зависело от скорости воздушного потока. Операции с одной вращающейся детонационной волной происходили при коэффициентах эквивалентности меньше 0.60, что было полезно для охлаждения двигателя и инфракрасной невидимости. Разработан механизм генерации продольной импульсной детонации.

1. Введение

Детонационные двигатели теоретически имеют более высокий тепловой КПД, чем дефлаграционные двигатели (то есть обычные двигатели, такие как ракетные двигатели и воздушно-реактивные двигатели), поскольку при детонации производство энтропии ниже, чем при дефлаграции. Вращающийся детонационный двигатель (ВДД) — один из широко изучаемых типов детонационных двигателей [1–6].Может быть одна или несколько вращающихся детонационных волн (ВДВ), движущихся по касательной в камере сгорания ВДЭ [7]. Химические реакции в основном происходят внутри детонационной волны, хотя еще может происходить дефлаграционное горение у стенок [8] или между реагентами и продуктами [9]. Вращающееся распространение и горение с увеличением давления вместе делают детонационную волну непрерывной. Предварительные испытания RDE без сопла были проведены для оценки характеристик тяги и удельного импульса вакуума 341.Для водородно-кислородной смеси было получено 7 с [10]. Теоретически RDE может иметь на 20-25% более высокий тепловой КПД, чем дефлаграционные двигатели, за счет использования преимуществ детонационного сгорания [11]. Испытания на горение ВДЭ с использованием этилена и кислорода были продемонстрированы в ходе зондирования ракетного эксперимента в космосе, и от 73% до 90% оптимального удельного импульса были достигнуты для ВДЭ с сужающимся соплом [12]. До 2014 года компания Aerojet Rocketdyne провела 524 горячих огневых испытания, включая использование нескольких топлив (как газообразного, так и жидкого топлива), нескольких форсунок и нескольких форсунок, с переходным плазменным усилением и без него [13].

Исследовательская лаборатория ВВС и компания Innovative Scientific Solutions Inc. получили значительный объем экспериментальных данных от RDE, включая удельный импульс, изображения хемилюминесценции OH, измерения высокочастотного теплового потока и точные измерения давления внутри детонационного канала. Работа с газообразным углеводородным / воздушным топливом обеспечила ожидаемые уровни пропульсивных характеристик, хотя существует еще множество технических проблем, которые необходимо решить, если более тяжелые углеводородные топлива будут взорваны в RDE [14].По изображениям хемилюминесценции ОН исследовано влияние массового расхода воздуха, степени эквивалентности, площади впрыска воздуха и схемы впрыска топлива на вращающуюся детонационную структуру [15, 16]. В условиях обеднения топлива высокие выбросы OH от детонации были распределены в космосе более широко. Фронт волны был более вогнутым по сравнению с областью заправки горючим перед детонацией, так как прорезь для впрыска воздуха была увеличена от низких до промежуточных значений. Угол между фронтом волны и поверхностью впрыска топлива перед детонацией увеличивался по мере увеличения щели для впрыска воздуха.Уменьшение количества отверстий для впрыска топлива оказало значительное влияние на структуру детонации, включая переход от одной волны к двум. Пик теплового потока может составлять менее 1 МВт / м ² у основания детонационного канала и более 25 МВт / м ² вокруг фронта детонационной волны [17, 18]. Была предпринята попытка измерения давления с использованием структуры недорасширенной струи, внешней по отношению к RDE, и пиковое давление в канале детонации было оценено в среднем около МПа [19], что было более точным, чем полученное с помощью динамических датчиков.Исследовательская лаборатория ВВС также разработала первый успешный предварительно приготовленный RDE с воздушным дыханием, для которого требовалась технология подавления обратного огня [20]. Смешивание топлива с воздухом сильно повлияло на работу RDE, как известно из различных операций между предварительно смешанными и не предварительно смешанными RDE. Различные операции между предварительно смешанными и не предварительно смешанными RDE были связаны с тем, что диффузионное смешивание могло обеспечить небольшой диапазон сильно взрываемой смеси в более широком диапазоне глобальных массовых расходов.

Есть несколько видов вращающихся детонационных волн, включая вращающиеся детонационные волны, встречные детонационные волны и одиночный RDW [21–24].Одиночный RDW можно рассматривать как особый вид коротационных детонационных волн, которые примерно стабильны. Встречные волны детонации обычно делают детонацию слабой или сильной, а иногда и нестабильной. Это условие нежелательно для работы RDE, так как оно вызвано неполным перемешиванием [15]. Более высокие массовые расходы воздуха приводят к появлению большего количества RDW, а при заданном расходе количество волн зависит от общего коэффициента эквивалентности [25]. Для RDW существует четыре различных режима горения: одна волна, две короткие волны, одна пара в режиме встречного вращения и две пары в режиме встречного вращения [26].Продольная импульсная детонация (LPD) также может происходить в RDE и распространяться в осевом направлении [27, 28]. Ананд и др. пришел к выводу, что LPD был вызван своеобразным механизмом инициирования детонации, включенным отраженной ударной волной от выхода RDE, и LPD перемещался вниз по потоку. Частота LPD зависела от начального давления в камере сгорания и степени эквивалентности, причем более высокая частота наблюдалась с увеличением противодавления и степени эквивалентности. Они также пришли к выводу, что LPD не существовало, когда на выходе из RDE не было горловины.Однако Фролов и соавт. думал, что LPD переместился вверх по потоку, так как реактивные ударные волны возникли возле выхода из камеры сгорания. Более того, в этом исследовании LPD был обнаружен в RDE без горла на выходе. Следовательно, механизм генерации LPD требует дальнейшего изучения. В других исследованиях были отмечены три режима работы. В работе [29] обнаружены срабатывания детонации, акустических пульсаций и дефлаграции. Акустические пульсации на самом деле были продольной импульсной детонацией, о которой говорилось выше.Гармоническая осевая пульсация предшествовала каждому наблюдаемому переходу от дефлаграции к детонации.

В этом исследовании скорость потока воздуха при постоянном расходе водорода 10 г / с была изменена для изучения особенностей горения RDE. В ходе испытаний также моделировалось влияние изменчивого воздушного потока на двигатели во время полета. Он показал, что на сгорание в RDE, как правило, влияет структура камеры сгорания, поскольку эта структура оказывает большое влияние на смешивание топлива и окислителя. Стабильная одиночная RDW с коротким выхлопным шлейфом произошла в условиях обеднения топлива с коэффициентами эквивалентности ниже 0.6, рабочие условия, которые выгодны для использования RDE в качестве двигателя с воздушным дыханием. Множественные коротационные детонационные волны никогда не возникали в диапазоне расходов воздуха 72-740 г / с при расходе водорода 10 г / с.

2. Экспериментальная установка и методология

Экспериментальная установка и ее схема показаны на рисунке 1. Экспериментальная система в основном состоит из секции подачи газа, секции сбора данных, секции управления, секции зажигания и камеры сгорания.Магистральный поток — это поток реагентов непосредственно в камеру сгорания, а второстепенный поток — это поток в камеру сгорания через предетонатор. Система газоснабжения, подающая водород и кислород в предетонатор, а водород-воздух в камеру сгорания, включает источники газа, редукционные клапаны, обратные клапаны, соленоидные клапаны, массовые расходомеры и трубы. Источники газа включают в себя один баллон с кислородом, шесть баллонов с водородом и один большой баллон со сжатым воздухом. Источник водорода может обеспечивать поток при максимальном общем давлении 12 МПа.Источник воздуха может обеспечивать поток при максимальном общем давлении 10,5 МПа. Редукционные клапаны способны поддерживать постоянное давление на выходе клапана. Обратные клапаны предотвращают обратный поток. Электромагнитные клапаны управляются компьютерной программой. Массовые расходомеры измеряют массовый расход с помощью звуковых сопел и датчиков давления.