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 работает двигатель?
Двигатель автомобиля может выглядеть как большая запутанная мешанина металлических частей, трубок и проводов для непосвященных. В то же время двигатель — это «сердце» почти любого автомобиля — 95% всех машин работают на двигателе внутреннего сгорания.В этой статье мы обсудим работу двигателя внутреннего сгорания: его общий принцип, изучим конкретные элементы и фазы работы двигателя, узнаем, как именно потенциальная топлива преобразуется во вращательную силу, и постараемся ответить на следующие вопросы: как работает двигатель внутреннего сгорания, какие бывают двигатели и их типы и что означают те или иные параметры и характеристики двигателя? И, как всегда, всё это просто и доступно, как дважды два.
Главная цель бензинового двигателя автомобиля заключается в преобразовании бензина в движение, чтобы Ваш автомобиль мог двигаться. В настоящее время самый простой способ создать движение от бензина — это попросту сжечь его внутри двигателя. Таким образом, автомобильный «движок» является двигателем внутреннего сгорания — т.е. сгорание бензина происходит внутри него.
Существуют различные виды двигателей внутреннего сгорания. Дизельные двигатели являются одной из форм, а газотурбинные — совсем другой. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.
Ну, как Вы заметите, раз существует двигатель внутреннего сгорания, то должен существовать и двигатель внешнего сгорания. Паровой двигатель в старомодных поездах и пароходах как раз таки и является лучшим примером двигателя внешнего сгорания. Топливо (уголь, дерево, масло, любое другое) в паровой машине горит вне двигателя для создания пара, и пар создаёт движение внутри двигателя. Разумеется, двигатель внутреннего сгорания является намного более эффективным (как минимум потребляет гораздо меньше топлива на километр пути автомобиля), чем внешнего сгорания, кроме того, двигатель внутреннего сгорания намного меньше по размерам, чем эквивалентный по мощности двигатель внешнего сгорания. Это объясняет, почему мы не видим ни одного автомобиля, похожего на паровоз.
А теперь давайте посмотрим более подробно, как же работает двигатель внутреннего сгорания.
Как работает двигатель?
Давайте рассмотрим принцип, лежащий в любом возвратно-поступательном движении двигателя внутреннего сгорания: если Вы поместите небольшое количество высокоэнергичного топлива (например, бензина) в небольшое закрытое пространство и зажжёте его (это топливо), то выделится невероятное количество энергии в виде расширяющегося газа. Вы можете использовать эту энергию, к примеру, для приведения в движение картофелины. В этом случае энергия преобразуется в движение этой картофелины. Например, если Вы в трубу, у которой один конец плотно закрыт, а другой — открыт, нальёте немного бензина, а затем засунете картофелину и подожжёте бензин, то его взрыв спровоцирует приведение в движение этой картофелины за счёт выдавливания её взрывающимся бензином, таким образом, картофелина подлетит высоко в небо, если Вы направите трубу вверх. Это мы кратко описали принцип действия старинной пушки. Но Вы также можете использовать такую энергию бензина в более интересных целях. Например, если Вы можете создать цикл взрывов бензина в сотни раз в минуту, и если Вы сможете использовать эту энергию в полезных целях, то знайте, что у Вас уже есть ядро для двигателя автомобиля!
Почти все автомобили в настоящее время используют то, что называется четырёхтактным циклом сгорания для преобразования бензина в движение. Четырёхтактный цикл также известен как цикл Отто — в честь Николая Отто, который изобрел его в 1867 году. Итак, вот они, эти 4 такта работы двигателя:
- Такт впуска топлива
- Такт сжатия топлива
- Такт сгорания топлива
- Такт выпуска отработавших газов
Вроде бы уже всё понятно из этого, не так ли? Вы можете посмотреть ниже на рисунке, что элемент, который называется поршень, заменяет картошку в описанной нами ранее «картофельной пушке». Поршень соединен с коленчатым валом с помощью шатуна. Только не пугайтесь новых терминов — их, на самом деле не так много в принципе работы двигателя!
На рисунке буквами обозначены следующие элементы двигателя:
A — Распределительный вал
B — Крышка клапанов
C — Выпускной клапан
D — Выхлопное отверстие
E — Головка цилиндра
F — Полость для охлаждающей жидкости
G — Блок двигателя
H — Маслосборник
I — Поддон двигателя
J — Свеча зажигания
K — Впускной клапан
L — Впускное отверстие
M — Поршень
N — Шатун
O — Подшипник шатуна
P — Коленчатый вал
Вот что происходит, когда двигатель проходит свой полный четырёхтактный цикл:
- Начальное положение поршня — в самом верху, в этот момент открывается впускной клапан, и поршень движется вниз, таким образом, засасывая в цилиндр приготовленную смесь бензина и воздуха. Это такт впуска. Всего лишь крошечная капля бензина должна смешаться с воздухом, чтобы всё это работало.
- Когда поршень достигает своей нижней точки, то впускной клапан закрывается, а поршень начинает перемещаться обратно вверх (бензин оказывается в «западне»), сжимая эту смесь из топлива и воздуха. Сжатие впоследствии сделает взрыв мощнее.
- Когда поршень достигает верхней точки своего хода, свеча зажигания испускает искру, порождённую напряжением более десятка тысяч Вольт, чтобы зажечь бензин. Происходит детонация, и бензин в цилиндре взрывается, с невероятной силой толкая поршень вниз.
- После того, как поршень снова достигает дна своего хода, настаёт очередь открываться выпускному клапану. Затем поршень движется вверх (это происходит уже по инерции) и отработавшая смесь бензина и воздуха выходит через выхлопное отверстие из цилиндра, чтобы отправиться в своё путешествие до выхлопной трубы и далее в верхние слои атмосферы.
Теперь, когда клапан снова в самом верху, двигатель готов к следующему циклу, так что он всасывает следующую порцию смеси воздуха и бензина, чтобы ещё сильнее раскрутить коленчатый вал, который, собственно и передаёт своё кручение далее через трансмиссию к колёсам. Теперь посмотрите ниже, как работает двигатель во всех своих четырёх тактах.
Более наглядно работу двигателя внутреннего сгорания Вы можете увидеть на двух анимациях ниже:
Как работает двигатель — анимация
Обратите внимание, что движение, которое создаётся работой двигателя внутреннего сгорания, является вращением, в то время как движение, создаваемое «картофельной пушкой», является линейным (прямым). В двигателе линейное движение поршней преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Вращательное движение нам нужно, потому что мы планируем повернуть наши колёса автомобиля.
Теперь давайте посмотрим на все части, которые работают вместе в дружной команде, чтобы это произошло, начиная с цилиндров!
Ядром двигателя является цилиндр с поршнем, который двигается вверх и вниз внутри цилиндра. Двигатель, описанный выше, имеет один цилиндр. Казалось бы, что ещё нужно для автомобиля?! А вот и нет, автомобилю для комфортной езды на нём нужны по меньшей мере ещё 3 таких цилиндра с поршнями и всеми необходимыми этой парочке атрибутами (клапанами, шатунами и так далее), а вот один цилиндр подойдёт разве что для большинства газонокосилок. Посмотрите — ниже на анимации Вы увидите работу 4-хцилиндрового двигателя:
Типы двигателей
Автомобили чаще всего имеют четыре, шесть, восемь и даже десять, двенадцать и шестнадцать цилиндров (последние три варианта устанавливают, в основном на спортивные автомобили и болиды). В многоцилиндровом двигателе все цилиндры, как правило, расположены одним из трёх способов:
- Рядный
- V-образный
- Оппозитный
Вот они — все три типа расположения цилиндров в двигателе:
Рядное расположение 4-х цилиндров
Оппозитное расположение 4-х цилиндров
V-образное расположение 6 цилиндров
Различные конфигурации имеют разные преимущества и недостатки с точки зрения вибрации, стоимости производства и характеристик формы. Эти преимущества и недостатки делают их более подходящими для использования некоторых конкретных транспортных средств. Так, 4-хцилиндровые двигатели редко имеет смысл делать V-образными, таким образом, они обычно рядные; а 8-цилиндровые двигатели делают чаще с V-образным расположением цилиндров.
Теперь давайте наглядно посмотрим, как работает система впрыска топлива, масло и другие узлы в двигателе:
Давайте рассмотрим некоторые ключевые детали двигателя более подробно:
- Свеча зажигания обеспечивает искру, которая зажигает воздушно-топливную смесь, так, чтобы происходило сгорание. Искра должна произойти в нужное время, чтобы двигатель работал должным образом.
- Клапаны — впускные и выпускные — также должны открываться в строго нужное время, чтобы впустить воздух и топливо и выпустить отработавшие газы. Обратите внимание, что оба клапана закрыты во время сжатия и сгорания так, что воздушно-топливная смесь плотно «замурована» в цилиндре.
- Поршень представляет собой цилиндрический кусок металла, который движется вверх и вниз внутри цилиндра.
- Поршневые кольца. Мы их пока ещё не видели на рисунках, но это довольно часто употребляемая вещь, так как от их износа зависит многое в работе двигателя. Поршневые кольца огибают поршень и упираются во внутреннюю поверхность цилиндра, двигаются вверх/вниз вместе с поршнем и обеспечивают уплотнение между наружным краем поршня и внутренней кромкой цилиндра. Кольца служат двум целям: предотвращают утечку топлива в масляный отстойник во время сжатия и горения и удерживают масло в картере от утечки в область горения, где оно может сгореть из-за невероятно высокой температуры. Большинство автомобилей с такими симптомами как повышенный расход топлива и масла, чёрный дым из глушителя, и с пробегом более 100 тысяч километров, попросту имеют изношенные кольца, которые больше не «запечатывают» поршень должным образом.
- Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Он может поворачиваться на обоих концах так, что его угол может меняться в то время как поршень движется и когда коленчатый вал поворачивается.
- Коленчатый вал крутится за счёт движения поршня.
- Картер окружает коленчатый вал. Он содержит некоторое количество машинного масла, которое собирает на дне отстойника.
А теперь внимание! На основе всего прочитанного посмотрим на полный цикл работы двигателя со всеми его элементами:
Полный цикл работы двигателя
Далее мы узнаем, что может помешать работе двигателя.
Почему двигатель не работает?
Допустим, Вы выходите утром к машине и начинаете её заводить, но она не заводится. Что может быть не так? Теперь, когда Вы знаете, как работает двигатель, можно понять основные вещи, которые могут помешать двигателю завестись. Три фундаментальные вещи могут случиться:
- Плохая топливная смесь
- Отсутствие сжатия
- Отсутствие искры
Да, есть ещё тысячи незначительных вещей, которые могут создать проблемы, но указанная «большая тройка» является чаще всего следствием или причиной одной из них. На основе простого представления о работе двигателя мы можем составить краткий список того, как эти проблемы влияют на двигатель.
Плохая топливная смесь может быть следствием одной из причин:
- У Вас попросту закончился в баке бензин, и двигатель пытается завестись от воздуха.
- Воздухозаборник может быть забит, поэтому в двигатель поступает топливо, но ему не хватает воздуха, чтобы сдетонировать.
- Топливная система может поставлять слишком много или слишком мало топлива в смесь, а это означает, что горение не происходит должным образом.
- В топливе могут быть примеси (а для российского качества бензина это особенно актуально), которые мешают топливу полноценно гореть.
Отсутствие сжатия — если заряд воздуха и топлива не могут быть сжаты должным образом, процесс сгорания не будет работать как следует. Отсутствие сжатия может происходить по следующим причинам:
- Поршневые кольца изношены (позволяя воздуху и топливу течь мимо поршня при сжатии)
- Впускные или выпускные клапаны не герметизируются должным образом, снова открывая течь во время сжатия
- Появилось отверстие в цилиндре.
Отсутствие искры может быть по ряду причин:
- Если свечи зажигания или провод, идущий к ним, изношены, искра будет слабой.
- Если провод повредился или попросту отсутствует или если система, которая посылает искру по проводу, не работает должным образом.
- Если искра происходит либо слишком рано или слишком поздно в цикле, топливо не будет зажжено в нужное время, и это может вызвать всевозможные проблемы.
И вот ещё ряд причин, по которым двигатель может не работать, и здесь мы затронем некоторые детали за пределами двигателя:
- Если аккумулятор мёртв, Вы не сможете прокрутить двигатель, чтобы запустить его.
- Если подшипники, которые позволяют коленчатому валу свободно вращаться, изношены, коленчатый вал не сможет провернуться, поэтому двигатель не сможет работать.
- Если клапаны не открываются и не закрываются в нужное время или не работают вообще, воздух не сможет войти, а выхлопы — выйти, поэтому двигатель опять-таки не сможет работать.
- Если кто-то из хулиганских побуждений засунул картошку в выхлопную трубу, выпускные газы не смогут выйти из цилиндра, и двигатель снова не будет работать.
- Если в двигателе недостаточно масла, то поршень не сможет двигаться вверх и вниз свободно в цилиндре, что затруднит или сделает невозможным нормальную работу двигателя.
В правильно работающем двигателе все эти факторы находятся в пределах допуска. Как Вы можете видеть, двигатель имеет ряд систем, которые помогают ему сделать свою работу преобразования топлива в движение безупречной. Мы же рассмотрим различные подсистемы, используемые в двигателях, в следующих разделах.
Большинство подсистем двигателя может быть реализована с использованием различных технологий, и лучшие технологии могут значительно повысить производительность двигателя. Вот почему развитие автомобилестроения продолжается высочайшими темпами, ведь конкуренция среди автоконцернов достаточно велика, чтобы вкладывать большие деньги в каждую дополнительно выжатую лошадиную силу из двигателя при том же объёме. Давайте посмотрим на различные подсистемы, используемые в современных двигателях, начиная с работы клапанов в двигателе.
Как работают клапаны?
Система клапанов состоит из, собственно, клапанов и механизма, который открывает и закрывает их. Система открытия и закрытия их называется распределительным валом. Распределительный вал имеет специальные детали на своей оси, которые движут клапаны вверх и вниз, как показано на рисунке ниже.
Большинство современных двигателей имеют то, что называют накладными кулачками. Это означает, что вал расположен над клапанами, как Вы видите на рисунке. Старые двигатели используют распределительный вал, расположенный в картере возле коленчатого вала. Распределительный вал, крутясь, двигает кулачок выступом вниз таким образом, чтобы он продавливал клапан вниз, создавая зазор для прохода топлива или выпуска отработавших газов. Ремень ГРМ или цепной привод приводится в движение коленчатым валом и передаёт кручение от него к распределительному валу так, что клапаны находятся в синхронизации с поршнями. Распределительный вал всегда крутится в один-два раза медленнее коленчатого вала. Многие высокопроизводительные двигатели имеют четыре клапана на цилиндр (два для приёма топлива внутрь и два для вытяжки отработавшей смеси).
Как работает система зажигания?
Система зажигания производит заряд высокого напряжения и передаёт его к свечам зажигания с помощью проводов зажигания. Заряд сначала проходит к катушке зажигания (эдакому дистрибьютору, который распределяет подачу искры по цилиндрам в определённое время), которую Вы можете легко найти под капотом большинства автомобилей. Катушка зажигания имеет один провод, идущий в центре и четыре, шесть, восемь проводов или больше в зависимости от количества цилиндров, которые выходят из него. Эти провода зажигания отправляют заряд к каждой свече зажигания. Двигатель получает такую искру по времени таким образом, что только один цилиндр получает искру от распределителя в один момент времени. Такой подход обеспечивает максимальную гладкость работы двигателя.
Как работает охлаждение?
Система охлаждения в большинстве автомобилей состоит из радиатора и водяного насоса. Вода циркулирует через проходы (каналы) вокруг цилиндров, а затем проходит через радиатор, чтобы тот её максимально охладил. Однако, существуют такие модели автомобилей (в первую очередь Volkswagen Beetle (Жук)), а также большинство мотоциклов и газонокосилок, которые имеют двигатель с воздушным охлаждением. Вы вероятно, видел такие двигатели с воздушным охлаждением, сбоку которых расположены эдакие плавники — ребристая поверхность, украшающие снаружи каждый цилиндр, чтобы помочь рассеять тепло.
Воздушное охлаждение делает двигатель легче, но горячее, и как правило, уменьшается срок службы двигателя и общая производительность. Так что теперь Вы знаете, как и почему Ваш двигатель остаётся не перегретым.
Как работает пусковая система?
Повышение производительности Вашего двигателя является большим делом, но важнее то, что именно происходит, когда Вы поворачиваете ключ, чтобы запустить его! Пусковая система состоит из стартера с электродвигателем. Когда Вы поворачиваете ключ зажигания, стартер крутит двигатель на несколько оборотов, чтобы процесс горения начал свою работу, и остановить его смог только поворот ключа в обратную сторону, когда перестаёт подаваться искра в цилиндры, и двигатель, таким образом, глохнет.
Стартер же имеет мощный электродвигатель, который вращает холодный двигатель внутреннего сгорания. Стартер — это всегда довольно мощный и, следовательно, «кушающий» ресурсы аккумулятора двигатель, ведь должен преодолеть:
- Всё внутреннее трение, вызванное поршневыми кольцами и усугубляющееся холодным непрогретым маслом.
- Давление сжатия любого цилиндра (цилиндров), которое происходит в процессе такта сжатия.
- Сопротивление, оказываемое открытием и закрытием клапанов распределительным валом.
- Все иные процессы, непосредственно связанные с двигателем, в том числе сопротивление водяного насоса, масляного насоса, генератора и т.д.
Мы видим, что стартеру необходимо очень много энергии. Автомобиль чаще всего использует 12-вольтовую электрическую систему, и сотни ампер электричества должны поступать в стартер.
Как работает впрыск и смазочная система?
Когда дело доходит ежедневного обслуживания автомобиля, Ваша первая забота, вероятно, состоит в проверке количества бензина в Вашем автомобиле. А как бензин попадает из топливного бака в цилиндры? Топливная система двигателя высасывает бензин из бака с помощью топливного насоса, который находится в баке, и смешивает его с воздухом так, чтобы надлежащая смесь воздуха и топлива могла протекать в цилиндры. Топливо поставляется в одном из трёх распространённых способов: карбюратор, впрыск топлива и система непосредственного впрыска топлива.
Карбюраторы на сегодняшний день сильно устарели, и их не помещают в новые модели автомобилей. В инжекторном двигателе нужное количество топлива впрыскивается индивидуально в каждый цилиндр либо прямо в впускной клапан (впрыск топлива) или непосредственно в цилиндр (непосредственный впрыск топлива).
Масло также играет важную роль. Идеально и правильно смазанная система гарантирует, что каждая подвижная часть в двигателе получает масло так, что она может легко перемещаться. Две главные части, нуждающиеся в масле — это поршень (а, точнее, его кольца) и любые подшипники, которые позволяют таким элементам, как коленчатый и другие валы, свободно вращаться. В большинстве автомобилей масло всасывается из масляного поддона масляным насосом, проходит через масляный фильтр для удаления частиц грязи, а затем брызгается под высоким давлением на подшипники и стенки цилиндра. Затем масло стекает в отстойник, где снова собирается, и цикл повторяется.
Система выпуска отработавших газов
Теперь, когда мы знаем о ряде вещей, которые мы положили (налили) в свой автомобиль, давайте посмотрим на другие вещи, которые выходят из него. Система выпуска включает в себя выхлопную трубу и глушитель. Без глушителя Вы бы услышали звук тысяч маленьких взрывов из своей выхлопной трубы. Глушитель гасит звук. Выхлопная система также включает в себя каталитический нейтрализатор, который использует катализатор и кислород, чтобы сжечь всё неиспользованное топливо и некоторые другие химические веществ в выхлопных газах. Таким образом, Ваш автомобиль соответствует определённым евростандартам по уровню загрязнения воздуха.
Что ещё есть, кроме всего вышеперечисленного в автомобиле? Электрическая система состоит из аккумулятора и генератора. Генератор подключен к двигателю ремнём и вырабатывает электроэнергию для зарядки аккумулятора. Аккумулятор выдаёт 12-вольтовый заряд электрической энергии, доступной ко всему в машине, нуждающемуся в электроэнергии (системе зажигания, магнитоле, фарам, стеклоочистителям, электрическим стеклоподъемникам, приводу сидений, бортовому компьютеру и ещё множеству устройств) посредством проводки автомобиля.
Теперь можно сказать, что Вы знаете всё об основах главных подсистем двигателей!
Двигатель — сердце. Как много сегодня означает это слово. Без двигателя не работает ни одно устройство, двигатель дает жизнь любому агрегату. В данной статье рассмотрим, что такое двигатель, какие виды бывают, как работает двигатель автомобиля.
Основная задача любого двигателя – превратить топливо в движение. Одним из способов достичь такого можно с помощью сжигания топлива внутри мотора. Отсюда и название двигатель внутреннего сгорания.
Но, кроме ДВС следует различать и двигатель внешнего сгорания. Примером служит паровой двигатель теплохода, когда его топливо (дерево, уголь) сгорают за пределами мотора, генерируя пар, являющийся движущей силой. Двигатель внешнего сгорания не так эффективен как внутреннего.
На сегодняшний день широкого распространения получил двигатель внутреннего сгорания, которым укомплектованы все автомобили. Несмотря на то, что КПД ДВС не близко к отметке 100 %, лучшие ученые и инженеры трудятся над доведением до совершенства.
По видам двигателя делятся:
• Бензиновые: могут быть как карбюраторными так и инжекторными, используется система впрыска.
• Дизельные: работают на основе дизельного топлива, которое под давлением распыляется в камере сгорания топливной форсункой.
• Газовые: работают на основе сжиженного или сжатого газа, произведённого от переработки угля, торфа, дерева.
Итак, перейдем к начинке мотора.
• Основным механизмом является блок цилиндров, он же часть корпуса механизма. Блок состоит из различных каналов внутри себя, что служит для циркуляции охлаждающей жидкости, снижая температуру механизма, в народе называется рубашка охлаждения.
• Внутри блока цилиндров расположены поршни, их количество зависит от конкретного двигателя. На поршень одеваются в верхней части компрессионные кольца, а в нижней маслосъемные. Компрессионные кольца служат для создания герметичности при сжатии для воспламенения, а маслосъемные для забора смазывающей жидкости со стенки блока цилиндров и предотвращения попадания масла в камеру сгорания.
• Кривошипно-шатунный механизм: передает вращательный момент от поршня к коленвалу. Состоит из поршней, цилиндров, головок, поршневых пальцев, шатунов, картера, коленвала.
Алгоритм работы двигателя достаточно прост: топливо распыляется форсункой в камере сгорания, где перемешивается с воздухом и под воздействием искры образованная смесь воспламеняется.
Образованные газы толкают поршень вниз и вращательный момент передается коленвалу, который передает вращение трансмиссии. С помощью шестеренного механизма происходит движение колес.
Если сотворить бесперебойный цикл воспламенений горючей смеси за определенное количество времени, то получим примитивный двигатель.
Современные моторы основаны на четырехтактном цикле сгорания для превращения топлива в движение транспорта. Иногда такой такт называют в честь немецкого ученого Отто Николауса, сотворивший в 1867 году такт, состоящий из таких циклов: впуск, сжатие, горение, выведение продуктов сгорания.
Описание и предназначение систем:
• Система питания: дозирует образованную смесь воздуха и топлива и подает ее в камеры сгорания — цилиндры двигателя. В карбюраторном варианте состоит из карбюратора, воздушного фильтра, впускного трубоканала, фланца, топливного насоса с отстойником, бензобака, топливопровода.
• Система газораспределения: балансирует процессы впуска горючей смеси и выпуска отработанных газов. Состоит из шестерен, кулачкового вала, пружины, толкателя, клапана.
• Система зажигания: предназначена для подачи тока на контакт свечи для воспламенения рабочей смеси.
• Система охлаждения: уберегает мотор от перегрева, путем циркуляции и охлаждения жидкости.
• Система смазки: подает смазывающую жидкость к трущимся деталям, с целью минимизации трения и износа.
В данной статье рассмотрены понятие двигателя, его виды, описание и назначение отдельных систем, такт и его циклы.
Многие инженеры работают на тем, чтобы минимизировать рабочий объем мотора и существенно увеличить мощность, сократив потребление топлива. Новинки автопрома в очередной раз подтверждают рациональность конструкторских разработок.
Двигатель является главной системой в любом транспортном средстве. Этот компонент автомобиля можно сравнивать с сердцем человека, то есть, человек умрет без сердца – так же и автомобиль без двигателя. Двигательная система отвечает за преобразование топливной энергии в механическую энергию, которая впоследствии выполняет полезную работу. Сегодня в качестве энергии может выступать энергия сгорания топлива, электрическая энергия и т.д. Источник энергии всегда находится в автомобили. Он должен пополняться через определенный промежуток времени, чтобы автомобиль мог в итоге передвигаться. Так, механическая энергия передается на ведущие колеса от двигателя. Эта передача обычно осуществляется при помощи трансмиссии.
Содержание статьи
Принцип работы
Машина с ДВС (двигателем) должна ездить, а для этого ей необходимо совершить механическое усилие. Именно его и производит двигатель, который передает вращательную силу на колеса автомобиля. Те вращаются, и транспортное средство начинает движение. Это очень примитивное объяснение, которое позволит лишь отдаленно понять, что это такое – ДВС в машине. Главная цель двигателя – преобразование бензина (или дизельного топлива) в механическое движение. Сегодня самый простой способ заставить автомобиль двигаться – это сжечь топливо внутри мотора. Именно поэтому двигатель внутреннего сгорания получил соответствующее название. Все они работают по одинаковому общему принципу, хотя есть некоторые разновидности: дизельные, с карбюраторными или инжекторными системами питания и так далее.
Итак, принцип мы поняли: топливо сгорает, высвобождает при этом большие объемы энергии, которые толкают механизмы в двигателе, что приводит к вращению коленчатого вала. Усилия затем передаются на колеса, и машина начинает движение.
Показатели двигателей
Показателями двигателя называют величины, характеризующие его работу. Помимо конструктивных параметров, они зависят от особенностей и настроек систем питания и зажигания, степени износа деталей и пр.
Давление в конце такта сжатия (компрессия) является показателем технического состояния (изношенности) цилиндро-поршневой группы и клапанов.
Крутящий момент на коленчатом валу двигателя определяет силу тяги на колесах: чем он больше, тем лучше динамика разгона автомобиля. Равен произведению силы на плечо (рис. 3) и измеряется в Н·м (Ньютон на метр), ранее в кгс.м (килограмм-сила на метр).
Крутящий момент увеличивается с ростом:
рабочего объема . Поэтому двигатели, которым необходим значительный крутящий момент, обладают большим объемом;
давления горящих газов в цилиндрах, которое ограничено детонацией (взрывное горение бензо-воздушной смеси, сопровождаемое характерным звонким звуком. Ошибочно называется «стуком поршневых пальцев») или ростом нагрузок в дизелях.
Максимальный крутящий момент двигатель развивает при определенных оборотах (см. ниже), они вместе с его величиной указываются в технической документации.
Мощность двигателя — величина, показывающая, какую работу он совершает в единицу времени, измеряется в кВт (ранее в лошадиных силах). Одна лошадиная сила (л.с.) приблизительно равняется 0,74 кВт. Мощность равна произведению крутящего момента на угловую скорость коленвала (число оборотов в минуту, умноженное на определенный коэффициент).
Двигатели большей мощности производители получают увеличением:
рабочего объема, что, в свою очередь, приводит к росту габаритов двигателя и ограничению допустимых максимальных оборотов из-за значительных сил инерции увеличившихся деталей;
оборотов коленчатого вала, число которых ограничено инерционными силами и увеличением износа деталей. Высокооборотный двигатель одинаковой мощности (при прочих равных условиях — конструкции двигателя, технологии изготовления, применяемых материалах и т.д.) с низкооборотным обладает меньшим сроком службы, так как в среднем для одного и того же пробега его коленчатый вал будет совершать больше оборотов;
давления в цилиндре путем повышения степени сжатия либо наддувом воздуха посредством турбо- или механических нагнетателей. Для применения наддува степень сжатия вынужденно уменьшают для предотвращения детонации (у бензиновых двигателей) и снижения жесткости работы (повышенные нагрузки в цилиндро-поршневой группе дизеля, сопровождаемые чрезмерным шумом) (у дизелей). Наддув позволяет, например, сохранить мощность при меньшем рабочем объеме.
Номинальная мощность — гарантируемая производителем мощность при полной подаче топлива на определенных оборотах. Именно она, а не максимальная мощность, указывается в технической документации на двигатель.
Удельный расход топлива — это количество топлива, расходуемого двигателем на 1 кВт развиваемой мощности за один час. Является показателем совершенства конструкции двигателя: чем расход ниже, тем более эффективно используется энергия сгорающего в цилиндрах топлива.
Основные элементы двигателя
Ниже на рисунке показана схема расположения элементов в цилиндре. В зависимости от модели двигателя, их может быть 4, 6, 8 и даже больше. На рисунке обозначены следующие элементы: A – распределительный вал. B – крышка клапанов. C – выпускной клапан. Открывается строго в нужное время для того, чтобы отработанные газы выводились за пределы камеры сгорания. D – отверстие для выхода отработанных газов. E – головка блока цилиндра. F – пространство, заполняемое охлаждающей жидкостью. В процессе работы двигатель сильно нагревается, поэтому его необходимо остудить. Чаще всего для этого используется антифриз. G – корпус двигателя. H – маслосборник. I – поддон. J – свеча зажигания. Обеспечивает искру, необходимую для того, чтобы зажечь топливную смесь, находящуюся под давлением. K – впускной клапан. Открывается и запускает в камеру сгорания воздушно-топливную смесь. L – отверстие для впуска топливной смеси. M – сам поршень. Движется вверх-вниз в результате детонации топливной смеси, передавая механическую нагрузку на коленчатый вал. O – шатун. Соединительный элемент поршня и коленчатого вала. P – коленвал. Вращается в результате движения поршней. Передает усилия на колеса через трансмиссию автомобиля. Все эти элементы принимают участие в четырехтактном цикле.
Виды двигателей
Первый полноценный прототип двигателя внутреннего сгорания был сконструирован в далёком 1806 году, который принадлежал братьям Ньепсье. После этого важного исторического факта было недолгое затишье.
Но, в конце 19 века три легендарным немца положили старт автомобилестроению — Николас Отто, Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах. После этого двигатели внутреннего сгорания получили много модификаций и вариантов, которые используются по сегодняшний день.
Рассмотрим, какие существуют виды автомобильных ДВС, а также укажем типы двигателей:
- Паровая машина
- Бензиновый двигатель
- Карбюраторная система впрыска
- Инжектор
- Дизельные двигатели
- Газовый двигатель
- Электрические моторы
- Роторно-поршневые ДВС
Роторно-поршневые ДВС
Роторно-поршневой силовой агрегат в автомобилестроении не нашёл широкого распространения, хотя можно встретить модели автомобилей, которые используют такой тип ДВС. Предложил создание такого мотора — конструктор Ванкель.
Движение осуществляется за счёт вращения трёхзубчатого ротора, который позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. Данный мотор активно использовался в 80-е годы 20 ст.
Газовый двигатель
Газовые двигатели на сегодняшний день в автоиндустрии в чистом виде почти не используются, поскольку частые поломки моторов, стали причиной полного отказа от них. Вместо этого, газовые установки зачастую можно встретить на бензиновых автомобилях, что значительно экономит расход денег на горючее.
Газ с баллона подаётся на редуктор, который распределяет топливо по цилиндрам, а затем горючее попадает непосредственно в камеры сгорания. После этого с помощью свечей зажигания газ воспламеняется. Единственным недостатком использования газовой установки считается то, что мотор теряет 20% своего потенциального ресурса.
Электрические моторы
Николас Тесла впервые предложил использовать для автомобилей электроэнергию. Электрические моторы на сегодняшний день не распространены, поскольку заряда батареи хватает только до 200 км пути, а заправочных станций, которые могут предоставить услугу зарядки автомобиля — практически нет.
Известная мировая компания, производитель электрических автомобилей «Тесла» продолжает совершенствовать электродвигатели, и каждый год дарит потребителям новинки, которые имеют больший запас хода без дозарядки.
Инжектор
Инжекторный двигатель — это тип впрыскового устройства горючего в цилиндры двигателя. Инжекторный впрыск бывает моно и разделённым Данная система на сегодняшний день все больше совершенствуется, чтобы уменьшит выбросы СО2 в атмосферу. Для впрыска используются форсунки, которые ещё ранее начали использоваться на дизельных двигателях.
С переходом на данную систему транспортные средства стали оснащать электронными блоками управления двигателем, чтобы корректировать состав воздушно-топливной смеси, а также сигнализировать о неисправностях внутри системы.
Дизельные двигатели
Дизельный мотор — это вид двигателя, который расходует как горючее дизельное топливо. Основные системы и элементы движка идентичны бензиновому брату, различие состоит в системе впрыска и воспламенении смеси. В дизельном моторе отсутствуют свечи зажигания, поскольку воспламенение смеси от искры не нужно.
На моторах такого типа устанавливаются свечи накала, которые разогревают воздух в камере сгорания, который превышает температуру воспламенения. После этого через форсунки подаётся распылённое топливо, которое сгорает, чем создаёт достаточное давление для привода в движения поршня, который раскручивает коленчатый вал.
Характеристики двигателей
При одних и тех же конструктивных параметрах у разных двигателей такие показатели, как мощность, крутящий момент и удельный расход топлива, могут отличаться. Это связано с такими особенностями, как количество клапанов на цилиндр, фазы газораспределения и т. п. Поэтому для оценки работы двигателя на разных оборотах используют характеристики — зависимость его показателей от режимов работы. Характеристики определяются опытным путем на специальных стендах, так как теоретически они рассчитываются лишь приблизительно.
Как правило, в технической документации к автомобилю приводятся внешние скоростные характеристики двигателя (рис. 4), определяющие зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от числа оборотов коленвала при полной подаче топлива. Они дают представление о максимальных показателях двигателя.
Показатели двигателя (упрощенно) изменяются по следующим причинам. С увеличением числа оборотов коленвала растет крутящий момент благодаря тому, что в цилиндры поступает больше топлива. Примерно на средних оборотах он достигает своего максимума, а затем начинает снижаться. Это происходит из-за того, что с увеличением скорости вращения коленвала начинают играть существенную роль инерционные силы, силы трения, аэродинамическое сопротивление впускных трубопроводов, ухудшающее наполнение цилиндров свежим зарядом топливо-воздушной смеси, и т. п.
Быстрый рост крутящего момента двигателя указывает на хорошую динамику разгона автомобиля благодаря интенсивному увеличению силы тяги на колесах. Чем дольше величина момента находится в районе своего максимума и не снижается, тем лучше. Такой двигатель более приспособлен к изменению дорожных условий и реже придется переключать передачи.
Мощность растет вместе с крутящим моментом и даже, когда он начинает снижаться, продолжает увеличиваться благодаря повышению оборотов. После достижения максимума мощность начинает снижаться по той же причине, по которой уменьшается крутящий момент. Обороты несколько выше максимальной мощности ограничивают регулирующими устройствами, так как в этом режиме значительная часть топлива расходуется не на совершение полезной работы, а на преодоление сил инерции и трения в двигателе. Максимальная мощность определяет максимальную скорость автомобиля. В этом режиме автомобиль не разгоняется и двигатель работает только на преодоление сил сопротивления движению — сопротивления воздуха, сопротивления качению и т. п.
Величина удельного расхода топлива также меняется в зависимости от оборотов коленвала, что видно на характеристике (см. рис. 4). Удельный расход топлива должен находиться как можно дольше вблизи минимума; это указывает на хорошую экономичность двигателя. Минимальный удельный расход, как правило, достигается чуть ниже средних оборотов, на которых в основном и эксплуатируется автомобиль при движении в городе.
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:
- Как выбрать самый экономичный кроссовер по расходу топлива?
- КАК ПРОИЗВОДЯТ АВТОМОБИЛИ В ГЕРМАНИИ — немецкие авто видео.
- Новый Audi Q2 2016-2017 описание технические характеристики фото видео
- Volkswagen c coupe gte: обзор,описание,фото,видео,комплектация.
- Mercedes-Benz Concept седан — видео трейлер
- Бмв е39: обзор,описание,фото,видео,комплектация,характеристики
- Опель Зафира: обзор,описание,фото,видео,комплектация.
- Какую сигнализацию лучше поставить на автомобиль с автозапуском.
- Volkswagen Amarok 2017 года фото видео обзор описание комплектация.
- Как проверить историю автомобиля перед покупкой
- Преимущества фронтального погрузчика LiuGong CLG 856H
- Обзор летних шин 2020 года, лучшая резина (топ-10)
- Как сделать новый автомобиль еще комфортнее с «PlatinumG»
- Самое основное о мотокуртках: виды экипировки и правила выбора
- Руководство по покупке подержанных автомобилей на 2020 год
Что такое двигатель и как он работает — фото видео.
Содержание статьи
СЕГОДНЯ МОЖНО ВСТРЕТИТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ВИДЫ ДВИГАТЕЛЕЙ:
- двигатель внутреннего сгорания – самый распространенный вид на сегодняшний день,
- электродвигатель – относительно молодая модель,
- гибридная силовая установка, или комбинированный двигатель – так же относительно новая модель.
Двигатель внутреннего сгорания в свою очередь подразделяется на поршневую, роторно-поршневую и газотурбинную модель. Сегодня инженеры при разработке автомобилей используют поршневые установки. Все остальные виды двигателей можно встретить крайне редко, в основном машины с такими двигателями можно встретить только в музеях. Поршневые двигатели работают на основе жидкого топлива, в качестве которого используется бензин или же дизельное топливо или на основе природного газа. Самым распространенным видом является поршневой двигатель, работающий на основе бензина.
Относительно недавно появились электромобили, которые оснащены электродвигателями. Этот вид двигателя работает на основе электрической энергии, в качестве источника которой берутся топливные элементы или аккумуляторные батарейки. Сегодня такие автомобили, пока, не пользуются большим спросом, так как они нуждаются в частой подзарядке. Зато такой вид транспорта не выбрасывает в атмосферу вредных смесей.
Современные производители активно выпускают автомобили, оснащенные гибридной или комбинированной силовой установкой. В этом случае двигательная система имеет ДВС и электромотор.
На сегодняшний день распространены бензиновые и дизельные двигатели внутреннего сгорания. Они имеют следующие рабочие циклы:
Бензиновые двигатели имеют принудительное зажигание топливо-воздушной смеси искровыми свечами. Различаются по типу системы питания:
в карбюраторных смешение бензина с воздухом начинается в карбюраторе и продолжается во впускном трубопроводе. В настоящее время выпуск таких двигателей снижается из-за низкой экономичности и несоответствия современным экологическим нормам;
в впрысковых двигателях топливо может подаваться одним инжектором (форсункой) в общий впускной трубопровод (центральный, моновпрыск) или несколькими инжекторами перед впускными клапанами каждого цилиндра (распределенный впрыск). В них возможно некоторое увеличение максимальной мощности и снижение расхода бензина и токсичности отработавших газов за счет более точной дозировки топлива электронной системой управления двигателем;
двигатели с непосредственным впрыскиванием бензина в камеру сгорания, который подается в цилиндр несколькими порциями, что оптимизирует процесс сгорания, позволяет двигателю работать на обедненных смесях, соответственно уменьшается расход топлива и выброс вредных веществ.
Дизели — двигатели, в которых воспламенение смеси топлива с воздухом происходит от повышения ее температуры при сжатии. По сравнению с бензиновыми эти двигатели обладают лучшей экономичностью (на 15-20%) благодаря большей (в два и более раз) степени сжатия (см. ниже), улучшающей процессы горения топливо-воздушной смеси. Достоинством дизелей является отсутствие дроссельной заслонки, которая создает сопротивление движению воздуха на впуске и увеличивает расход топлива. Максимальный крутящий момент (см. ниже) дизели развивают на меньшей частоте вращения коленчатого вала (в обиходе — «тяговиты на низах»).
Дизели устаревших конструкций обладали по сравнению с бензиновыми двигателями и рядом недостатков:
большей массой и стоимостью при одинаковой мощности из-за высокой степени сжатия (в 1,5-2 раза больше), увеличивавшей давление в цилиндрах и нагрузки на детали, что заставляло изготавливать более прочные элементы двигателя, увеличивая их габариты и вес;
большей шумностью из-за особенностей процесса горения топлива в цилиндрах;
меньшими максимальными оборотами коленвала из-за более высокой массы деталей, вызывавшей большие инерционные нагрузки. По этой же причине дизели, как правило, менее приемисты — медленнее набирают обороты.
Роторно-поршневой двигатель (Ванкеля) — в нем ротор-поршень совершает не возвратно-поступательное движение, как в бензиновых двигателях и дизелях, а вращается по определенной траектории. Благодаря этому он обладает хорошей приемистостью — быстро набирает обороты, обеспечивая автомобилю хорошую динамику разгона. Из-за конструктивных особенностей степень сжатия ограничена, поэтому работает только на бензине и обладает худшей экономичностью из-за формы камеры сгорания. Раньше его недостатком был меньший ресурс, а теперь и невысокие экологические показатели, которым сейчас уделяется большое внимание.
Двигатель — устройство, преобразующее энергию сгорания топлива в механическую работу. Практически все автомобильные двигатели работают по циклу, состоящему из четырех тактов:
•впуск воздуха или его смеси с топливом;
•сжатие рабочей смеси,
•рабочий ход при сгорании рабочей смеси;
•выпуск отработавших газов.
Наибольшее распространение в автомобилях получили поршневые двигатели — бензиновые и дизели.
Турбированные двигатели и «атмосферники»: главные отличия
Для начала немного истории и теории. В основу работы любого ДВС положен принцип сгорания топливно-воздушной смеси в закрытой камере. Как известно, чем больше воздуха удается подать в цилиндры, тем больше горючего получается сжечь за один цикл. От количества сгоревшего топлива будет напрямую зависеть количество высвобождающейся энергии, которая толкает поршни. В атмосферных моторах забор воздуха происходит благодаря образованию разрежения во впускном коллекторе. Другими словами, мотор буквально «засасывает» в себя наружный воздух на такте впуска самостоятельно, а объем поместившегося воздуха зависит от физического объема камеры сгорания.
Получается, чем больше рабочий объем двигателя, тем больше воздуха он может уместить в цилиндрах и тем большее количество топлива получится сжечь. В результате мощность атмосферного ДВС и крутящий момент сильно зависят от объема мотора. Рекомендуем также прочитать отдельную статью о том, что такое рабочий объем двигателя. Из этой статьи вы узнаете, какие параметры определяют данную характеристику, чем измеряется объем мотора и на что влияет данный показатель. Принципиальной особенностью двигателей с нагнетателем является принудительная подача воздуха в цилиндры под определенным давлением.
Данное решение позволяет силовому агрегату развивать больше мощности без необходимости физически увеличивать рабочий объем камеры сгорания. Добавим, что системами нагнетания воздуха может быть как турбина (турбокомпрессор), так и механический компрессор. На практике это выглядит следующим образом. Для получения мощного мотора можно пойти двумя путями:
увеличить объем камеры сгорания и/или изготовить двигатель с большим количеством цилиндров; подать в цилиндры воздух под давлением, что исключает необходимость увеличивать камеру сгорания и количество таких камер;
С учетом того, что на каждый литр топлива требуется около 1м3 воздуха для эффективного сжигания смеси в ДВС, автопроизводители по всему миру долгое время шли по пути совершенствования атмосферных двигателей. Атмомоторы представляли собой максимально надежный вид силовых агрегатов. Поэтапно происходило увеличение степени сжатия, при этом двигатели стали более стойкими к детонации. Благодаря появлению синтетических моторных масел минимизировались потери на трение, инженеры научились изменять фазы газораспределения, внедрение электронных систем управления двигателем позволило добиться высокоточного впрыска горючего и т.д. В результате моторы от V6 до V12 с большим рабочим объемом долгое время являлись эталоном производительности. Также не стоит забывать и о надежности, так как конструкция атмосферных двигателей всегда оставалась проверенным временем решением.
Параллельно с этим главными минусами мощных атмосферных агрегатов справедливо считается большой вес и повышенный расход топлива, а также токсичность. Получается, на определенном этапе развития двигателестроения увеличение рабочего объема оказалось попросту нецелесообразным. Теперь о турбомоторах. Еще одним типом агрегатов на фоне популярных «атмосферников» всегда оставались менее распространенные агрегаты с приставкой «турбо», а также компрессорные двигатели. Такие ДВС появились достаточно давно и изначально шли по другому пути развития, получив системы для принудительного нагнетания воздуха в цилиндры двигателя. Рекомендуем также прочитать статью о том, что лучше, механический компрессор или турбина. Из этой статьи вы узнаете о преимуществах и недостатках указанных систем нагнетания воздуха, а также о том, какой мотор выбрать, с компрессором или турбированный.
Стоит отметить, что значительной популяризации моторов с наддувом и быстрому внедрению подобных агрегатов в широкие массы долгое время препятствовала высокая стоимость автомобилей с нагнетателем. Другими словами, двигатели с наддувом были редким явлением. Объясняется это просто, так как на раннем этапе машины с турбодвигателем, механическим компрессором или одновременной комбинацией сразу двух решений зачастую ставились на дорогостоящие спортивные модели авто. Немаловажным фактором оказалась и надежность агрегатов данного типа, которые требовали повышенного внимания в процессе обслуживания и уступали по показателям моторесурса атмосферным ДВС. Кстати, сегодня это утверждение также справедливо для двигателей с турбиной, которые конструктивно сложнее компрессорных аналогов и еще дальше ушли от атмосферных версий.
Как работает двигатель и из чего он состоит?
Принцип работы двигателя автомобиля – это вопрос, интересующий практически каждого автовладельца. В ходе первого ознакомления со строением двигателя все выглядит очень сложным. Однако в реальности, с помощью тщательного изучения, устройство двигателя становится вполне понятным. В случае необходимости знания о принципе работы двигателя можно использовать в жизни. 1. Блок цилиндров представляет собой своеобразный корпус мотора. Внутри него расположена система каналов, которая используется для охлаждения и смазки силового агрегата. Он используется в качестве основы для дополнительного оборудования, к примеру, картера и головки блока цилиндров.
2. Поршень, являющийся пустотелым стаканом из металла. На его верхней части расположены «канавки» для поршневых колец. 3. Поршневые кольца. Кольца, расположенные внизу, называются маслосъемными, а верхние – компрессионные. Верхние кольца обеспечивают высокий уровень сжатия или компрессию смеси топлива и воздуха. Кольца используются для обеспечения герметичности камеры сгорания, а также в качестве уплотнителей, предотвращающих попадание масла в камеру сгорания.
4. Кривошипно-шатунный механизм. Отвечает за передачу возвратно-поступательной энергии поршневого движения на коленчатый вал двигателя. Многие автолюбители не знают, что на самом деле принцип работы ДВС является достаточно несложным. Сначала топливо попадает из форсунок в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом. Затем свеча зажигания выдает искру, которая вызывает воспламенение топливно-воздушной смеси, из-за чего она взрывается. Газы, которые формируются в результате этого, двигают поршень вниз, в процессе чего он передает соответствующее движение коленчатому валу. Коленвал начинает вращать трансмиссию. После этого набор специальных шестерён осуществляет передачу движения на колеса передней или задней оси (в зависимости от привода, может и на все четыре).
Устройство автомобиля. Двигатель внутреннего сгорания
Что такое КОНТРАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ. Как осматривать Б/У двигатель при покупке. Секреты перекупа.
Что такое роторный двигатель? История создания и особенности конструкции.
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:
«Как работает ДВС?» – Яндекс.Кью
Существует множество типов и концепций ракетных двигателей, но все они базируются на одном принципе: разгон, тем или иным способом, рабочего тела (условно говоря топлива) до огромных скоростей, с последующим выбросом его в сторону, обратную требуемому направлению движения.
Не буду подробно описывать принципы действия всех типов двигателей, опишу только принцип двигателей реально применяющихся для запуска спутников и прочих марсоходов.
Итак, на данный момент для запуска ракет используют химические ракетные двигатели. Их общий принцип таков:
Горючее смешивается с окислителем в камере сгорания и происходит экзотермическая реакция окисления (горение с выделением большого количества тепла).
Образовавшиеся в результате газы оказываются разогреты до очень высоких температур, и, расширяясь, разгоняются до сверхзвуковых скоростей в сопле двигателя (сопло Лаваля), формируя реактивную струю.
При истечении струи из сопла, по закону сохранения импульса, появляется реактивная тяга, толкающая ракету в направлении обратном направлению истечения реактивной струи.
Химические ракетные двигатели в свою очередь делятся на три подтипа:
— жидкостные (ЖРД)
Горючее и окислитель хранятся в жидком состоянии и подаются в камеру сгорания принудительно. Такие двигатели позволяют регулировать силу тяги. Кроме того, такой двигатель можно заглушить и снова запустить.
— твердотопливные (РДТТ)
Горючее и окислитель хранятся в виде смеси твердых веществ, при этом топливный отсек и камера сгорания совмещены. Конструкция таких двигателей проще чем у жидкостных, а потому они дешевле и надежней. Однако, они обеспечивают меньшую тягу и их нельзя выключить и снова включить.
— гибридные (ГРД)
Горючее хранится в твердом состоянии, а окислитель в жидком (или наоборот). Эти двигатели более надежны, чем жидкостные, и в то же время дешевле. При этом, как и жидкостные, позволяют многократное включение.
Кроме химических РД применяются электрические РД электростатического типа. Правда, ввиду малой тяги, их применяют на спутниках в качестве маневровых двигателей (корректировка орбиты и ориентации).
В целом есть три категории ЭРД:
— электростатические
Рабочее тело — ионы — разгоняется в электростатическом поле.
— электротермические
Рабочее тело — газ. Оно разогревается электрическим нагревательным элементом и истекает через сопло Лаваля.
— электромагнитные (плазменные)
Рабочее тело, разогретое до состояния плазмы, разгоняется в электромагнитном поле.
Так же в проводились разработки ядерно-термических ракетных двигателей. В таких двигателях рабочее тело подается в камеру ядерного реактора и, разогревшись до очень высоких температур, в виде плазмы истекает через сопла двигателя.
«Как работает ДВС?» – Яндекс.Кью
Существует множество типов и концепций ракетных двигателей, но все они базируются на одном принципе: разгон, тем или иным способом, рабочего тела (условно говоря топлива) до огромных скоростей, с последующим выбросом его в сторону, обратную требуемому направлению движения.
Не буду подробно описывать принципы действия всех типов двигателей, опишу только принцип двигателей реально применяющихся для запуска спутников и прочих марсоходов.
Итак, на данный момент для запуска ракет используют химические ракетные двигатели. Их общий принцип таков:
Горючее смешивается с окислителем в камере сгорания и происходит экзотермическая реакция окисления (горение с выделением большого количества тепла).
Образовавшиеся в результате газы оказываются разогреты до очень высоких температур, и, расширяясь, разгоняются до сверхзвуковых скоростей в сопле двигателя (сопло Лаваля), формируя реактивную струю.
При истечении струи из сопла, по закону сохранения импульса, появляется реактивная тяга, толкающая ракету в направлении обратном направлению истечения реактивной струи.
Химические ракетные двигатели в свою очередь делятся на три подтипа:
— жидкостные (ЖРД)
Горючее и окислитель хранятся в жидком состоянии и подаются в камеру сгорания принудительно. Такие двигатели позволяют регулировать силу тяги. Кроме того, такой двигатель можно заглушить и снова запустить.
— твердотопливные (РДТТ)
Горючее и окислитель хранятся в виде смеси твердых веществ, при этом топливный отсек и камера сгорания совмещены. Конструкция таких двигателей проще чем у жидкостных, а потому они дешевле и надежней. Однако, они обеспечивают меньшую тягу и их нельзя выключить и снова включить.
— гибридные (ГРД)
Горючее хранится в твердом состоянии, а окислитель в жидком (или наоборот). Эти двигатели более надежны, чем жидкостные, и в то же время дешевле. При этом, как и жидкостные, позволяют многократное включение.
Кроме химических РД применяются электрические РД электростатического типа. Правда, ввиду малой тяги, их применяют на спутниках в качестве маневровых двигателей (корректировка орбиты и ориентации).
В целом есть три категории ЭРД:
— электростатические
Рабочее тело — ионы — разгоняется в электростатическом поле.
— электротермические
Рабочее тело — газ. Оно разогревается электрическим нагревательным элементом и истекает через сопло Лаваля.
— электромагнитные (плазменные)
Рабочее тело, разогретое до состояния плазмы, разгоняется в электромагнитном поле.
Так же в проводились разработки ядерно-термических ракетных двигателей. В таких двигателях рабочее тело подается в камеру ядерного реактора и, разогревшись до очень высоких температур, в виде плазмы истекает через сопла двигателя.
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 каждый кусок 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 ,
Как работают автомобильные двигатели?
- Главная
- Категории
- Аксессуары
- Аксессуары для интерьера
- Внешние аксессуары
- игрушки
- Очистка и детализация
- Электроника
- Аудио
- Двигатель и производительность
- Инструменты
- Шины и Диски
- Мотоциклы и велосипеды
- Уход на дому
- RV Campers
- Внедорожники
- Гарантии
- Расширенные гарантии
- заводских гарантий
- Аксессуары
- Блог
- Инструменты
- Калькулятор размера шин
- Wheel & Tire Finder
- О нас
- Контакт
Как работает автомобильный двигатель — CarNewsCafe
- О нас
- Редакция журнала
- Политика конфиденциальности
- Политика комментирования
- DMCA
- Обзоры автомобилей
- Видео
- О нас
- Редакция журнала
- Политика конфиденциальности
- Политика комментирования
- DMCA
- Обзоры автомобилей
- Видео
Ищи:
Ищи:
- О нас
- редакции
- Политика конфиденциальности
- Политика комментирования
- DMCA
- Обзоры автомобилей
- Видео
Ищи:
- О нас
- Редакция журнала
- Политика конфиденциальности
- Политика комментирования
- DMCA
- Обзоры автомобилей
- Видео
Ищи:
CarNewsCafe> Механика DIY> Как работает автомобильный двигатель DIY Механика Сообщение от Аарон Турпен 11 октября 2014 г.