Как устроен двигатель автомобиля: Как работает двигатель внутреннего сгорания — Mafin Media

Как работает двигатель внутреннего сгорания — Mafin Media

Готовиться смесь может по-разному. В устаревших карбюраторных двигателях горючее «готовится» в отдельном механизме авто — карбюраторе. После смешивания воздуха с топливом смесь подается в двигатель и там сгорает. У карбюраторных моторов много минусов, а их ремонтопригодность сегодня уже не так востребованна. Поэтому самые популярные системы подачи топлива — инжекторные (от англ. inject — впрыскивать). 

В зависимости от конструкции мотора топливо подается либо во впускной коллектор — трубопровод, через который авто получает воздух из окружающей среды, — либо напрямую в цилиндры. Подобные решения сложнее, но позволяют экономить топливо и снижать количество вредных выбросов в атмосферу. Основная деталь инжекторного впрыска — форсунка. Именно она впрыскивает топливо:

Компоненты двигателя: где и как сгорает смесь

Самое важное происходит в корпусе двигателя, который объединяет блок цилиндров (слева на фото) и головку блока цилиндров (справа на фото).

Блок цилиндров содержит полые внутри цилиндрические трубки, в которых размещаются поршни.

Головка блока цилиндров (ГБЦ) монтируется на блок цилиндров и образует герметичные (т. е. непроницаемые для посторонних жидкостей и газов) камеры сгорания.

Внутри камеры сгорания устанавливаются поршни — детали цилиндрической формы, совершающие возвратно-поступательные движения под действием сгорания смеси.

Поршни — часть кривошипно-шатунного механизма (КВШ), комплекса деталей, который преобразует движения поршня во вращение коленчатого вала. Последний и двигает колеса автомобиля. Так выглядит КВШ вместе с поршнями двигателя:

В головке блока цилиндров находятся упомянутые выше форсунки — вместе со свечами зажигания (в бензиновом моторе) и клапанами. Свечи зажигания производят электрическую искру, предназначенную для воспламенения топливно-воздушной смеси.

! — Если автомобиль оснащен непосредственным впрыском топлива (в камеру сгорания), форсунки находятся в ГБЦ, а если впрыск распределительный — форсунки установлены во впускном коллекторе вблизи впускных клапанов.

Клапаны относятся к механизму газораспределения и внешне напоминают большие гвозди:

Такая форма дана им неслучайно: нижней, выпуклой частью они закрывают и открывают впускные и выпускные отверстия в камере сгорания, поочередно впуская подготовленную топливно-воздушную смесь или воздух и выпуская отработанные газы. Соответственно, в зависимости от своей роли клапаны бывают впускными и выпускными.

Обычно на один цилиндр приходится от двух до четырех клапанов. За то, чтобы «доступ» в камеру сгорания открывался вовремя, и отвечает механизм газораспределения (ГРМ), в который выходят клапаны. В зависимости от мотора ГРМ приводится в действие ремнем или цепью.

Рассмотрим цилиндр в разрезе:

Четыре такта

Любой двигатель функционирует согласно циклу, состоящему из нескольких тактов, то есть ходов (движений) поршня. Большинство автомобильных моторов — четырехтактные.

Рассмотрим такты бензинового двигателя:

1. Впуск: открывается впускной клапан, в камеру сгорания попадает топливно-воздушная смесь, а поршень идет вниз.
2. Сжатие: оба клапана закрыты, поршень идет вверх, сжимая и нагревая смесь.
3. Рабочий ход: оба клапана закрыты, под действием электрической искры от свечи зажигания сжатая и разогретая топливно-воздушная смесь воспламеняется, образовавшиеся при этом газы толкают поршень вниз.
4. Выпуск: выпускной клапан открыт, поршень идет вверх, выталкивая отработанные газы в сторону выхлопной трубы.

После этого цикл повторяется. У дизельного двигателя вместо свечи установлена форсунка, и смесь воспламеняется не при помощи искры, а от сжатия — впрыска дизельного топлива через форсунку под большим давлением. Впускной клапан при этом подает в камеру сгорания только воздух. Кстати, в некоторых современных бензиновых моторах форсунка тоже впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр.

А как запускается первый такт?

Каждый автомобиль обладает набором бортовой электроники — проводов, аккумулятора, стартера и т. д. Аккумулятор за время поездок накапливает достаточно энергии, чтобы при помощи специального механизма — стартера — раскрутить коленвал и завести мотор.

И что дальше?

Мощность от двигателя к колесам передается с помощью коробки передач, редуктора и приводных валов. Если мотор соединить с колесами напрямую, автомобиль после запуска начнет движение на одной-единственной передаче, с небольшой скоростью, а после торможения сразу заглохнет. Об этих передачах и о типах коробок (автоматах, вариаторах, механиках и т. д.) Mafin Media расскажет в следующем материале.

блок, цилиндр, поршень, поршневые кольца и шатун

Рассмотрим устройство двигателя автомобиля и его базовые части: блок, цилиндр, поршень, поршневые кольца и шатун.

Для будущего автомобильного механика, диагноста устройство двигателя автомобиля является одной из ключевых тем. Именно двигатель обеспечивает транспортное средство энергией, которая нужна для его движения. 

Чаще всего механизм запуска устройства двигателя автомобиля возможен за счёт применения бензина или дизеля (дизельного топлива). Сгораемое внутри мотора топливо продуцирует тепло, что приводит к увеличению температуры газов внутри цилиндра двигателя и росту давления газов. Подвижные части двигателя под их влиянием вступают в работу, и тепловая энергия преображается в механическую.

Базовые части двигателя

Чтобы хорошо понимать устройство двигателя автомобиля, важно разбираться, что из себя представляет блок, цилиндр, поршень, поршневые кольца и шатун.

Блок 

Металлическую основу мотора, остов называют блоком. Это корпусная деталь. Именно к блоку крепятся механизмы и отдельные части мотора и его систем.

Иногда можно встретиться с термином «блок», иногда – с терминами «блок двигателя», «блок цилиндров». Всё это одно и тоже.
Блок двигателя берёт на себя серьёзные нагрузки. Поэтому контроль качества при его изготовлении должен быть предельно высок. Огромное внимание уделяется как материалу, так и уровню точности изготовления детали. Для производства используются высокоточные станки.

Раньше блоки изготавливали из перлитного чугуна с легирующими добавками. Популярность чугуна при изготовлении блоков легко объяснима тем, что материал износостоек, стабилен по своим свойствам, малочувствителен к перегреву, адаптивен к ремонту. Сейчас некоторые производители также выпускают блоки из алюминиевого, магниевого сплава. В этом случае есть выигрыш, связанный с весом мотора. Это очень актуально для блоков моторов спорткаров.

Цилиндр 

Рядом с понятием «блок» стоит понятие «цилиндр». Под цилиндром подразумевается цилиндрическое отверстие, высверленное в блоке.   То есть это рабочая камера объёмного вытеснения.

Уплотнение верхней стороны цилиндра обеспечивает головка. Именно в ней находятся: 

• Клапаны. Обеспечивают (в процессе открытия-закрытия) поступление в цилиндр воздуха, топливовоздушной смеси. Также среди функций клапанов обеспечивают очистку камеры сгорания цилиндра от отработавших (выхлопных) газов. Закрытие клапанов и удержание их в таком состоянии обеспечивают клапанные пружины.
• Распредвалы (элементы привода клапанов). От них зависит то, как открываются клапаны, сколько времени они находятся в открытом состоянии
• Механизмы привода клапанов. Функция идентична. И, как видно, из названия – это привод клапанов. Но сами механизмы могут быть разными. Всё зависит от мотора: например, бензиновый, дизельный.

Цилиндр играет роль направляющего для поршня.

Поршень, поршневые кольца и шатун

Цилиндрическая деталь или совокупность деталей, которая преобразует энергию горения топливо в механическую энергию, называется поршнем.

В проточках на боковой поверхности поршня вставлены поршневые кольца. Благодаря им между поршнем и стенкой цилиндра создаётся уплотнение. Задача поршневых колец заключается в создании барьера для перетекания из камеры сгорания в картер коленчатого вала газов.

Среди задач поршня:

• Оказание силового воздействия на шатун.
• Отвод тепла от камеры сгорания.
• Герметизация камеры сгорания.

Подвижное соединение между поршнем и коленчатым валом обеспечивает шатун. Именно шатун передаёт силу движущегося поршня к вращающемуся коленчатому валу.

Коленчатый вал 

Коленчатый вал – это важная составляющая кривошипно-шатунного механизма. Кривошип коленчатого вала создает возвратно-поступательное движение поршня через шатун (подвижный элемент), то есть возвратно-поступательное движение поршня превращается в крутящий момент. Физически коленвал расположен в нижней части двигателя. Снизу коленвал прикрыт картером – самой внушительной неподвижной и полой частью двигателя, закреплённой на блоке сбоку. Визуально картер напоминает поддон.

Конструкция коленчатого вала состоит из несколько шеек (коренных и шатунных). Они соединены щеками, соединенных между собой щеками. Место перехода от шейки к щеке всегда является самым нагруженным у коленвала.

На коленчатый вал приходятся переменные нагрузки от сил давления газов.
Для того, чтобы не возникало осевых перемещений коленчатого вала, используется упорный подшипник скольжения. Он устанавливается на одной из шеек (средней или крайней).

Несколько важных терминов, касающихся устройства двигателя автомобиля

Камера сгорания –замкнутое пространство, где осуществляется воспламенение и горение топливовоздушной смеси. Сверху камера сгорания ограничена нижней поверхностью головки цилиндра, сбоку – стенками цилиндра, снизу –днищем поршня.
Толкатели клапанов, подъёмники –промежуточное звено, необходимое для передачи движения от распределительного вала к остальным частям механизма привода клапанов.

Коромысла (рокеры). Детали двигателя, функции которых заключаются в передаче движения от распределительного вала к клапанам.

Маховик. Деталь, ответственная за обеспечение равномерного вращения коленчатого вала. На цилиндрической устанавливается зубчатый венец. Он помогает провести пуск электростартера.

На схеме представлено расположение основных частей двигателя при рассмотрении его со стороны его задней части. На фланце коленчатого вала видны отверстия под болты, с помощью которых к фланцу крепится маховик с зубчатым венцом, или платина привода гидравлического трансформатора автоматической трансмиссии. Источник: Ford.

Автомобильные двигатели

Большинство двигателей автомобилей многоцилиндровые. Это значит при работе используется два или несколько цилиндров и два или несколько поршней.  

Автопром выпускает машины с 2-; 3-; 4-; 5-; 6; 8-; 10- и 12-цилиндровыми двигателями. 

Чем больше цилиндров у мотора, тем больше возможностей для увеличения мощности двигателя. Если нужен двигатель, предназначенный для езды по бездорожью либо машина, развивающая сверхвысокие скорости, актуально именно устройство двигателя автомобиля, ориентированное на большое количество цилиндров. Устройство двигателя с большим количеством цилиндров обеспечивает отличную равномерность вращения коленчатого вала, ведь угол поворота коленчатого вала при 10, 12 цилиндрах – очень небольшой.

Но у 2-х цилиндровых двигателей есть другое преимущество: самые лучшие показатели топливной эффективности.

Циклы двигателя

Устройство двигателя автомобиля всегда рассматривается в купе с его рабочим циклом.
Физически цикл – это периодически повторяющиеся процессы в каждом его цилиндре. Достаточно подробно разница между работой четырёхтактного и двухтактного двигателя отражена в нашей статье о двигателе внутреннего сгорания.

Сегодня мы остановимся на работе четырёхтактных моторов. Именно по четырёхтактному циклу работает большинство современных автодвигателей. Хотя сам принцип двигателя был изобретён Николаусом Отто в 19-м веке.

Поршень четырёхтактного двигателя совершает нисходящее и восходящее движение. Эта работа укладывается в один оборот коленчатого вала. При втором обороте коленчатого вала вновь повторяют эти движения.

1. Такт впуска (всасывания). Поступление в цилиндр двигателя свежего заряда: воздуха- от дизельного мотора бензинового двигателя с прямым вспрыском или топливовоздушной смеси, от газово-топливного двигателя, мотора с распределенным или центральным впрыском топлива, или газо-топливные двигатели). В результате разрежения, созданного поршнем, перепад давления между давлением в цилиндре и давление окружающего воздуха, заряд втягивается непосредственно в цилиндр.

2. Такт сжатия. Шатун толкает поршень. Поршень сжимает газообразный свежий заряд в цилиндре. Устройство дизельного двигателя настроено на то, чтобы температура сжатых газов должна достигла температуры воспламенения топлива. Если же речь идёт об устройстве газо-топливного, бензинового двигателя температура в конце такта сжатия достигать температуры воспламенения топлива не должна. Воспламенение производится от электроискрового разряда свечи зажигания.

3. Такт рабочего хода. Температура газов в цилиндре снижается, энергия горящих газов преобразуется в механическую энергию.

4. Такт выпуска отработавших газов. Поршень движется снизувверх. Отработавшие газы выходят из цилиндра через выпускной клапан.

Устройство двигателя автомобиля устроено так, что четыре такта повторяются циклично. Посредством маховика механическая энергия превращается во вращательное движение коленвала.

Модульное обучение автоосновам доступно при изучении электронных программ по профессиям. Удобный дистанционный формат обучения.

Как устроен и как работает двигатель внутреннего сгорания?

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

• ДВС что это?
• Основные механизмы двигателя внутреннего сгорания
• Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
  • Впуск
  • Сжатие
  • Рабочий ход
  • Выпуск
• Достоинства и недостатки

ДВС что это?

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

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

Основные механизмы двигателя внутреннего сгорания

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

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

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

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

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

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

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

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

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

7. Коленчатый вал преобразует поступательные движения поршней во вращательные.

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

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

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

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

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

Впуск

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

Сжатие

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

Рабочий ход

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

Выпуск

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

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

Достоинства и недостатки

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

Преимущества ДВС:

1. Возможность длительного передвижения на полном баке.

2. Небольшой вес и объём бака.

3. Автономность.

4. Универсальность.

5. Умеренная стоимость.

6. Компактные размеры.

7. Быстрый старт.

8. Возможность использования нескольких видов топлива.

Недостатки ДВС:

1. Слабый эксплуатационный КПД.

2. Сильная загрязняемость окружающей среды.

3. Обязательное наличие коробки переключения передач.

4. Отсутствие режима рекуперации энергии.

5. Большую часть времени работает с недогрузом.

6. Очень шумный.

7. Высокая скорость вращения коленчатого вала.

8. Небольшой ресурс.

Из чего состоит и как работает двигатель автомобиля?

У каждого из нас есть определенный автомобиль, однако лишь некоторые водители задумываются о том, как устроен двигатель автомобиля. Нужно понимать также, что полностью знать устройство двигателя автомобиля необходимо лишь специалистам, работающим на СТО. К примеру, у многих из нас есть различные электронные устройства, но это вовсе не означает, что мы должны понимать, как они устроены. Мы просто пользуемся ими по прямому назначению. Однако с машиной ситуация немного другая. 

Все мы понимаем, что появление неполадок в двигателе автомобиля напрямую влияет на наше здоровье и жизнь. От правильной работы силового агрегата нередко зависит качество езды, а также безопасность людей, которые находятся в автомобиле. По этой причине, рекомендуем уделить внимание изучению данной статьи о том, как работает двигатель автомобиля и из чего он состоит.

История разработки автомобильного двигателя

В переводе с оригинального латинского языка двигатель или мотор означает «приводящий в движение». Сегодня двигателем называют определенное устройство, предназначенное для преобразования одного из видов энергии в механическую. Самыми популярными сегодня считаются двигатели внутреннего сгорания, типы которых бывают разными. Первый такой мотор появился в 1801 году, когда Филипп Лебон из Франции запатентовал мотор, который функционировал на светильном газе. После этого свои разработки представили Август Отто и Жан Этьен Ленуар. Известно, что Август Отто первым запатентовал 4-тактный двигатель. До нашего времени строение двигателя практически не изменилось.

В 1872 году состоялся дебют американского двигателя, который работал на керосине. Однако данную попытку трудно было назвать удачной, поскольку керосин не мог нормально взрываться в цилиндрах. Уже через 10 лет Готлиб Даймлер презентовал свой вариант двигателя, который работал на бензине, причем работал довольно неплохо.

Рассмотрим современные типы двигателей автомобиля и разберемся, к какому из них принадлежит ваша машина.

Типы автомобильных двигателей

Поскольку наиболее распространенным в наше время считают двигатель внутреннего сгорания, рассмотрим типы двигателей, которыми оснащаются сегодня почти все машины. ДВС – это далеко не наилучший тип двигателя, однако именно его используют во многих транспортных средствах.

Классификация двигателей автомобиля:

• Дизельные двигатели. Подача дизельного топлива осуществляется в цилиндры посредством специальных форсунок. Такие моторы не нуждаются в электрической энергии для работы. Она им нужна лишь для запуска силового агрегата.
• Бензиновые двигатели. Они бывают карбюраторными и инжекторными. Сегодня используется несколько типов систем впрыска и карбюраторов. Работают такие моторы на бензине.
• Газовые двигатели. В таких двигателях может использоваться сжатый или сжиженный газ. Такие газы получают с помощью преобразования дерева, угля либо торфа в газообразное топливо.

Работа и конструкция двигателя внутреннего сгорания

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

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

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

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

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

Многие автолюбители не знают, что на самом деле принцип работы ДВС является достаточно несложным. Сначала топливо попадает из форсунок в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом. Затем свеча зажигания выдает искру, которая вызывает воспламенение топливно-воздушной смеси, из-за чего она взрывается. Газы, которые формируются в результате этого, двигают поршень вниз, в процессе чего он передает соответствующее движение коленчатому валу. Коленвал начинает вращать трансмиссию. После этого набор специальных шестерён осуществляет передачу движения на колеса передней или задней оси (в зависимости от привода, может и на все четыре).

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

P.S. Советуем обратить внимание на статью о том, как выполнять мойку двигателя своими руками — здесь.

Предыдущая запись

Следующая запись

Как работает двигатель внутреннего сгорания для детей

Содержание

1. Устройство современного двигателя
2. Шаг 2. Устройство двигателя. Как работает двигатель?
3. Какие двигатели бывают?
4. Зачем смешивать топливо с воздухом, спросите вы?
5. Устройство простейшего двигателя
6. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)
7. Принцип работы и устройство двигателя
8. Устройство двигателя внутреннего сгорания
9. Принцип работы двигателя
10. Системы двигателя
11. ГРМ — газораспределительный механизм
12. Система смазки
13. Система охлаждения
14. Система подачи топлива
15. Выхлопная система
16. Какие бывают двигатели?
17. Конструкция автомобильного двигателя, виды
18. Классификация двигателей ВС
19. Поршневой двигатель внутреннего сгорания
20. Роторный двигатель внутреннего сгорания
21. Устройство поршневого двигателя автомобиля
22. Как работает 4-тактный автомобильный двигатель
23. Видео

Устройство современного двигателя

Шаг 2. Устройство двигателя. Как работает двигатель?

Молодцы ребята! Вы освоили шаг № 1, где вы узнали о б общем устройстве автомобиля. Теперь мы переходим к шагу №2, а именно к изучению отдельных агрегатов автомобиля.

Мы теперь понимаем, что автомобиль состоит из тысячи мелких деталей. Устройство автомобиля можно даже сравнить со строением человека : двигатель это сердце автомобиля, ходовая часть автомобиля это ноги, трансмиссия это опорно двигательный аппарат, кузов это туловище, система питания это желудок. Так можно сравнивать долго, а мы хотим узнать, как же устроен двигатель автомобиля.

Как человек не может существовать без отдельных своих органов, таких как сердце, печень, почки, так и автомобиль не может без своих агрегатов, механизмов, систем и деталей. Каждый орган выполняет свою функцию, обеспечивая оптимальную работу автомобиля.

Двигатель – это энергосиловая машина, которая преобразует тепловую энергию в механическую работу.

Объясняем : В цилиндр двигателя (из топливного бака, куда заправляем топливо) поступает бензин. Топливо воспламеняется и сгорает в цилиндре, вследствие чего выделяется огромное количество теплоты. Теплота действует на детали двигателя и заставляет их работать.

Какие двигатели бывают?

Двигатели могут устанавливаться не только на автомобили, но и на промышленных предприятиях, для выполнения каких либо работ. Двигатели, которые устанавливаются на автомобили, называются транспортными.

Двигатели, которые используются на промышленном производстве, называются стационарными.

Непрерывная работа двигателя обеспечивается благодаря повторяющимся процессам в цилиндре, которые проходят в определенной последовательности.

Все процессы в двигателе, которые происходят во время его работы, называют рабочим циклом. По способу осуществления рабочего цикла двигатели разделяются на : двухтактные и четырехтактные.

Для сгорания топлива необходимо смешать его с воздухом в определенной пропорции. По способу смесеобразования двигатели бывают карбюраторные, дизельные и инжекторные.

Зачем смешивать топливо с воздухом, спросите вы?

А вот, и школьная химия пригодилась. Для нормальной работы двигателя необходимо, чтобы топливо, подающееся в цилиндр, сгорало.

Что такое вечный двигатель?

Вечный двигатель – это устройство, которое работает бесконечно, без топлива и энергии.

Все мечтают изобрести вечный двигатель, но, к сожалению, пока такого изобретения не существует. Создание вечного двигателя противоречит закону физики сохранения энергии.

Давайте вспомним, что нужно для горения? Если вы хорошо учили химию, тогда вы должны помнить, что для реакции горения необходим кислород. Второе, что нам нужно это источник тепла : огонь или искра. Если еще дровишек подкинете, то будет замечательный костер, который мы так любим делать, на пикнике.

В бензиновом двигателе в роли источника тепла выступает свеча зажигания (принудительное воспламенение). В дизельном двигателе процесс воспламенения происходит от сжатия (самовоспламенение).

На каком топливе работает двигатель? В двигателе в качестве «дровишек», в отличие от костра, используется топливо. Карбюраторные и инжекторные двигатели работают на бензине. Дизельные двигатели работают на дизельном топливе. Есть еще двигатели, работающие на газу.

Устройство простейшего двигателя

Двигатель внутреннего сгорания состоит из механизмов и систем, которые выполняют разные функции, но имеют общую цель – надежная и стабильная работа двигателя.

В цилиндре двигателя находится поршень 8 с поршневыми кольцами 9, соединенный с коленчатым валом 10 при помощи шатуна 2.

Поршень 8 двигается вверх-вниз, вращая коленчатый вал 10, который в свою очередь с помощью приводного ремня передает вращательное движение распределительному валу 6. На распределительном валу есть, кулачок, который при вращении нажимает на рычаг коромысла, в это время вторая часть коромысла открывает или закрывает впускной 4 или выпускной 7 клапаны.

Когда поршень идет вниз открывается впускной клапан, в цилиндре создается разряжение, за счет которого поступает горючая смесь.

Горючая смесь – это смесь воздуха и мелко распыленного топлива (бензина) в определенной пропорции, которая обеспечивает качественное сгорание.

Во время движения поршня вверх, горючая смесь сжимается, в это время свеча зажигания подает искру, сжатая смесь топлива и воздуха в цилиндре воспламеняется и сгорает, выделяется огромное количество газов с высокой температуры и давления и давят на поршень, опуская его вниз. Поршень через шатун вращает коленчатый вал. Таким образом, возвратно-поступательное движение поршня шатуна (вверх-вниз) преобразуется во вращательный момент коленчатого вала.

Источник

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Один из самых распространенных двигателей — двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Его устанавливают на автомобили, корабли, тракторы, моторные лодки и т. д., во всем мире насчитываются сотни миллионов таких двигателей. Существует два типа двигателей внутреннего сгорания — бензиновые и дизели.

Бензиновые двигатели внутреннего сгорания работают на жидком горючем (бензине, керосине и т. п.) или на горючем газе (сохраняемом в сжатом виде в стальных баллонах или добываемом сухой перегонкой из дерева). Проектируют двигатели, где горючим будет водород.

Основная часть ДВС — один или несколько цилиндров, внутри которых происходит сжигание топлива. Отсюда и название двигателя.

Внутри цилиндра движется поршень — металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутки между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передает движения поршня коленчатому валу (см. рис.).

Верхняя часть цилиндра сообщается с двумя каналами, закрытыми клапанами. Через один из каналов — впускной подается горючая смесь, через другой — выпускной удаляются продукты сгорания. В верхней части цилиндра помещается свеча — приспособление для зажигания горючей смеси посредством электрической искры.

Наибольшее распространение в технике получил четырехтактный двигатель. Рассмотрим его работу. 1-й такт — впуск (всасывание). Открывается впускной клапан. Поршень, двигаясь вниз, засасывает в цилиндр горючую смесь. 2-й такт — сжатие. Впускной клапан закрывается. Поршень, двигаясь вверх, сжимает горючую смесь, при сжатии она нагревается. 3-й такт — рабочий ход. Поршень достигает верхнего положения. Смесь поджигается электрической искрой свечи. Сила давления газов — раскаленных продуктов горения — толкает поршень вниз. Движение поршня передается коленчатому валу, вал поворачивается, и тем самым производится полезная работа. Производя работу и расширяясь, продукты сгорания охлаждаются, давление в цилиндре падает почти до атмосферного. 4-й такт — выпуск (выхлоп). Открывается выпускной клапан, отработанные продукты сгорания выбрасываются через глушитель в атмосферу.

Из 4 тактов двигателя только один, третий, — рабочий. Поэтому двигатель снабжают маховиком, инерционным двигателем, запасающим энергию, за счет которой коленчатый вал (см. Валы и оси машин) вращается в течение остальных тактов. Отметим, что одноцилиндровые двигатели устанавливают главным образом на мотоциклах. На автомобилях, тракторах для более равномерной работы ставят 4, 6, 8 и более цилиндров на общем валу. Двигатели с цилиндрами, установленными в виде звезды вокруг одного вала, получили название звездообразных. Мощность звездообразных двигателей достигает 4 МВт. Используют их главным образом в авиации.

Дизель — другой тип двигателя внутреннего сгорания. Воспламенение в его цилиндрах происходит при впрыскивании топлива в воздух, предварительно сжатый поршнем и, следовательно, нагретый до высокой температуры. Этим он отличается от бензинового двигателя внутреннего сгорания, в котором используется особое устройство для воспламенения топлива.

Первый дизельный двигатель был построен в 1897 г. немецким инженером Р. Дизелем и получил название от его имени.

Конструктивно дизель мало чем отличается от бензинового двигателя внутреннего сгорания. На рисунке видно, что у него есть цилиндр, поршень, клапаны. И принцип действия дизеля тот же. Но есть и отличия: в головке цилиндра находится топливный клапан — форсунка. Назначение ее — в определенные фазы вращения коленчатого вала впрыскивать топливо в цилиндр. Клапаны, топливный насос, питающий форсунку, получают движение от распределительного вала, который, в свою очередь, приводится в движение от коленчатого вала двигателя.

Пусть начальным положением поршня будет верхняя мертвая точка. При движении поршня вниз (1-й такт) открывается впускной клапан, через который засасывается воздух. Впускной клапан при обратном ходе поршня закрывается и в продолжение всего 2-го такта остается закрытым.

В цилиндре дизеля происходит сжатие воздуха (в бензиновом двигателе внутреннего сгорания на этой фазе сжимается горючая смесь). Степень сжатия в дизелях в 2—2,5 раза больше, вследствие чего температура воздуха в конце сжатия поднимается до температуры, достаточной для воспламенения топлива. В момент подхода поршня в верхнюю мертвую точку начинается подача топлива в цилиндр из форсунки. Попадая в горячий воздух, мелкораспыленное топливо самовозгорается. Сгорание топлива (в 3-м такте) происходит не сразу, как в бензиновых двигателях внутреннего сгорания, а постепенно, в продолжение некоторой части хода поршня вниз, объем пространства в цилиндре, где топливо сгорает, увеличивается. Поэтому давление газов во время работы форсунки остается постоянным.

Когда поршень возвращается в нижнюю мертвую точку, открывается выпускной клапан, и давление газов сразу падает, после чего заканчивается 4-й такт, поршень возвращается в верхнюю мертвую точку. Далее цикл повторяется.

Дизель относится к наиболее экономичным тепловым двигателям (КПД достигает 44%), он работает на дешевых видах топлива. Сконструированы и построены двигатели мощностью до 30 000 кВт. Дизели используются главным образом на судах, тепловозах, тракторах, грузовиках, передвижных электростанциях.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Принцип работы и устройство двигателя

Двигатель внутреннего сгорания называется так потому что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, образующихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя. Выделяемая в этом процессе энергия преобразуется в механическую работу.

В процессе эволюции ДВС выделились несколько типов двигателей, их классификация и общее устройство:

Далее рассматриваются только поршневые двигатели, так как только они получили широкое распространение в автомобильной промышленности. Основные причины тому: надежность, стоимость производства и обслуживания, высокая производительность.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Первые поршневые ДВС имели лишь один цилиндр небольшого диаметра. В дальнейшем, для увеличения мощности сначала увеличивали диаметр цилиндра, а потом и их количество. Постепенно двигатели внутреннего сгорания приняли привычный нам вид. “Сердце” современного автомобиля может иметь до 12 цилиндров.

Наиболее простым является двигатель с рядным расположением цилиндров. Однако, с увеличением количества цилиндров растет и линейный размер двигателя. Поэтому появился более компактный вариант расположения — V-образный. При таком варианте цилиндры расположены под углом друг к другу (в пределах 180-ти градусов). Обычно используется для 6-цилиндровых двигателей и более.

Одна из основных частей двигателя — цилиндр (6), в котором находится поршень (7), соединенный через шатун (9) с коленчатым валом (12). Прямолинейное движение поршня в цилиндре вверх и вниз шатун и кривошип преобразуют во вращательное движение коленчатого вала.

На конце вала закреплен маховик (10), назначение которого придавать равномерность вращению вала при работе двигателя. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой блока цилиндров (ГБЦ), в которой находятся впускной (5) и выпускной (4) клапаны, закрывающие соответствующие каналы.

Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала (14) через передаточные механизмы (15). Распределительный вал приводится во вращение шестернями (13) от коленчатого вала.
Для уменьшения потерь на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться.

Но главная задача – заставить работать поршень, ведь именно он является главной движущей силой. Для этого в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Топливо воспламеняется в камере сгорания, отбрасывает поршень с большой силой вниз, тем самым приводя его в движение.

Принцип работы двигателя

Из-за низкой производительности и высокого расхода топлива 2-тактных двигателей практически все современные двигатели производят с 4-тактными циклами работы:

Точка отсчета — положение поршня вверху (ВМТ — верхняя мертвая точка). В данный момент впускное отверстие открывается клапаном, поршень начинает движение вниз и засасывает топливную смесь в цилиндр. Это первый такт цикла.

Во время второго такта поршень достигает самой нижней точки (НМТ — нижняя мертвая точка), при этом впускное отверстие закрывается, поршень начинает движение вверх, из-за чего топливная смесь сжимается. При достижении поршнем максимальной верхней точки топливная смесь сжата до максимума.

Третий этап – это поджигание сжатой топливной смеси с помощью свечи, которая испускает искру. В результате горючий состав взрывается и толкает поршень с большой силой вниз.

На заключительном этапе поршень достигает нижней границы и по инерции возвращается к верхней точке. В это время открывается выпускной клапан, отработанная смесь в виде газа выходит из камеры сгорания и через выхлопную систему попадает на улицу. После этого цикл, начиная с первого этапа, повторяется снова и продолжается в течение всего времени работы двигателя.

Описанный выше способ является универсальным. По такому принципу построена работа практически всех бензиновых моторов. Дизельные двигатели отличаются тем, что там нет свеч зажигания – элемента, который поджигает топливо. Детонация дизельного топлива осуществляется благодаря сильному сжатию топливной смеси. При такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600О С. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Системы двигателя

Вышеописанное представляет собой БЦ (блок цилиндров) и КШМ (кривошипно-шатунный механизм). Помимо этого современный ДВС состоит и из других вспомогательных систем, которые для удобства восприятия группируют следующим образом:

ГРМ — газораспределительный механизм

Чтобы в цилиндр поступало нужное количество топлива и воздуха, а продукты сгорания вовремя удалялись из рабочей камеры, в ДВС предусмотрен механизм, называемый газораспределительным. Он отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, через которые в цилиндры поступает топливо-воздушная горючая смесь и удаляются выхлопные газы. К деталям ГРМ относятся:

ГРМ приводится в действие от коленчатого вала двигателя автомобиля. С помощью цепи или ремня вращение передается на распределительный вал, который посредством кулачков или коромысел через толкатели нажимает на впускной или выпускной клапан и по очереди открывает и закрывает их.

Система смазки

В любом моторе есть множество трущихся деталей, которые необходимо постоянно смазывать, чтобы уменьшить потери мощности на трение и избежать повышенного износа и заклинивания. Для этого существует система смазки. Попутно с ее помощью решается еще несколько задач: защита деталей двигателя внутреннего сгорания от коррозии, дополнительное охлаждение деталей мотора, а также удаление продуктов износа из мест соприкосновения трущихся частей. Систему смазки двигателя автомобиля образуют:

Система охлаждения

Во время работы мотора его детали соприкасаются с раскаленными газами, которые образуются при сгорании топливо-воздушной смеси. Чтобы детали двигателя внутреннего сгорания не разрушались из-за чрезмерного расширения при нагреве, их необходимо охлаждать. Охладить мотор автомобиля можно с помощью воздуха или жидкости. Современные моторы имеют, как правило, жидкостную схему охлаждения, которую образуют следующие части:

Система подачи топлива

Система питания для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от искры и от сжатия отличаются друг от друга, хотя и имеют ряд общих элементов. Общими являются:

В обеих системах имеются топливные насосы, топливные рампы, форсунки подачи топлива, сам принцип подачи одинаков: топливо из бака с помощью насоса через фильтры подается в топливную рампу, из которой попадает в форсунки. Но если в большинстве бензиновых двигателей внутреннего сгорания форсунки подают его во впускной коллектор мотора автомобиля, то в дизельных оно подается непосредственно в цилиндр, и уже там смешивается с воздухом.

Выхлопная система

Система выхлопа предназначена для отвода отработанных газов из цилиндров двигателя автомобиля. Основные детали, ее составляющие:

В современных двигателях внутреннего сгорания выхлопная конструкция дополнена устройствами нейтрализации вредных выбросов. Она состоит из каталитического нейтрализатора и датчиков, сообщающихся с блоком управления двигателем. Выхлопные газы из выпускного коллектора через приемную трубу попадают в каталитический нейтрализатор, затем через резонатор в глушитель. Далее через выхлопную трубу они выбрасываются в атмосферу.

Источник

Какие бывают двигатели?

Самым первым двигателем было простое водяное колесо. На колесе крепились лопатки, оно опускалось в реку, и течение воды приводило его в движение. Прикрепив к колесу различные механизмы, люди выполняли всевозможные работы: орошали поля, мололи зерно, ковали металл.

В истории не указано, кто первым применил гидравлический двигатель. В Индии еще за тысячу лет до нашей эры существовали водосиловые установки. О водяных мельницах на Руси упоминается в документах, относящихся к XI веку. Первые гидравлические двигатели представляли собой деревянные колеса с лопатками. Нижняя часть колеса опускалась в водяной поток. Такие водяные колеса назвали нижнебойными.

А если направить поток воды сверху на колесо, вода будет давить почти на половину его лопаток и мощность двигателя увеличится еще больше! К этому очевидному выводу пришли не сразу. Такое водяное колесо назвали верхненаливным.

Нижнебойное водяное колесо	Верхненаливное водяное колесо

Позднее были придуманы ветряные двигатели. К небольшому колесу крепились огромные деревянные крылья. Они вращались под действием ветра и приводили в движение мельничные жернова. Ветряные мельницы строились на открытых местах, холмах. Их можно встретить и в наше время.

Ветряные мельницы	Ветрогенераторы («ветряки»)

Ветряным и водяным двигателям не требуется топливо. Они очень экономичные. Их приводят в действие силы природы, от которых они и зависят. В этом их недостаток.

Паровой двигатель более независим. В паровой машине имеются печь и котел. Печь топится дровами и углем и нагревает котел с водой. Вода закипает и превращается в пар. Он и приводит в движение механизмы. Изобретение парового двигателя способствовало развитию промышленности. Заработали паровые станки, паровозы, пароходы.

Схема паровой машины Д. Уатта (1775 г.)	Паровоз

Однако паровая машина тоже имеет недостаток: она слишком велика и прожорлива и требует много топлива.

Рядный четырёхцилиндровый
двигатель внутреннего сгорания

Схема работы четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания (цикл Отто)

Газовые двигатели были несовершенны, и поэтому не прекращались попытки поиска нового горючего. Первый работоспособный двигатель, работающий на бензине, изобрел немецкий инженер Готлиб Даймлер вместе с Вильгельмом Майбахом в 1885 году. Впоследствии они изобрели еще несколько типов бензиновых двигателей внутреннего сгорания, придумали карбюратор, разработали первый мотоцикл, один из первых автомобилей, лодочный мотор.

Как ни пытались усовершенствовать двигатель внутреннего сгорания, его так и не удалось использовать для вывода искусственных спутников на земную орбиту. Новый, реактивный двигатель решил эту проблему.

Дрова, уголь, бензин и керосин горят потому, что воздух поддерживает огонь. Космическая ракета летит там, где воздуха нет. Его нужно искусственно подавать. Но воздух состоит из трех частей: кислорода, углекислого газа, азота. Из всех этих газов только кислород поддерживает горение. Решили «брать» в космос только его, причем в жидком виде: так экономичнее и удобнее. В ракете керосин и жидкий кислород хранятся в отдельных баках. Затем насосом они подаются в камеру сгорания, где перемешиваются и поджигаются электрической искрой. Сгорая, кислород и керосин образуют раскаленные газы, которые через узкое горлышко вырываются наружу. Они и толкают ввысь ракету.

Устройство реактивного двигателя

Классический реактивный двигатель самолета F-15

Источник

Конструкция автомобильного двигателя, виды

Автомобильный двигатель внутреннего сгорания – агрегат, состоящий из ряда узлов и деталей. Работает он за счет того, что топливно-воздушная смесь функционирует в закрытой от внешней среды камере сгорания. Попадая туда, смесь воспламеняется.

Вследствие расширения газов (они, в свою очередь, появляются за счет воспламенения смеси), образуется тепловая энергия. Согласно законам физики, она трансформируется в механическую, начиная передавать крутящий момент через трансмиссию на ведущие колеса. На основе всех этих процессов и работает автомобильный двигатель внутреннего сгорания.

Классификация двигателей ВС

Со времен первой разработки и до наших дней производятся поршневые и роторно-поршневые ДВС (Ванкеля).

Поршневой двигатель внутреннего сгорания

Рабочая камера сгорания в поршневых моторах располагается внутри цилиндра, между поверхностью плоскости ГБЦ (головки блока цилиндров) и днищем поршня, когда тот находится в верхней мертвой точке (максимальный подъем поршня).

Тепловая энергия образуется при помощи КШМ (кривошипно-шатунного механизма), обеспечивающий возвратно-поступательные движения. Полученная энергия в результате воспламенения смеси давит на поршень, передавая энергию на коленчатый вал.

Поршневые моторы существуют в трех вариациях:

Бензиновый карбюраторный автомобильный двигатель. Посредством карбюрации, топливно-воздушная смесь образуется вне камеры сгорания (внешнее смесеобразование), а готовится в карбюраторе. Смесь воспламеняется от свечи зажигания.

Бензиновый инжектор. смесеобразование происходит внутри камеры сгорания. Топливо подается электронно-управляемыми форсунками, которые могут быть установлены на конце впускного коллектора, либо вмонтированы в ГБЦ. Управляет и корректирует работу всего мотора ЭБУ (электронный блок управления двигателем).

Дизельный двигатель. Воспламенение дизельного топлива происходит без участия свечи зажигания, а посредством сжатия воздуха, в результате чего температура воздуха превышает температуру горения. Впрыск топлива осуществляется форсунками, а за впрыск под давлением отвечает ТНВД (топливный насос высокого давления).

Роторный двигатель внутреннего сгорания

Роторно-поршневой автомобильный двигатель работает следующим образом: рабочая камера двигателя овальной формы, внутри которой движется треугольный ротор, двигающиеся по планетарной траектории вокруг своей оси.

Ротор берет на себя функцию поршня, КШМ и ГРМ (газораспределительного механизма). В камере есть 4 отсека, в каждом их которых происходит такт:

Роторно-поршневые двигатели имеет высокий КПД относительно поршневого, так как потери на трения у первого значительно меньше, но максимальный ресурс ротора не превышает 100 000 км.

Устройство поршневого двигателя автомобиля

Наиболее простой двигатель внутреннего сгорания имеет рядное расположение цилиндров. В современных моторах их от 3 до 6. Более компактный автомобильный двигатель имеет V-образную форму, то есть поршни расположены под углом напротив друг друга.

Цилиндров у V-образного двигателя может быть 4, 6, 8, 10 и 12. Также существуют рядно разнесенные моторы VR и W, их конструкция сложна, поэтому устройство мотора лучше изучить на рядной «четверке».

Основа двигателя – блок цилиндров. В этих цилиндрах двигаются поршни. Внизу блока крепится коленвал на подшипниках трения (вкладышах), к нему присоединен шатун, а к шатуну – поршень.

Такой узел называется кривошипно-шатунным. Поскольку коленчатый вал имеет, соответственно названию, форму колена, без шатуна невозможно было бы обеспечить возвратно-поступательные движения поршня.

Конструкция шатуна выполнена так, что его нижняя часть делает колебательные движения, а верхняя часть, соединенная с поршнем, не движется в боковом направлении.

Поршень двигателя имеет три кольца: два компрессионных и одно маслосъемное. О предназначении колец говорит само название: компрессионные обеспечивают давление в цилиндре, не допустив прорыва газов в картер, а маслосъемные кольца снимают масло со стенок цилиндра и сбрасывают его в масляный картер.

К коленчатому валу с передней стороны соединен шкив для обеспечения работы навесного оборудования через ремень, а также работы ГРМ, если тип привода ременной. Если ГРМ цепного типа, то на коленвале установлена звезда. Дополнительная звезда на коленчатом валу может быть установлена, если привод маслонасоса цепной.

С задней стороны к коленвалу устанавливается маховик. Маховик аккумулирует механическую энергию, и через трансмиссию передает ее на ведущие колеса. На маховике установлены зубцы для соединения со стартером.

Сверху цилиндры герметично накрыты головкой блока цилиндров, между которыми установлена металлическая прокладка. Камера сгорания находится как раз в ГБЦ, и может быть сферической или полусферической формы, а в дизельных моторах камера сгорания находится в выемке поршня.

В конструкции классической ГБЦ есть:

За возврат клапана в исходное место отвечает пружина, которая накрывается тарелкой, и фиксируется «сухарями».

Привод ГРМ, чаще всего цепной или ременной. Для цепного привода требуются пластиковые успокоители и натяжитель механического или гидравлического типа. Ременной привод ГРМ простой конструкции включает в себя ремень, обводной ролик и натяжитель.

Как работает 4-тактный автомобильный двигатель

Четырехтактный автомобильный двигатель внутреннего сгорания имеет, соответственно, 4 такта:

По базовому принципу работают все двигатели внутреннего сгорания. Их разница с дизельными в том, что вместо свечи высокое давление образует воспламенение, а точнее – детонация.

Источник

Видео

Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля?

Принцип работы двигателя. 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в 3D

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Как устроен автомобиль — Познавательный Мультик

Устройство двигателя автомобиля. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в 3D

Галилео. Эксперимент. Принцип ДВС

Урок 34 Общее устройство и работа двигателя

Общее устройство легкового автомобиля в 3D. Как работает автомобиль?

Работа двигателя внутреннего сгорания

3D работа двигателя

Как устроен двигатель автомобиля? Особенности деталей поршневой группы, принцип работы и строение

 
Сегодня мы узнаем, как устроен бензиновый и дизельный двигатель внутреннего сгорания автомобиля, какими особенностями обладает мотор, из каких ключевых деталей поршневой группы состоит, а также, как работает современный силовой агрегат.
{banner_adsensetext}
В устройстве двигателя автомобиля ключевым элементом является поршень. Он представляет собой стальной пустотелый стакан. Сферическое дно, которое называется головкой, расположенное вверху, а «юбка» — это та направляющая часть, которая имеет насечки для закрепления поршневых колец. К миру моды данная юбка не имеет никакого отношения, поэтому не нужно спрашивать, от какого она дизайнера. В свою очередь, поршневые кольца нужны для того, чтобы обеспечивать герметичность, иначе топливная смесь бы опускалась под поршень. Чем герметичнее надпоршневое пространство, тем лучше контролируется движение топливной или топливно-воздушной смеси.


Вы наверняка уже знаете, что именно газы сгорания, сильно толкая поршень, приводят в движение целую цепь механических реакций. Поэтому продолжим дальше. В юбке поршня имеется палец с закрепленной верхней частью шатуна. Шатун в устройстве двигателя автомобиля передает усилие на коленчатый вал от поршня и перемещает поршень во время подготовительного такта. Шатун вращает коленчатый вал, а тот, в свою очередь, передает крутящий момент на трансмиссию.

Вращение ведущих колес достигается за счет передачи крутящего момента с трансмиссии через систему шестерен. Сам шатун состоит из верхней и нижней головок и соединяющего их стержня. Верхняя совершает возвратно-поступательное движение вместе с поршнем, а нижняя совершает круговое движение с шатунной шейкой коленвала.

Кстати, постоянной проблемой производителей является следующее: как сделать прочный и легкий шатун. Если он будет легким, тогда будет не таким прочным, как нужно. А использование легких и прочных материалов приведет к увеличению стоимости мотора.

{banner_reczagyand}
Изучая устройство двигателя внутреннего сгорания, нельзя обойти без внимания коленчатый вал. Не углубляясь в технические нюансы, о нем следует знать следующее:
— Коленчатый вал преобразует возвратно-поступательное движение поршня в круговое.

— Радиус кривошипа — это один из основных показателей качества мотора. Регулируя этот радиус, можно увеличить скорость вращения и максимальную мощность мотора, или же придать больший крутящий момент на низких оборотах, увеличив при этом экономичность.

— Шатунные, и коренные шейки вращаются в подшипниках скольжения, и лишь немногочисленные модели коленвалов вращаются в подшипниках качения.

— На конце коленчатого вала устанавливается маховик, который имеет зубчатый венец. Он нужен для непосредственного участия в запуске двигателя от стартера.

Почему коленчатый вал, поршни в цилиндрах и маховик ключевые компоненты двигателя?
А теперь представьте себе: топливно-воздушная смесь, или воздух, если речь идет о дизельных двигателях, скапливается в цилиндрах двигателя и постоянно уменьшает эффективность работы двигателя. Поэтому устройство двигателя автомобиля предполагает наличие газораспределительного механизма (ГРМ — цепной или ременной). Это как раз тот случай, о котором говорят: «Если бы этого не было, тогда это стоило бы придумать». Данный механизм необходим для своевременного и максимально полного удаления из цилиндров двигателя отработанных газов. К тому же газораспределительный механизм нужен еще и для того, чтобы цилиндры хорошо заполнялись воздухом или смесью.

В принципе, на заполняемость цилиндров оказывают влияние и воздуховоды, и воздушный фильтр, впускной коллектор и так далее. Но ключевую роль играют впускные клапаны. И если вам не дают покоя подвиги вальяжных парней из «Форсажа», то пользуйтесь турбонаддувом или механическим нагнетателем. Так как расчет значения фактического коэффициента наполнения цилиндра для многих может показаться слишком сложным, то лучше будет сказать, что литровая мощность зависит от того, сколько топливно-воздушной смеси попадет за раз в цилиндр. Еще проще говоря, тюнинг газораспределительного механизма и впускного тракта — это очень здорово.

Чтобы ваши знания о том, каково устройство двигателя внутреннего сгорания, были более полными, мы должны обязательно упомянуть о воздушном фильтре. Необходимый в конструкции двигателя, он прост в эксплуатации. Но это не значит, что стоит им пренебрегать. Ведь если горючая смесь должна содержать по массе почти в двадцать раз больше воздуха, то получающаяся в результате движения твердая взвесь будет ухудшать технические характеристики двигателя, действуя на него подобно абразиву. А чтобы этого не случилось, необходимо устройство для очистки воздуха. На данный момент различают шесть групп воздухоочистителей.

Как работает двигатель?

ТЕХНОЛОГИИ — Изобретения

Задумывались ли вы когда-нибудь…

• Как работает двигатель?
• Что такое внутреннее сгорание?
• Каковы четыре фазы цикла сгорания?

Метки:

См. все метки

• каталитический нейтрализатор,
• сгорание,
• сжатие,
двигатель
• ,
• выхлоп,
• взрыв,
• топливо,
• впуск,
глушитель
• ,
• поршень,
Клапан
• ,
• Наука,
• Технология,
• Транспорт,
• Автомобиль,
• Капюшон,
• Бензин,
• Движение,
• Газ,
• Внутреннее сгорание,
• Сила,
• Энергия,
• Цикл,
• Четырехтактный,
• Воздух,
• Свеча зажигания,
• Катализатор,
• Горение,
• Сжатие,
• Двигатель,
• Выхлоп,
• Взрыв,
• Топливо,
• Впуск,
• Глушитель,
• Поршень,
• Клапан,
• Наука,
• Технология,
• Транспорт,
• Автомобиль,
• Капюшон,
• Бензин,
• Движение,
• Газ,
• Внутреннее сгорание,
• Сила,
• Энергия,
• Цикл,
• Четырехтактный,
• Воздух,
• Свеча зажигания

Сегодняшнее чудо дня было вдохновлено Эдди. Эдди Уондерс , « как работает двигатель на автомобиле » Спасибо, что ДУМАЕТЕ вместе с нами, Эдди!

Вы уже знаете, что завести машину так же просто, как повернуть ключ, но задумывались ли вы когда-нибудь, что на самом деле происходит под капотом?

Когда вашему телу нужно топливо, вы кормите его едой. Когда вашему автомобилю нужно топливо, вы «кормите» его бензином. Точно так же, как ваше тело преобразует пищу в энергию, автомобильный двигатель преобразует газ в движение. Некоторые новые автомобили, известные как гибриды, также используют электричество от аккумуляторов для приведения в движение транспортного средства.

Процесс преобразования бензина в движение называется «внутренним сгоранием».Двигатели внутреннего сгорания используют небольшие контролируемые взрывы для выработки энергии, необходимой для перемещения вашего автомобиля во все места, которые ему нужно проехать.

Если вы создадите взрыв в маленьком замкнутом пространстве, например, в поршне двигателя, высвобождается огромное количество энергии в виде расширяющегося газа. Типичный автомобильный двигатель производит такие взрывы сотни раз в минуту. Двигатель использует энергию и использует ее для движения вашего автомобиля.

Взрывы заставляют двигаться поршни в двигателе. Когда энергия первого взрыва почти иссякает, происходит еще один взрыв. Это заставляет поршни двигаться снова. Цикл повторяется снова и снова, давая автомобилю мощность, необходимую для движения.

Автомобильные двигатели используют четырехтактный цикл сгорания. Четыре такта: впуск, сжатие, сгорание и выпуск. Удары повторяются снова и снова, генерируя энергию. Давайте подробнее рассмотрим, что происходит во время каждой фазы цикла сгорания.

Впуск: Во время цикла впуска впускной клапан открывается, и поршень движется вниз. Цикл начинается с подачи воздуха и газа в двигатель.

Сжатие: Когда начинается цикл сжатия, поршень движется вверх и выталкивает воздух и газ в меньшее пространство. Меньшее пространство означает более мощный взрыв.

Возгорание: Затем свеча зажигания создает искру, которая воспламеняет и взрывает газ. Сила взрыва заставляет поршень опуститься.

Выхлоп: В последней части цикла выпускной клапан открывается для выпуска отработанного газа, образовавшегося в результате взрыва. Этот газ перемещается в каталитический нейтрализатор, где очищается, а затем проходит через глушитель, прежде чем выйти из автомобиля через выхлопную трубу.

Интересно, что дальше?

Подумайте дважды, прежде чем плавать с завтрашним чудом дня!

Попробуй

Накрутил мотор? Обязательно изучите следующие виды деятельности с другом или членом семьи:

• Знаете ли вы, из каких частей состоит автомобиль? Перейти онлайн, чтобы проверить анатомию автомобиля. Узнайте больше о частях автомобиля и о том, что они делают. Можете ли вы определить каждую деталь вашего семейного автомобиля?
• Если вы действительно хотите узнать больше о двигателях, попросите взрослого друга или члена семьи открыть капот семейного автомобиля, чтобы вы могли поближе рассмотреть двигатель. Вы можете себе представить, сколько деталей в современном двигателе? Если возможно, сравните двигатель вашего семейного автомобиля с двигателем другого типа, например, с двигателем газонокосилки.
• Благодаря современным технологиям двигатели меняются, чтобы поддерживать несколько источников топлива. Какими будут двигатели, когда вы станете достаточно взрослыми, чтобы водить машину? Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с онлайн-мероприятием NOVA Car of the Future. Как вы думаете, гибрид или электромобиль в вашем будущем? Почему или почему нет?

Wonder Sources

• http://auto.howstuffworks.com/engine1.htm
• http://www.wisegeek.com/how-does-a-car-engine-work.htm

Ты понял?

Проверьте свои знания

Wonder Contributors

Благодарим:

Чез, Каден, Элизабет, Елена и Кристал
за вопросы по сегодняшней теме Wonder!

Удивляйтесь вместе с нами!

Что вас интересует?

Wonder Words

• сжигание
• топливо
• взрыв
• генерирует
• в комплекте
• поршень
• жгут
• двигать
• ход
• впуск
• сжатие
• выхлоп
• клапан
• глушитель
• выхлопная труба
• ключ
• капот
• движение

Примите участие в конкурсе Wonder Word

Оцените это чудо

Поделись этим чудом

×

ПОЛУЧАЙТЕ СВОЕ ЧУДО ЕЖЕДНЕВНО

Подпишитесь на Wonderopolis и получайте Wonder of the Day® по электронной почте или SMS

Присоединяйтесь к Buzz

Не пропустите наши специальные предложения, подарки и рекламные акции. Узнай первым!

Поделитесь со всем миром

Расскажите всем о Вандополисе и его чудесах.

Поделиться Wonderopolis

Wonderopolis Widget

Хотите делиться информацией о Wonderopolis® каждый день? Хотите добавить немного чуда на свой сайт? Помогите распространить чудо семейного обучения вместе.

Добавить виджет

Ты понял!

Продолжить

Не совсем!

Попробуйте еще раз

Как работают автомобильные двигатели?

Если вы думаете о покупке нового автомобиля, возможно, один из самых важных вопросов, на который вам нужно ответить, — купить электромобиль или бензиновый.

Многие из нас воспринимают свои автомобили как должное и никогда особо не рассказывают о том, что происходит под капотом. Современный бензиновый двигатель в автомобиле сегодня работает так же, как и с самого начала — с двигателем внутреннего сгорания. Итак, как именно работает автомобильный двигатель? Давайте немного вернемся к истории, чтобы узнать, что делает автомобильный двигатель.

Существуют двигатели внешнего сгорания и двигатели внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания был разработан во второй половине восемнадцатого века в результате сотрудничества нескольких разных ученых. В отличие от парового двигателя, изобретение которого положило начало промышленной революции, двигатель внутреннего сгорания не требует внешнего источника тепла. Вместо этого он использует тепло для сжигания топлива как часть контура потока.

Хотя двигатель внутреннего сгорания по-настоящему не вытеснил паровой двигатель вплоть до девятнадцатого века, когда это произошло, он начал революцию в транспорте.

К 1876 году в продажу поступил современный двигатель внутреннего сгорания, разработанный Николаусом Отто, хотя на него сильно повлияли работы Этьена Ленуара. Именно это изобретение позволило разработать личный транспорт, прежде всего автомобиль. Более поздние изобретения, такие как самолет, также использовали двух- или четырехтактный двигатель.

Современные разработки в области технологий двигателей привели к созданию двигателя с непрерывным тактом сгорания, используемого в реактивных и ракетных двигателях. Кроме того, с ростом популярности гибридных или электрических автомобилей двигатель представляет собой постоянно меняющуюся технологию.

Однако большинство автомобилей по всему миру по-прежнему используют бензин или другие нефтепродукты в качестве топлива для сгорания.

Что такое бензиновый двигатель?

Наиболее распространенным в мире типом двигателя является бензиновый двигатель, который используется в большинстве частных транспортных средств. Действительно, с ростом числа автомобилей, продаваемых в развивающихся странах, бензиновых двигателей в мире становится больше.

На приведенной ниже схеме показано поперечное сечение двигателя внутреннего сгорания.

Индукция

Стадия индукции цикла начинается, когда коленчатый вал поворачивается и вытягивает поршень вниз из цилиндра. Открытие клапана на входе топлива и воздуха подает в цилиндр как воздух, так и бензин.

Движение поршня называется тактом впуска или тактом впуска.

Сжатие

Следующий этап – такт сжатия. Здесь поршень возвращается в цилиндр, сжимая пространство, доступное для топливно-воздушной смеси. Поршень образует идеальное уплотнение с цилиндром, увеличивая тем самым давление в пространстве, содержащем топливо и воздух.

Когда поршень полностью вставлен в цилиндр и пространство максимально уменьшено, свеча зажигания создает искру для воспламенения смеси.

Что такое работа коленчатого вала?

Рабочий ход, производимый одним из цилиндров, приводит в действие другие цилиндры, которые не проходят рабочий ход. Когда поршни выталкиваются, они вращают коленчатый вал автомобиля, который передает крутящий момент. Роль коленчатого вала заключается в преобразовании прямолинейного движения во вращательное.

Коленчатый вал представляет собой стержень с волнистыми смещенными участками, называемыми бросками. Эти броски связаны с поршнями таким образом, что движение их движения вверх и вниз будет вращать коленчатый вал.

Это то, что придает транспортному средству тягу (инерцию движения) и позволяет ему двигаться по дороге. Естественно, из-за того, что этот процесс состоит из нескольких этапов, проблема с любым из них в отдельности приведет к тому, что автомобиль перестанет работать.

Таким образом, весь двигатель должен работать в последовательной системе.

Турбокомпрессоры

и интеркулер

Во многих дизельных двигателях турбокомпрессоры и интеркулеры повышают общую эффективность. Работа турбонагнетателя
состоит в том, чтобы втягивать выхлопной воздух, все еще содержащий энергию, и извлекать из него энергию, когда он вращает небольшую турбину. Эта турбина
используется для питания компрессора перед впуском воздуха.

Это значительно повышает общую эффективность двигателя, заставляя выхлопные газы выполнять еще одну задачу, что помогает при всасывании газов в начале процесса. Это сжатие означает, что двигателю не нужно работать так тяжело, и поэтому он может работать более эффективно.

Как работает дизельный двигатель?

В Европе дизельными двигателями являются 54,9% зарегистрированных автомобилей, по сравнению с 3% в США. Частично это связано с относительной стоимостью бензина для потребителя в обеих странах.

В Европе, где бензин облагается относительно высокими налогами, дизель становится пропорционально дороже.
В Соединенных Штатах, где цены на газ ниже, цены на дизельное топливо могут быть непомерно высокими.

В бензиновых двигателях воздух и топливо смешиваются перед поступлением в цилиндр. Это затрудняет сжатие. Как работают дизельные двигатели, в отличие от , двигатель сжимает только воздух, что делает степень сжатия намного выше (т. е. легче сжимать объем цилиндра с помощью поршня). Это означает, что они более эффективны.

Например, средний термодинамический КПД дизельного двигателя составляет около 45%, тогда как бензиновый двигатель работает с КПД около 30%. Дизель как топливо также содержит на 11% больше энергии, чем эквивалентное количество бензина, а это означает, что он имеет преимущество, когда дело доходит до его использования в качестве топлива.

Действительно, относительная мощность, вырабатываемая дизельным двигателем, такова, что коленчатые валы должны быть отлиты из цельного куска металла, чтобы не сломаться под действием усилия движения поршня.

В результате большей эффективности дизельные двигатели могут создавать больший крутящий момент в течение более длительного времени, а это означает, что автомобили, работающие с большими нагрузками, часто больше подходят для дизельных двигателей. Дизельным двигателям также не требуется система зажигания, а это означает, что в них меньше деталей, которые могут сломаться.

Это означает, что для грузовых автомобилей или автобусов, курсирующих на дальние расстояния, способность дизельного двигателя производить большую мощность, а также надежность в целом делают его превосходящим бензиновый двигатель.

Электрические и

гибридные автомобили

Электрические и гибридные автомобили работают по тому же основному принципу, что и бензиновые двигатели, а именно, они преобразуют химическую энергию в кинетическую энергию. Однако в электрических и гибридных транспортных средствах входом является не ископаемое топливо, а электричество.

В некоторых случаях присутствуют некоторые бензиновые элементы. В целом, однако, технологии улучшаются в отношении неископаемых топливных элементов, а это означает, что гибридные автомобили заменяются полностью электрическими транспортными средствами. Вы можете увидеть эту тенденцию в нашей статье о 10 самых популярных электромобилях. Независимо от конкретного используемого топлива, потенциально могут использоваться две системы — параллельная и последовательная.

Серийная система

Серийная система представляет собой простейшую форму настройки двигателя. В них мощность исходит исключительно от электродвигателя. В гибридных автомобилях двигатель может получать электроэнергию от бензинового двигателя (который работает как генератор). В электромобилях электроэнергия поступает от аккумуляторных батарей.

Поток энергии определяется компьютером. В последовательной системе использование рекуперативного торможения перезаряжает аккумуляторную батарею. Это означает, что когда водитель снимает ногу с педали акселератора, автомобиль будет использовать трение для перезарядки аккумулятора, тем самым сохраняя энергию.

На приведенной выше модели показана система гибридной серии, в которой бензин служит исходным топливным элементом. Однако в таких автомобилях, как Tesla Model S (то есть негибридном электромобиле), вся серия состоит из трех последних этапов (от аккумулятора до трансмиссии).

По мере развития аккумуляторных технологий, что ранее ограничивало эту технологию, затраты снижались, а эффективность росла. Это означает, что электромобили становятся все более жизнеспособными.

В конечном счете, двигатель внутреннего сгорания — одно из самых важных изобретений человечества. Двигатель внутреннего сгорания демократизировал путешествия, позволив отдельным гражданам иметь доступ к личным транспортным средствам.

Однако по мере того, как люди лучше понимают, как парниковые газы воздействуют на окружающую среду, растет понимание как работают двигатели и что побочные продукты двигателя внутреннего сгорания имеют разрушительное глобальное воздействие.

В результате переход к гибридным и полностью электрическим транспортным средствам может позволить автомобилям (и личному транспорту в целом) оставаться жизнеспособным транспортным средством в двадцать первом веке.

Двигатель внутреннего сгорания берет свое начало в том же десятилетии, что и Французская революция. Поистине замечательно, что те же самые принципы до сих пор управляют автомобилями. Действительно, важность того, как работает двигатель внутреннего сгорания, невозможно переоценить, и с развитием экологичных двигателей вполне вероятно, что в обозримом будущем двигатель внутреннего сгорания останется элементом транспорта и тем, как работает двигатель.

Источники и дополнительная литература:

• http://web.mit.edu/2.972/www/reports/hybrid_vehicle/hybrid_electric_vehicles.html

Как работает автомобильный двигатель

Вы здесь

Главная | Как работает автомобильный двигатель

Словарь определяет двигатель как машину с движущимися частями, которая преобразует мощность в движение. Таким образом, когда мы рассматриваем работу автомобильного двигателя, мы можем игнорировать многие дополнительные детали (водяной насос, генератор переменного тока, стартер и т. д.), которые многие люди также считают частью двигателя.

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

Как автомобильный двигатель вырабатывает энергию?

Серия хорошо 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 металлическому куску в нижней части двигателя, который расположен под прямым углом к ​​ним. Он называется коленчатый вал.

Движение поршней и шатунов вверх и вниз преобразуется во вращательное движение за счет вращения коленчатого вала. С коленчатым валом связано все что угодно, включая коробку передач и трансмиссию.

Что вызывает взрывы?

В большинстве двигателей они вызваны свечами зажигания (по одной на поршень, но иногда и по две). Когда через них проходит электрический заряд, они генерируют искру, которая воспламеняет смесь топлива 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 называют по количеству цилиндров, которые у них есть. Четырехцилиндровый двигатель с расположением цилиндров в линию является наиболее распространенным.

Горячие газы, образующиеся при воспламенении топливно-воздушной смеси от свечи зажигания, быстро расширяются внутри камеры сгорания, толкая поршень вниз по цилиндру.

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

Как воздух и топливо попадают в камеру сгорания?

В верхней части камеры сгорания (фактически в верхней части цилиндра) установлены, в зависимости от типа двигателя, два или четыре клапана. Это тонкие диски из обработанного металла с отходящим от них стержнем. Когда они находятся в закрытом положении, они плотно прилегают к верхней части камеры сгорания.

В двигателе с четырьмя клапанами на цилиндр (что становится все более распространенным расположением) два из них являются впускными клапанами, которые пропускают воздух в камеру сгорания, а два других являются выпускными клапанами, поскольку они позволяют выходить горячим газам. Топливо вводится форсункой, установленной в верхней части камеры сгорания, которая впрыскивает его так же, как поступает воздух.

Что приводит в действие клапаны?

Стержни клапанов высовываются из цилиндра и соприкасаются с чем-то, что называется распределительным валом. Если двигатель имеет четыре клапана на цилиндр (как в большинстве современных двигателей), он будет иметь два распределительных вала. Они лежат рядом друг с другом в верхней части цилиндров.

Каждый распределительный вал управляет двумя клапанами на цилиндр. По длине распределительного вала и в разных точках его окружности расположены небольшие закругленные выступы, называемые выступами. Это лепестки, с которыми соприкасаются стержни клапанов.

Распределительные валы имеют на одном конце небольшой шкив, вокруг которого проходит зубчатый резиновый ремень или цепь. Другой конец ремня или цепи проходит вокруг шкива на конце коленчатого вала в нижней части двигателя. На нем есть крышка, поэтому вы его не видите, и натяжитель, который удерживает его в натянутом состоянии.

По мере того, как поршни двигаются вверх и вниз и вращают коленчатый вал, ремень или цепь также вращаются. Это движение поворачивает распределительные валы, в результате чего кулачки по их длине на мгновение нажимают на штоки клапанов, открывая впускные и выпускные клапаны в камере сгорания в заранее определенной последовательности.

Клапаны открываются не все сразу, а в шахматном порядке из-за расположения лепестков. Когда каждый лепесток отворачивается от штока, пружина поднимает открытый клапан обратно в закрытое положение.

Что делают поршни, пока все это происходит?

Мы оставили поршни напоследок, но на самом деле они являются сердцем всего процесса. Автомобильный двигатель работает по так называемому четырехтактному циклу сгорания. Этот принцип был изобретен немецким инженером Николаусом Отто в 1876 году, поэтому его также называют циклом Отто.

Цикл начинается, когда поршень находится в верхней точке своего хода. В двигателе с четырьмя клапанами на цилиндр кулачки распределительного вала открывают впускные клапаны.

Когда поршень начинает двигаться обратно вниз по цилиндру, он всасывает воздух через открытые впускные отверстия в пространство между ним и верхней частью цилиндра.

Это такт впуска. При этом небольшое количество топлива впрыскивается форсункой в ​​пространство.

Как только поршень достигает нижней точки, он снова поднимается вверх, сжимая при этом воздушно-топливную смесь в камере сгорания.

Как только свеча достигает верхней мертвой точки (называемой верхней мертвой точкой) и точки максимального сжатия, вырабатывается искра, вызывающая детонацию топливной смеси.

При этом поршень снова опускается. Когда он снова достигает нижней точки своего хода, выпускные клапаны открываются, позволяя горячим газам выйти, и весь цикл начинается снова.

Что делает коленчатый вал?

Важен для бесперебойной работы двигателя. Он устроен таким образом, что поршни, которые крепятся к нему шатунами, поднимаются и опускаются не все одновременно, а в шахматном порядке.

Таким образом, каждый поршень находится в разных точках четырехтактного цикла, что обеспечивает плавное вращение всех частей двигателя. Коленчатый вал также очень прочный, потому что в противном случае поршни могли бы оторваться и вырваться из двигателя.

Теги: 

Образование

Руководство для начинающих

Рекомендуется для вас

Последние советы и руководства

Отзывы и проблемы Ford Edge (2007-2019)

23 сентября 2022 г.

Общие проблемы Nissan Pathfinder (1996-2004)

21 сентября 2022

Советы Марка: Как правильно настроить фары 2022

Как работает двигатель вашего автомобиля и зачем это нужно знать

Для большинства людей автомобили — это волшебство. При повороте ключа и нажатии на педаль происходит что-то невидимое, и ваш автомобиль начинает перевозить вас туда, куда вы хотите. Реальность, конечно, такова, что за этим упрощенным фасадом скрывается сложная система движущихся частей, но лишь небольшая часть людей (большинство из них профессиональные механики) понимают, как взаимодействуют эти движущиеся части или как работают автомобили в целом.

Определенно можно обойтись без знания основ работы автомобилей, но вы упустите ряд преимуществ и возможностей. Для начала полезно ознакомиться с двигателем — основной движущей силой вашего автомобиля.

Зачем это нужно знать

Во-первых, вы, вероятно, задаетесь вопросом, почему важно лучше знать свой автомобиль.

• Эффективное управление автомобилем. Понимание движущихся частей внутри вашего автомобиля может помочь вам лучше понимать и контролировать свои действия во время вождения, позволяя вашему автомобилю работать более эффективно. Это поможет вам максимально эффективно использовать топливо и свести к минимуму износ вашего автомобиля.
• Базовое обслуживание. Хотя вы, вероятно, не сможете разобрать двигатель, просто зная его основные компоненты, лучшее знание функциональности вашего автомобиля позволит вам лучше оценить и справиться с некоторыми формами технического обслуживания, такими как замена масла.
• Выявление проблем. Когда что-то пойдет не так, вы сможете точно определить это и впоследствии описать эту проблему профессиональному механику (если он вам нужен). Возможно, вы даже сможете формально диагностировать некоторые проблемы, с которыми в конечном итоге столкнетесь.
• Разговоры. Лучшее знание двигателя вашего автомобиля (и других деталей) позволит вам вести более интеллектуальные беседы с вашими механиками, продавцами автомобилей и даже с вашими коллегами.

Основы

Теперь, когда вы знаете, почему это важно, давайте начнем с базовой концепции двигателя и его отношения к вашему автомобилю. Базовой конструкцией здесь является «двигатель внутреннего сгорания», иногда называемый четырехтактным двигателем (по причинам, которые вскоре станут очевидными), который существует во многих формах, но имеет одинаковую основную конструкцию и функции. В этой модели топливо и воздух сгорают крошечными взрывами. Эти взрывы создают направленную наружу силу, которая выталкивает поршни наружу, а направленный наружу импульс этих поршней приводит в движение ряд движущихся частей, которые в конечном итоге передают энергию колесам вашего автомобиля, перемещая автомобиль вперед (или назад, в зависимости от обстоятельств).

Компоненты двигателя

В двигателе есть несколько движущихся частей, некоторые из которых называются группой, а другие — отдельными компонентами:

• Блок двигателя. Блок двигателя — это область, в которой размещены все различные части двигателя. Он включает в себя все цилиндры и их внутренние компоненты, а также соединительные системы и воздуховоды.
• Камера сгорания. Камера сгорания представляет собой отдельную конструкцию внутри двигателя, в которой размещены поршни, цилиндры и головки цилиндров; это действия, которые двигают остальную часть автомобиля вперед.
• Цилиндры и головки цилиндров. Головки цилиндров опираются на весь цилиндр и содержат впускные и выпускные клапаны, свечи зажигания и топливные форсунки, необходимые для сгорания топлива в камере.
• Поршни. Поршни представляют собой цилиндрические компоненты внутри настоящих цилиндров, которые двигаются вверх и вниз при работающем двигателе. Импульс поршней является первым звеном в цепи движения всего двигателя автомобиля. Они соединяются с коленчатым валом с помощью шатуна.
• Коленчатый вал. Коленчатый вал представляет собой специальный механизм, который преобразует движение поршней вверх-вниз во вращательное движение, которое автомобиль может использовать для движения. Коленчатый вал — хрупкая деталь, защищенная специальным кожухом. Это также зависит от нефти, чтобы оставаться в здоровой рабочей мощности.
• Топливные форсунки. Топливные форсунки расположены внутри цилиндров для подачи топлива, необходимого для сгорания в двигателе. Есть несколько типов инжекторов; непосредственный впрыск подает топливо в каждый цилиндр отдельно, в то время как распределенный впрыск распыляет топливо за пределы клапана, чтобы смешать его с воздухом, прежде чем какой-либо компонент войдет.
• Свечи зажигания. Свечи зажигания представляют собой механизмы, которые подают искру в зону сгорания для воспламенения топлива и воздуха.

Четырехтактный цикл

«Четырехтактный цикл» — это основной процесс, которому следует каждый цилиндр, чтобы обеспечить питание автомобиля. Как вы понимаете, этот процесс состоит из четырех мини-стадий:

• Такт впуска. Во время такта впуска поршень опускается, что создает разрежение, всасывающее воздух. На этом этапе топливо впрыскивается на открытую площадку.
• Такт сжатия. Все клапаны закрываются, и поршень возвращается в исходное положение, сжимая смесь топлива и воздуха для увеличения мощности, создаваемой последующим взрывом.
• Рабочий ход. При силовом ударе происходит волшебство. В смесь попадает искра, которая воспламеняет ее, а сила взрыва заставляет поршень вернуться в нижнее положение внутри цилиндра.
• Такт выпуска. Поршень поднимается еще раз, вытесняя остатки смеси и начиная цикл заново.

Вместе эти удары заставляют поршень двигаться вверх и вниз, приводя в движение другие части вашего автомобиля и позволяя вам набирать или сохранять скорость.

Альтернативные настройки

Конечно, существует ряд альтернативных настроек двигателя, которые могут использоваться в различных типах транспортных средств. Например, в большинстве автомобилей установлен четырехцилиндровый двигатель, каждый из четырех цилиндров которого работает в четырехтактном цикле. Другие, более мощные транспортные средства имеют шесть или даже восемь цилиндров, а в некоторых небольших транспортных средствах, таких как мотоциклы, используется только два. В гибридных автомобилях электродвигатель используется, чтобы помочь основному газовому двигателю снизить потребность в традиционном топливе.

Если вы еще не запланировали техническое обслуживание своего автомобиля Ford, сейчас самое время это сделать. Свяжитесь со специалистами RC Auto сегодня, чтобы назначить встречу, чтобы привести свой автомобиль Ford в форму.

Как работают автомобильные двигатели?

Современный автомобильный двигатель — это не что иное, как чудесный образец человеческой инженерии, сочетающий в себе различные научные дисциплины и хорошее понимание художественных элементов дизайна, чтобы дать вам очень мощную, очень элегантную и очень экономичную машину. Действительно, современный автомобильный двигатель прошел долгий путь от самой первой конструкции Карла Бенца в 1879 году.. Ныне ставший пережитком 1-цилиндровый 2-тактный двигатель явно проложил путь к более современным конструкциям автомобильных двигателей. И если вы любите свой автомобиль, не думаете ли вы, что хотели бы узнать больше об этом большом куске металлического блока, который управляет вашей машиной, перевозит вас в места, о которых вы никогда не мечтали, и доставляет вам такие же удовольствия, как вы? никогда раньше не испытывал? Что ж, тогда вы попали в нужное место. Неважно, являетесь ли вы абсолютным новичком в автомобилестроении или начинающим автолюбителем; полезно узнать кое-что о машине, которая ежедневно приводит в движение ваш автомобиль.

Двигатель внутреннего сгорания

Почти все типы транспортных средств движутся благодаря мощности, вырабатываемой их двигателями. Точно так же, как вам нужно есть, чтобы вырабатывать энергию, необходимую для удовлетворения всех ваших физических и физиологических потребностей, вашему автомобилю также нужно топливо, чтобы двигаться или ехать. Без этого топлива вам будет практически невозможно передвигать свой автомобиль. Однако это еще не все. Важно знать, что происходит с топливом, когда оно поступает в двигатель, и как этот процесс может привести в движение транспортное средство.

Ответ кроется в двигателе внутреннего сгорания. Проще говоря, двигатель внутреннего сгорания преобразует химическую энергию топлива сначала в тепловую, а затем в механическую энергию, приводящую в движение трансмиссию и колеса вашего автомобиля. Именно этот процесс преобразования химической энергии в тепловую, а затем в механическую лежит в основе работы двигателя внутреннего сгорания. Технически сам процесс называется внутренним сгоранием.

Принцип действия очень прост. Когда материалы, содержащие огромную энергию, такие как бензин, помещаются в крошечное замкнутое пространство, где применяется тепло, энергия, которая упакована внутри этого материала, расширяется и высвобождается со взрывом. Думайте об этом как о маленьком резиновом шарике, который вы наполняете воздухом. Он расширяется и расширяется, пока не лопнет. Если у вас есть объект наверху этого воздушного шара, вы можете легко отправить его в полет с огромной скоростью из-за высокой энергии, которая была внезапно высвобождена лопнувшим воздушным шаром.

Точно двигатель такой. Он создает множество небольших взрывов в течение заданного промежутка времени. Взятые вместе, эти маленькие взрывы могут составить огромную энергию, которая может привести в движение вашу машину.

Компоненты автомобильного двигателя

В двух словах, автомобильный двигатель работает путем преобразования топлива в движение. Это так просто. Однако следует понимать, что эта энергия — от бензина до конечной механической энергии — проходит через множество деталей или компонентов, которые имеют решающее значение для любой системы двигателя. Итак, давайте теперь рассмотрим различные компоненты автомобильного двигателя.

Блок двигателя 

Блок цилиндров, также называемый блоком цилиндров, по существу является самой основой или сердцевиной двигателя вашего автомобиля. Без него все остальные компоненты просто не будут иметь каркаса, к которому можно будет подключиться или смонтировать. Он называется блоком цилиндров из-за наличия необычно большого отверстия или даже ряда труб внутри самого блока, в которых будут работать поршни. Трубки или отверстия известны как цилиндры. Технически, чем больше цилиндров в блоке цилиндров, тем мощнее двигатель. Конечно, в блоке есть и другие меньшие отверстия, проходы или каналы, которые позволяют проходить различным критически важным жидкостям, таким как охлаждающая жидкость и масло. Блок цилиндров в основном изготовлен из литого алюминиевого сплава, хотя нередко можно увидеть некоторые блоки из чугуна, хотя и значительно тяжелее.

Камера сгорания 

Помните, мы говорили о двигателе внутреннего сгорания, который представляет собой замечательную технологию, преобразующую химическую энергию в механическую? Ну, это волшебство на самом деле происходит в камере сгорания. Здесь ваше топливо смешивается с воздухом, сжимается, а затем воспламеняется, чтобы произвести те небольшие взрывы, о которых мы говорили ранее. Эти взрывы наполнены такой большой энергией, что они перемещают поршни в блоке цилиндров вниз. Камера сгорания — это, по существу, та часть цилиндра в блоке цилиндров, которая определяется поверхностями стенки цилиндра, головки цилиндра и верхней части поршня, служащими соответственно стенкой, потолком и дном камеры сгорания. .

Головка блока цилиндров 

Как мы уже говорили выше, головка блока цилиндров образует потолок камеры сгорания. Таким образом, его можно рассматривать как крышку для цилиндра. В головке блока цилиндров отлиты округлые углубления, чтобы обеспечить небольшое пространство в камере сгорания для сгорания. Поверхность, с которой головка блока цилиндров соприкасается с блоком цилиндров, снабжена прокладкой головки блока цилиндров, чтобы обеспечить воздухонепроницаемую среду для воспламенения. Другие детали, которые крепятся к головке блока цилиндров, включают впускные и выпускные клапаны, топливные форсунки и свечи зажигания. По сути, это место, где все необходимые ингредиенты для сгорания попадают в камеру сгорания.

Поршни 

Поршень можно представить себе как поршень шприца, а шприц действует как цилиндр в блоке двигателя. Поршни приводятся в движение за счет сгорания топлива в камере. Когда топливо воспламеняется и вызывает взрыв в камере, высвобождаемая энергия толкает поршень вниз. Движение поршня вниз приводит в движение коленчатый вал через шатун, также известный как шатун. Поршень соединен с шатуном с помощью поршневого пальца, а шатун прикреплен к коленчатому валу с помощью шатунного подшипника.

Корпус поршня имеет от трех до четырех полностью отлитых в нем канавок. Эти канавки содержат поршневые кольца, которые фактически касаются стенок цилиндра. Есть два типа поршневых колец, которые выполняют разные функции. Самые верхние кольца называются компрессионными. Они плотно прижимаются к стенкам цилиндра, образуя очень плотное уплотнение, что позволяет сгоранию происходить без каких-либо утечек. Нижнее кольцо называется масляным кольцом, которое помогает предотвратить утечку или просачивание масла в камеру. Масло обычно поступает из картера под ним. Маслосъемное кольцо также служит для соскабливания лишнего масла, которое может присутствовать на стенках цилиндра, и отталкивания его обратно к картеру.

Коленчатый вал

Поршни двигаются вверх и вниз, так как же это двигает наш автомобиль, когда мы хотим двигаться в горизонтальном направлении, а не в вертикальном? Что ж, эту работу по преобразованию движения поршней вверх и вниз во вращательное движение лучше оставить коленчатому валу. Вашему автомобилю нужно это вращательное движение, чтобы повернуть колеса вашего автомобиля. Коленчатый вал ориентирован продольно по отношению к блоку цилиндров, обычно расположенному в нижней части блока. На одном конце коленчатого вала находится система резиновых ремней, соединяющих его с распределительным валом. Это обеспечивает питание других компонентов или частей вашего автомобиля. На другом конце коленчатого вала система соединяет его с трансмиссией автомобиля, которая эффективно передает мощность на ваши колеса. Сальники находятся на обоих концах коленчатого вала, чтобы предотвратить просачивание или утечку масла из двигателя автомобиля.

Защита коленчатого вала представляет собой кожух, который также находится под блоком цилиндров. Картер — это то, что защищает коленчатый вал и все другие критически чувствительные компоненты, включая шатуны, от внешнего мусора и пыли, которые могут нарушить их оптимальную работу. На картере есть секция, в которой хранится моторное масло. Этот масляный поддон содержит масляный насос и фильтр, который обеспечивает циркуляцию масла через коленчатый вал, стенки цилиндров и шатунные подшипники. Это помогает облегчить перемещение поршня вдоль цилиндра.

Коленчатый вал также содержит балансировочные кулачки, расположенные в любом месте по длине коленчатого вала. Эти лепестки служат для балансировки коленчатого вала, чтобы он не создавал чрезмерной нагрузки и вибрации в двигателе при вращении коленчатого вала. Также имеются коренные подшипники, расположенные по длине вала. Они обеспечивают гораздо более гладкую поверхность между блоком цилиндров и коленчатым валом, обеспечивая более эффективное вращение последнего.

Распределительный вал

Чтобы двигатель работал, ему нужна точность при добавлении топлива, смешивании воздуха, приложении давления и подаче электрического заряда. Любой просчет в любом из этих компонентов может привести к потере мощности двигателя или даже его повреждению. Вот почему функция распределительного вала очень важна. Он служит для обеспечения точного открытия и закрытия как впускных, так и выпускных клапанов, чтобы обеспечить своевременное сгорание и оптимальную работу двигателя. Распределительный вал работает в тандеме с коленчатым валом вашего автомобиля с помощью зубчатого ремня. Именно по этой причине многие считают распределительный вал мозгом двигателя.

Распределительные валы расположены чуть выше коленчатого вала. Рядные двигатели обычно имеют один распределительный вал, который управляет как впускными, так и выпускными клапанами. Однако в двигателе с V-образной конфигурацией один распределительный вал будет управлять клапанами, расположенными с одной стороны конфигурации, а другой распределительный вал будет управлять клапанами с другой стороны. Существуют также определенные V-образные конфигурации, которые предусматривают 2 отдельных распределительных вала для каждого ряда цилиндров. В последних инновациях двигателей теперь используется один распределительный вал для работы как с впускными, так и с выпускными клапанами, включая приложения с регулируемой фазой газораспределения.

Система газораспределения 

Крайне важно, чтобы коленчатый и распределительный вал работали вместе, чтобы обеспечить оптимальную работу двигателя. Вот почему они должны общаться друг с другом. Единственный способ сделать это — с помощью зубчатого ремня, также называемого цепью ГРМ, часто в зависимости от используемого материала. На самом деле нет ничего сложного в роли цепи или ремня ГРМ в работе двигателя. Просто нужно убедиться, что распределительный вал и коленчатый вал находятся в одном и том же положении по отношению друг к другу каждый раз, все время. Если они не синхронизированы, то двигатель просто не заведется или, что еще хуже, создаст хаос в движении, что приведет к полному отказу двигателя и его повреждению.

Клапанный механизм 

Над головкой блока цилиндров расположен клапанный механизм двигателя, состоящий из клапанов, толкателей, коромыслов и рычагов. Технически, именно эта механическая система в вашем двигателе точно контролирует эффективное функционирование клапанов двигателя.

Клапаны

Думайте о клапанах как о своем носе. Вам нужно вдохнуть воздух, чтобы почувствовать себя живым; Вы также должны выдыхать, чтобы продукты метаболизма не накапливались внутри вашего тела. Хотя аналогия может не иметь смысла, клапаны — это отверстия, через которые воздух и топливо впрыскиваются в камеру сгорания, а также отверстия, которые направляют побочные продукты сгорания наружу. Те клапаны, которые пропускают топливо и воздух в камеру, называются впускными клапанами, а те, которые выводят побочные продукты сгорания наружу, известны как выпускные клапаны. Вместе они образуют более эффективное средство использования энергии, запасенной в топливе, и управления побочными продуктами сгорания в виде выхлопных газов.

Обычно один цилиндр содержит по одному впускному и выпускному клапану. Тем не менее, большинство высокопроизводительных автомобилей будут иметь 2 впускных и 2 выпускных клапана на каждый цилиндр, в результате чего их число достигает 4. Тем не менее, есть автомобили, которые стремятся найти компромисс между конфигурацией с 2 ​​и 4 клапанами на цилиндр, обеспечивая для 3 – 2 впуска и 1 выхлоп. Как правило, чем больше клапанов на цилиндр, тем лучше производительность двигателя, поскольку это обеспечивает более эффективное «дыхание» двигателя.

Коромысел 

Судя по самому названию «коромысло», вы можете представить его как качели. Коромысло касается кулачков распределительного вала таким образом, что если один из кулачков толкает один конец коромысла вверх, противоположный конец коромысла давит на шток клапана, открывая его, так что воздух входит или выхлоп выходит.

Толкатели и толкатели 

Существуют некоторые типы двигателей, особенно те, которые классифицируются как двигатели с верхним расположением распределительных валов, которые не допускают контакта между выступами распределительного вала и коромыслом. В таких случаях подъемники и толкатели используются для открытия или закрытия клапанов соответственно.

Топливные форсунки 

Мы знаем, что воздух и топливо должны присутствовать в камере сгорания, чтобы генерировать взрывную энергию, которая приводит в движение поршни и вращает коленчатый вал. Таким образом, топливо должно подаваться в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом. Раньше это выполнялось карбюратором. Сегодня подача топлива в камеру сгорания осуществляется топливными форсунками. В настоящее время существует три типа систем впрыска топлива. К ним относятся следующие.

1. Непосредственный впрыск топлива. В этой системе каждый цилиндр оснащен собственной топливной форсункой. Топливо распыляется прямо в камеру.
2. Распределенный впрыск топлива. В этом типе впрыска топлива топливо впрыскивается во впускной коллектор, расположенный сразу за впускным клапаном. Когда клапан открывается, топливо и воздух одновременно поступают в камеру.
3. Впрыск топлива через корпус дроссельной заслонки. Можно рассматривать тип впрыска топлива через корпус дроссельной заслонки как более продвинутую форму подачи топлива с помощью карбюратора. Одна топливная форсунка соединяется с корпусом дроссельной заслонки, где смешиваются воздух и топливо. Затем воздушно-топливная смесь впрыскивается через впускные клапаны в цилиндры.

Свечи зажигания 

Даже если у вас хорошая смесь воздуха и топлива, для разжигания огня вам потребуется тепло. Это обеспечивается свечой зажигания. Каждый цилиндр содержит свечу зажигания, расположенную над цилиндром. Электрический заряд подается свечой зажигания, воспламеняющей сжатую смесь воздуха и топлива. Это создает мини-взрыв, о котором мы говорили, высвобождая достаточно энергии для перемещения поршней.

Давайте попробуем обобщить то, что мы уже знаем.

• Топливо и воздух смешиваются и подаются в камеру сгорания через впускные клапаны.
• Когда смесь сжимается и нагревается свечой зажигания, происходят мини-взрывы, приводящие в движение поршни.
• Побочные продукты сгорания удаляются из системы через выпускные клапаны.
• Тем временем движение поршней вращает коленчатый вал.
• Передняя часть коленчатого вала работает с другими частями транспортных средств.
• Задний конец коленчатого вала приводит в действие трансмиссию, которая передает мощность на колеса.

Так работает автомобильный двигатель. Конечно, во все эти шаги встроены функции различных других компонентов двигателя.

Компоновка двигателя

Вам простительно думать, что сегодня в автомобильном мире существует только два типа конфигурации или компоновки двигателя: V-образная и прямая или рядная. Мы сожалеем, что разорвали ваш пузырь, но явно больше, чем эти две конфигурации. Здесь мы подробно рассмотрим каждый из них.

Рядный или прямой

Как следует из этого термина, цилиндры расположены довольно прямолинейно. Большинство автомобилей сегодня используют эту конфигурацию по разным причинам. Цилиндры расположены непосредственно над коленчатым валом. Примерами этого являются вездесущие рядные 4-цилиндровые двигатели и более европейские стандартные рядные 6-цилиндровые двигатели. Как вы уже догадались, рядная четверка будет иметь 4 цилиндра, расположенных по прямой линии. Рядная шестерка будет иметь 6 цилиндров. Audi и BMW являются фанатиками, когда дело доходит до рядной шестерки.

К преимуществам прямой или встроенной конфигурации относятся следующие:

• Компактный и легкий
• Лучшая экономия топлива
• Идеально подходит для современных переднеприводных автомобилей
• Легко настраиваемый
• Легче в обслуживании

Тем не менее, прямая или встроенная компоновка имеет свои особенности.

• Ограниченный максимальный размер
• Более высокий центр тяжести
• Менее жесткая, чем другие конфигурации двигателя

Конфигурация V

Это, пожалуй, одна из самых известных конфигураций двигателя, когда речь идет о мощности. Это то, что отличает американские маслкары и экзотические спортивные автомобили от тех, которые лишь приукрашивают внешний вид. Обычный коленчатый вал обеспечивает опору для цилиндров, которые ориентированы в виде буквы V под разными углами, хотя ориентация под углом 90 градусов довольно распространена в гоночных трассах. Двигатель обычно содержит определенное количество цилиндров, которое обычно обозначается буквой V. Например, V6 означает, что у вас есть 6 цилиндров, а V8 будет иметь 8 цилиндров и так далее и тому подобное.

Но зачем вам V-образная конфигурация вашего двигателя? Вот почему.

• Очень компактные размеры
• Позволяет использовать большее количество цилиндров
• Более мощный благодаря цилиндрам большего рабочего объема
• Подходит для более высокой степени сжатия
• Отличные уровни обработки
• Очень мощный двигатель

Однако следует понимать, что конфигурация V имеет и свои недостатки.

• Более сложный
• Дороже в обслуживании
• Очень тяжелый

Плоский или оппозитный двигатель 

Популярный среди автомобилей VW Beetle, оппозитный двигатель явно утратил популярность у многих ведущих производителей автомобилей, хотя Porsche и Subaru по-прежнему производят свои двигатели с этим двигателем. конфигурация. Боксер характеризуется поршнями, расположенными горизонтально напротив друг друга, где поршни имитируют движение рук боксера, отсюда и название. Конфигурация делает двигатель широким и низким с общим коленчатым валом, зажатым между двумя рядами цилиндров, в которых размещены горизонтально противоположные поршни.

Преимущества Flat или Boxer:

• Низкий центр тяжести
• Лучшая управляемость
• Отличный баланс, обеспечивающий более плавную работу
• Минимальные потери мощности
• Меньший вес и нагрузка на коленчатый вал
• Идеально подходит для автоспорта

К недостаткам относятся:

• Необычно широкий
• Более хриплый, чем прямой или рядный
• Более сложный

Двигатель Ванкеля или роторный двигатель 

До 2012 года двигатель Ванкеля считался одной из самых инновационных конфигураций конструкции двигателя, разработанных Mazda. Одна из самых привлекательных особенностей Wankel заключается в том, что он имеет очень мало движущихся частей, что делает его очень компактным. К сожалению, он плохо работал в нормах загрязнения и потребления, поэтому он никогда не выходил за рамки платформы Mazda. Вместо поршней Ванкель использовал роторы для получения мощности из камеры сгорания. Кроме того, вместо вращения коленчатого вала вокруг коленчатого вала фактически вращался весь блок цилиндров. Эксцентриковый вал окружен симметричным с трех сторон центральным ротором, что позволило повысить эффективность, поскольку одно вращение ротора уже совершало полные 4 такта двигателей внутреннего сгорания.

Ванкель обладал следующими преимуществами.

• Исключительно высокое соотношение мощности и веса
• Очень мало движущихся частей
• Простая конструкция, но эффективная конструкция
• Очень изысканный
• Высокие обороты

Тем не менее, у него были серьезные недостатки.

• Повышенные выбросы газов
• Чрезмерное тепло
• Требуется более частый ремонт двигателя из-за выхода из строя вращающихся уплотнений

Двигатель W

Если вам нравится Bugatti Veyron, вам понравится конфигурация двигателя W. Это очень необычная конфигурация двигателя, впервые разработанная и производимая исключительно Volkswagen. Вы можете посмотреть на это как на комбинацию 2 V-образных двигателей, расположенных в довольно тесном положении. Это придает цилиндрам своеобразное W-образное расположение. На один коленчатый вал приходится 4 ряда цилиндров. Уникальное расположение цилиндров позволяет двигателю W иметь очень компактную конструкцию, несмотря на то, что он может вмещать больше цилиндров, чем любая другая конфигурация. К сожалению, это также делает его очень сложным в обслуживании, не говоря уже об исключительно высоких затратах. Поскольку в более плотной конфигурации больше цилиндров, рабочие температуры имеют тенденцию быть необычно высокими.

Разница между 2-тактными и 4-тактными

Двигатели классифицируются не только по их конфигурации или компоновке; их также можно классифицировать по силовому или термодинамическому циклу, который выполняют поршни. Обычно это описывается как количество ударов, необходимых для завершения цикла. Два более распространенных типа термодинамических циклов включают двухтактный двигатель и четырехтактный двигатель. Мы попытаемся провести различие между этими двумя системами, прежде чем более подробно рассмотрим, как работает каждая система.

Двухтактный двигатель 

Как следует из названия, для завершения термодинамического цикла этому типу двигателя требуется два такта. Обычно они встречаются в мотоциклах, а также в бензопилах и газонокосилках. Термодинамический цикл завершается при каждом обороте коленчатого вала.

• 1:1 рабочий ход к обороту коленчатого вала
• Требуется более легкий маховик
• Двигатель работает сбалансированно из-за отношения рабочего хода к оборотам коленчатого вала 1:1
• Двигатель обычно легче
• Двигатель имеет простую конструкцию, поскольку не требует клапанного механизма
• Дешевле, чем четырехтактный двигатель
• Более эффективная механика из-за меньшего трения
• Двигатель обычно с воздушным охлаждением
• Двигатель работает горячее
• Менее мощный
• Менее экономичный
• Шумнее
• Менее термически эффективный
• Требуется дополнительная смазка
• Двигатель состоит из впускного и выпускного каналов
• Большее распространение и более частый износ

Четырехтактный двигатель 

Двигателю этого типа требуется 4 такта для завершения термодинамического цикла, что эквивалентно 2 оборотам коленчатого вала. Они используются в автомобильных приложениях, таких как автобусы, легковые и грузовые автомобили, среди прочего.

• соотношение 1:2; требуется 2 оборота коленчатого вала для получения рабочего такта
• Требуется более тяжелый маховик
• Двигатель обычно работает неуравновешенно из-за непропорционального вращения коленчатого вала по сравнению с завершением одного термодинамического цикла
• Двигатель относительно тяжелый и имеет сложную конструкцию благодаря включению клапанного механизма
• Дороже двухтактного двигателя
• Большее трение из-за большого количества движущихся частей
• Более мощный
• Двигатель работает намного холоднее, чем двухтактный двигатель
• Двигатель с водяным охлаждением
• Более экономичный, поскольку позволяет полностью сжечь топливо
• Требуется больше места в моторном отсеке
• Требуется сложная смазка
• Двигатель работает с меньшим шумом
• Двигатель имеет клапаны для впуска и выпуска
• Более термически эффективный
• Потребляет значительно меньше смазочного масла
• Подвижные части меньше изнашиваются

Для дальнейшего упрощения

• 4-тактные двигатели  – Для легковых автомобилей, грузовиков, автобусов, микроавтобусов, внедорожников.
• Двухтактные двигатели  – Для мотоциклов, скутеров, мопедов и т.п.

Как работают двухтактные двигатели

В предыдущем разделе мы различали двухтактный и четырехтактный двигатели. Для простоты двухтактные двигатели имеют небольшие размеры и лучше всего подходят для небольших транспортных средств, таких как мотоциклы, мопеды и даже электроинструменты, такие как газонокосилки. Но почему этот тип двигателя используется только на этих типах машин? Давайте посмотрим, как работает двухтактный двигатель.

Как мы уже упоминали выше, двухтактному двигателю требуется только 2 такта для завершения одного силового или одного термодинамического цикла. Это означает, что для завершения рабочего цикла требуется только один оборот коленчатого вала. Таким образом, и цилиндр, и картер должны использоваться, чтобы обеспечить завершение цикла всего за 2 такта. Вот как.

Впуск 

При движении поршня вверх в картере создается вакуум. Это эффективно направляет топливно-воздушную смесь к картеру через тарельчатый впускной клапан или поворотный клапан, которые сегодня можно увидеть во многих двухтактных двигателях.

Сжатие картером 

По мере движения поршня вниз давление внутри картера увеличивается, заставляя тарельчатый клапан или поворотный клапан закрыться. Это сжимает топливно-воздушную смесь во время оставшейся части хода поршня вниз.

Передача и выпуск

По мере того, как ход приближается к завершению, впускное отверстие открывается поршнем. Это позволяет проталкивать сжатую смесь топлива и воздуха к главному цилиндру, проходя вокруг поршня. Это также подталкивает выхлопные газы к выпускному отверстию. К сожалению, часть свежей смеси воздуха и топлива также обычно выбрасывается.

Сжатие 

Поршень поднимается, чтобы сжать воздушно-топливную смесь. При этом под поршнем начинается еще один такт впуска.

Как работают 4-тактные двигатели

4-тактный двигатель работает по существу так же, как и 2-тактный двигатель, за исключением того, что ему требуется 2 оборота коленчатого вала для завершения одного цикла мощности или термодинамического цикла. Это означает, что у вас есть ход вверх и вниз для каждого оборота, и вам нужно два набора движений поршня вверх и вниз, чтобы создать цикл мощности. Давайте посмотрим поближе.

Впуск 

Когда поршень движется вниз по цилиндру, создается разрежение, которое эффективно втягивает воздух в цилиндр. Воздух поступает в цилиндр через впускной клапан. В то же время топливо впрыскивается в цилиндр топливной форсункой для создания топливно-воздушной смеси.

Сжатие 

Для сжатия топливно-воздушной смеси впускные клапаны закрываются, а поршень перемещается коленчатым валом вверх.

Сгорание 

Как только поршень достигает верхней части цилиндра, свеча зажигания производит электрический разряд для воспламенения топливно-воздушной смеси. Из-за возникающего взрыва или сгорания огромная энергия снова толкает поршень к нижней части цилиндра.

Выпускной

Как только поршень достигает дна цилиндра, выпускные клапаны открываются. Это создает перепад давления, в результате чего поршень снова перемещается вверх. Это восходящее движение поршня выталкивает выхлопные газы из цилиндра.

2- и 4-тактные дизельные двигатели

Дизельные двигатели очень похожи на бензиновые двигатели, поскольку они все еще являются двигателями внутреннего сгорания. Вам все еще нужно будет смешать воздух и топливо и применить некоторое тепло, чтобы смесь взорвалась, высвобождая свою энергию. Затем эта энергия используется для управления автомобилем. Однако, в отличие от бензиновых двигателей, дизели намного проще. Вот как они работают.

• Воздух поступает в цилиндр и сжимается поршнями до 25 раз. Для сравнения, сжатие воздуха в бензиновом двигателе составляет примерно 1/10 объема воздуха. Таким образом, если вы вводите 100 куб.см воздуха, бензиновый двигатель сожмет его только примерно до 10 куб.см. Напротив, дизельный двигатель будет сжимать около 2500 куб. см в том же ограниченном пространстве. Мы знаем из физики, что сжатие такого огромного объема воздуха в очень маленькое пространство будет колебать молекулы газа, создавая трение. И всякий раз, когда возникает трение, выделяется тепло. Это делает сжатый воздух дизельных двигателей очень горячим, обычно достигая не менее 1000 град.1037 О
• Затем в этот сверхгорячий сжатый воздух распыляется топливный туман. Это по существу воспламеняет топливо без необходимости использования свечи зажигания. Это то, что делает его исключительно эффективным, поскольку сгорание больше не зависит от тепла, выделяемого свечой зажигания. Воздух может стать настолько горячим, что достаточно простого введения строго контролируемого топлива, чтобы вызвать самовозгорание.
• Сгорание толкает поршень вниз, вращая коленчатый вал и передавая мощность на колеса.
• Когда поршень возвращается, он выталкивает выхлопные газы наружу через выпускной клапан.

Технически процесс аналогичен бензиновому двигателю, за исключением трех очень важных отличий:

• Воздух должен быть сжат до значительного уровня, прежде чем можно будет добавить топливо
• Значительно более высокая степень сжатия воздуха, всасываемого в цилиндр
• Самовозгорание в результате исключительно высокой температуры сжатого воздуха

В чем же разница между двухтактным и четырехтактным дизельным двигателем? Как и в бензиновых двигателях, разница заключается в количестве рабочих тактов при каждом обороте коленчатого вала: двухтактный двигатель обеспечивает соотношение 1: 1, а четырехтактный — соотношение рабочего цикла к числу оборотов коленчатого вала 1: 2.

Двигатели с помехами и без помех

Двигатели также можно классифицировать по величине зазора между поршнями и клапанами. Они называются интерференционными и невмешательственными двигателями.

Двигатели с помехами

Это двигатели с очень маленьким зазором или пространством между поршнями и клапанами. Его также называют двигателем с «разрушительной головкой», поскольку сбой в цепи ГРМ или ремне ГРМ может привести к повреждению клапана. Эти двигатели зависят от полностью функционирующих ремней ГРМ, цепей или шестерен, которые помогают предотвратить удар поршня или его контакт с клапанами. Система газораспределения должна обеспечивать полное закрытие клапанов, как только поршень находится вблизи верхней мертвой точки цилиндра. Хотя эти двигатели могут быть немного разрушительными, они обычно используются в 4-тактных двигателях из-за более высокой степени сжатия, которую они обеспечивают двигателю. Таким образом, крайне важно проводить тщательное профилактическое обслуживание различных компонентов газораспределительного механизма, а также распределительных валов, чтобы предотвратить серьезные внутренние повреждения двигателя.

Двигатели без помех

Зазор или пространство между клапанами и поршнями в этих типах двигателей больше. Это помогает гарантировать, что поршень не ударит по клапанам, даже если последние находятся в полностью открытом положении. Хотя это может не привести к серьезным внутренним повреждениям двигателя, тем не менее, это может привести к проблемам безопасности и удобства, поскольку ваш двигатель просто перестанет работать.

Понимание того, как работает двигатель вашего автомобиля, имеет решающее значение для поддержания его в отличной форме. Независимо от типа двигателя вашего автомобиля, основной принцип во всем относительно одинаков. Ваш двигатель должен преобразовывать химическую энергию, содержащуюся в вашем топливе, в тепловую энергию, чтобы приводить в действие различные механизмы, создающие механическую энергию в процессе. Это, в свою очередь, то, что движет или управляет вашей машиной.

Чтобы помочь вашему двигателю поддерживать его максимальную производительность, наши руководства по выбору лучших автомобильных аккумуляторов, присадок к маслам, октановых добавок и синтетических моторных масел.

Источники:

1. Как работает автомобильный двигатель? — Новости США
2. Как работают автомобильные двигатели — Howstuffworks
3. Редуктор 101: понимание того, как работает двигатель вашего автомобиля — искусство мужественности

Как работает автомобильный двигатель? [Руководство на 2022 год]

Двигатель заставляет вашу машину двигаться с помощью очень сложной технологии.

В этом руководстве вы узнаете, как работает двигатель, а также как работают гибриды и электродвигатели.

Давайте начнем с изучения основ автомобильных двигателей!

СодержаниеПоказать

Основы автомобильного двигателя

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это то, что сегодня используется в большинстве автомобилей. Чтобы двигатель функционировал и производил мощность, в основном требуется смесь воздуха и топлива.

Большинство автомобильных двигателей работают на ископаемом топливе, в основном на дизельном топливе и бензине. Некоторые другие двигатели работают на биоэтаноле или водороде.

Независимо от топлива, большинство автомобильных двигателей работают по одному и тому же принципу. Однако есть некоторые отличия в зависимости от используемого топлива.

Например, в дизельных двигателях отсутствуют свечи зажигания. Вместо этого топливо сгорает из-за сильно сжатого горячего воздуха.

Производство электроэнергии

Простыми словами процесс выработки электроэнергии двигателем можно описать в четыре этапа.

1. Впуск : Топливо подается в цилиндр с помощью топливной форсунки вместе с воздухом.
2. Компрессия: Поршень, расположенный в этом же цилиндре, сжимает топливовоздушную смесь.
3. Мощность: Когда клапаны закрываются, свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь, производя мощность.
4. Выхлоп: Поршень прижимается взрывом, передавая энергию коленчатому валу и выталкивая сгоревшие газы в выхлоп.

Эти четыре этапа происходят в большинстве двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине. Четыре шага называются «четырехтактным циклом», существующим в так называемых четырехтактных двигателях.

Компоненты двигателя

Двигатель внутреннего сгорания состоит из многих частей, причем наиболее фундаментальными частями являются следующие:

• Блок двигателя
• Коленчатый вал
• Piston
• Топливный валь
• Выпускной Manifold
1. .

   Все эти детали и многое другое являются типичными компонентами четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, который используется в большинстве автомобилей, работающих на ископаемом топливе.

   Компоненты, упомянутые выше, отвечают за создание мощности, но для работы двигателя необходимы многие другие компоненты и системы. Сюда входят система смазки, система охлаждения, система запуска, блок управления двигателем (ECU) и многое другое.

   Мы рассмотрим этот список более подробно. Мы также объясним, как все они работают в гармонии, чтобы производить энергию и приводить в движение ваш автомобиль.

   Блок двигателя

   Блок двигателя является сердцевиной двигателя. Большинство современных двигателей состоят из моноблока, то есть все цилиндры имеют один и тот же блок.

   Блок цилиндров не только обеспечивает пространство для цилиндров, но также имеет масляные каналы и каналы для охлаждающей жидкости, что позволяет двигателю соответственно смазываться и охлаждаться.

   Возможно, вы слышали, что двигатели называются V8, V12, рядный 4-цилиндровый, оппозитный двигатель и так далее. Эти названия продиктованы расположением цилиндров в блоке цилиндров.

   Ниже перечислены наиболее распространенные типы двигателей внутреннего сгорания. Существуют и другие типы и вариации, но они встречаются гораздо реже.

   V-образный двигатель

   V-образные двигатели, такие как V6, V8 и V12, называются так потому, что цилиндры выровнены так, что образуют букву «V», если смотреть спереди или сзади.

   Число обозначает количество цилиндров в блоке цилиндров. У V6 шесть цилиндров, у V10 десять цилиндров и так далее.

   Рядный двигатель

   Рядный двигатель сконфигурирован так, что цилиндры выровнены в один прямой ряд. Эти двигатели обычно имеют 4 цилиндра или меньше и дешевле в производстве.

   Оппозитный двигатель

   Оппозитный двигатель — это особый тип оппозитного двигателя. Поршни лежат горизонтально, и каждая пара противоположных поршней одновременно движется внутрь и наружу.

   Движение пары поршней, скользящих вперед и назад, напоминает движения боксеров во время боя, наносящих друг другу удары, отсюда и название.

   Роторный двигатель

   В двигателях Ванкеля, также называемых роторными двигателями, поршни вообще не используются. Вместо этого они используют ротор в форме треугольника.

   Сегодня роторные двигатели очень редки, их используют лишь несколько моделей автомобилей. Они привлекли внимание многих автолюбителей, поскольку двигатель способен работать на высоких оборотах.

   Коленчатый вал

   Поршни подвергаются реакциям, происходящим в камере сгорания. Когда топливо воспламеняется, энергия толкает поршни вниз.

   Поршни соединены с коленчатым валом шатунами. Когда поршни двигаются, двигается и коленчатый вал. Движение поршней вверх-вниз преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

   Коленчатый вал подвергается воздействию огромных сил. В конце концов, мощность, которая заставляет ваш относительно тяжелый автомобиль двигаться, проходит через коленчатый вал. Кроме того, большая часть энергии коленчатого вала теряется из-за трения.

   Когда коленчатый вал преобразует прямолинейное движение во вращательное, маховик сглаживает мощность. Подача мощности продолжается к трансмиссии, где между коленчатым валом и трансмиссией находится сцепление.

   Трансмиссия соединена с выходным валом, который, в свою очередь, соединен с осями. Оси соединены с колесами, завершая путешествие мощности, создаваемой цилиндром.

   Коленчатый вал не только передает крутящий момент на трансмиссию. Когда он вращается, шкивы, соединенные с коленчатым валом, в свою очередь соединяются с ремнями вспомогательных агрегатов, которые приводят в действие другие компоненты автомобиля, такие как генератор переменного тока, распределительный вал и насос гидроусилителя руля.

   Поршень

   Как вы видели, поршень часто упоминается в процессе создания мощности в двигателе внутреннего сгорания.

   Поршень заключен в цилиндры блока цилиндров. Из поршня ничего не протекает и не вытекает, так как поршневые кольца, прикрепленные к поршню, создают идеальное уплотнение, чтобы обеспечить сжатие, необходимое для сгорания топлива.

   Верхняя часть цилиндра, которую не занимает поршень, называется камерой сгорания. Камера сгорания становится все меньше и меньше по мере того, как поршень движется вверх к верхней части цилиндра.

   Когда поршень движется вверх и камера сгорания становится меньше, создается большое количество тепла и давления, и топливно-воздушная смесь взрывается, высвобождая энергию и производя мощность.

   Как упоминалось ранее, в дизельных двигателях не используются свечи зажигания. Вместо этого топливо воспламеняется за счет массивного сжатия, вызванного поршнем, делающим камеру сгорания «меньше».

   Распределительный вал

   Как упоминалось в разделе о коленчатом валу, распределительный вал соединен с коленчатым валом, обеспечивая синхронное движение в блоке цилиндров.

   Распределительный вал управляет впускными и выпускными клапанами, пропуская воздух и топливо в камеру сгорания.

   Возможно, вы слышали о ремнях или цепях ГРМ. Это то, что соединяет коленчатый вал и распределительный вал. Они обеспечивают полное открытие клапанов, когда поршень находится в нижнем положении, обеспечивая подачу топлива и воздуха в цилиндр, и закрытие клапанов, когда поршень движется к верхней части цилиндра, воспламеняя топливо.

   Если в вашем автомобиле установлен ремень ГРМ, важно менять его с периодичностью, установленной производителем вашего автомобиля. Выход из строя ремня ГРМ может привести к серьезному повреждению двигателя, поскольку компоненты двигателя, которые не должны соприкасаться друг с другом, делают это с большой силой.

   Топливная форсунка

   В старых автомобилях с бензиновыми двигателями использовались карбюраторы. Когда ваша правая нога нажимала на педаль газа, дроссельная заслонка открывалась, позволяя воздуху проходить через карбюратор.

   Когда воздух проходит через карбюратор, проходит и топливо. Воздух «утащил» за собой топливо из топливной емкости карбюратора, называемой «поплавковой чашей».

   Это стало возможным благодаря причудливой физике или, точнее, принципу Бернулли, который сделал воздух и топливо относительно пропорциональными.

   Затем топливно-воздушная смесь поступала во впускной коллектор и к впускным клапанам, где в цилиндре происходило сгорание.

   Сегодня используется топливная форсунка, которая обеспечивает более точное количество топлива через форсунку. Существуют также различные типы топливных форсунок, в основном определяемые внешним смесеобразованием и внутренним смесеобразованием.

   В целом, как следует из названия, топливо с внешним смесеобразованием смешивается перед поступлением в камеру сгорания. Внутреннее смесеобразование обычно впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания.

   Современные автомобили оснащены различными типами датчиков и другой электроники, которые обеспечивают удовлетворительное соотношение воздух-топливо с помощью системы впрыска топлива.

   Выпускной коллектор

   После сгорания топлива выхлопные газы должны выходить из камеры сгорания. Это происходит, когда поршень движется вверх, а выпускной клапан открыт.

   Может показаться, что это очень простой процесс. По сравнению с другими компонентами и системами в двигателе, это так. Тем не менее, за этими системами также стоит много инженерных разработок.

   Для простоты мы не будем вдаваться в подробности. Если вы хотите узнать больше о выпускном коллекторе и его конструкции, в Википедии есть отличная и краткая статья об этом.

   Стоит отметить, что через выпускной коллектор также проходит несгоревшее топливо. Датчик кислорода установлен в коллекторе, обеспечивая обратную связь с системой топливных форсунок, если соотношение топлива и воздуха слишком богатое или бедное.

   Двигатели для гибридных автомобилей

   К настоящему моменту вы должны иметь общее представление о том, как работает автомобильный двигатель. До сих пор были описаны в основном автомобили с бензиновыми и дизельными двигателями, но есть и более сложный тип автомобиля: 9-цилиндровый.0127 двигатель гибридного автомобиля .

   Гибрид — это нечто, созданное путем объединения двух разных элементов. В автомобильном мире гибридное транспортное средство обычно означает, что автомобиль работает на двух типах энергии: электрическая и бензиновая.

   Как правило, существует три типа гибридных транспортных средств:

   • Полный гибрид
   • Мягкий гибрид
   • Подключаемые гибриды

   Эти типы делятся в зависимости от степени гибридизации.

   A полный гибрид может работать как от двигателя, так и от аккумуляторов, или от каждого из них по отдельности.

   Автомобиль с мягким гибридом не имеет электродвигателя или генератора, которые могли бы питать автомобиль сами по себе.

   Мягкие гибриды используют электродвигатель, который также заменяет традиционный генератор переменного тока. Электродвигатель помогает автомобилю и экономит топливо, например, отключая двигатель внутреннего сгорания при движении накатом, стоянке или торможении.

   Он также может помогать двигателю внутреннего сгорания при ускорении, а некоторые также поддерживают рекуперативное торможение.

   При активном рекуперативном торможении кинетическая энергия, генерируемая вращением колес, накапливается в виде электричества. В некотором смысле это очень похоже на генератор переменного тока, который производит электричество. Однако вместо кинетической мощности коленчатого вала эта энергия исходит от колес.

   Подключаемый гибрид подобен полному гибриду. Разница заключается в размере батареи, так как подключаемый гибрид намного больше. Вам также нужно подключить автомобиль к сети, чтобы полностью зарядить его, отсюда и название подключаемого гибрида.

   Как работает двигатель гибридного автомобиля?

   Приведенные выше классификации определяются мощностью электродвигателя. В следующих разделах будут обсуждаться различные типы гибридной реализации в дизайне.

   Мы рассмотрим три типа гибридных конструкций. Это:

   • Параллельный гибрид
   • Серийный гибрид
   • Последовательно-параллельный гибрид

   Параллельный гибрид

   Представьте себе автомобильный двигатель, производящий мощность и передающий эту мощность на ось, которая, в свою очередь, передает эту мощность на колеса. На другом конце у вас есть электрический двигатель, передающий свою мощность на ту же ось.

   Это основной принцип параллельного гибрида. И двигатель внутреннего сгорания, и электродвигатель передают мощность на одну и ту же ось. В большинстве случаев электродвигатель находится между двигателем и коробкой передач.

   Серия

   Гибрид

   Возможно, вы слышали об «электромобилях с увеличенным запасом хода». Это гибриды, в которых используются как электродвигатели, так и двигатель внутреннего сгорания.

   Ключевым моментом серийных гибридов является то, что двигатель никак не связан с колесами. Вместо этого двигатель подключен к генератору, который снабжает электричеством электродвигатель.

   Двигатель внутреннего сгорания включается, когда в аккумуляторе больше нет заряда, напрямую питая электродвигатель. Его также можно использовать для зарядки аккумулятора.

   Последовательно-параллельный гибрид

   Как следует из названия, последовательно-параллельный гибрид сочетает в себе конструкцию параллельного гибрида и последовательного гибрида.

   Другими словами, двигатель внутреннего сгорания обеспечивает мощность как для колес, так и для генератора.

   Как работают электромобили?

   Полностью электрические автомобили не имеют двигателя. С точки зрения компонентов, они имеют гораздо более простую конструкцию без генераторов, выхлопных систем, впрыска топлива, цилиндров и так далее.

   Из-за отсутствия большого двигателя многие электромобили, помимо багажника, обладают передним багажником, иногда называемым «франком». Это может пригодиться, так как обеспечивает больше места для хранения в автомобиле.

   Вместо двигателя применяют один или несколько электродвигателей. Расположение двигателя зависит от модели автомобиля. У некоторых он исключительно на передней оси, а у других есть сдвоенные двигатели для передней и задней оси.

   В некоторых высококлассных электрических спортивных автомобилях каждое колесо оснащено мотором. Какой бы ни была цена, электромобили работают очень похожим образом.

   Всеэлектрический автомобиль состоит из нескольких компонентов, в том числе:

   • Батарея
   • Электрический двигатель тяги
   • Тепловая система
   • Порт заряда
   • DC/DC Converter
   • Power Electronics Controler
   • Трактивный аккумулятор
   • Dransssion
   .

   Компонентов не так уж и много, и они не нуждаются в традиционной смазке маслом, выхлопной системе и т.п. Благодаря этому электромобили намного проще в обслуживании и ремонте, чем традиционные автомобили с двигателем внутреннего сгорания.

   Из магазина в мир

   Существуют специальные зарядные устройства для электромобилей. Однако большинство электромобилей поддерживают зарядку от обычной домашней розетки.

   Каким образом электричество из вашего дома позволяет вашей машине ездить по всему миру (пока есть электричество)?

   Давайте посмотрим на различные компоненты электромобиля:

   Зарядный порт

   Первый шаг — зарядить автомобиль, подключив зарядное устройство к зарядному порту. Переменный ток (AC) проходит через бортовое зарядное устройство, которое преобразует его в постоянный ток (DC), который затем сохраняется в блоке тяговых аккумуляторов.

   Преобразователь постоянного/постоянного тока

   Мощность постоянного тока высокого напряжения, хранящаяся в блоке тяговых аккумуляторов, слишком велика для использования аксессуарами автомобиля. Чтобы решить эту проблему, преобразователь постоянного тока в постоянный преобразует его в низковольтный постоянный ток, который может питать аксессуары автомобиля.

   Аккумулятор хранит и обеспечивает электроэнергией те же аксессуары.

   Тяговый электродвигатель

   Электродвигатель — это то, что заставляет колеса вращаться и поддерживает движение автомобиля. Питание осуществляется от тяговой батареи.

   Тяговая батарея

   Тяговая батарея — это батарея, обеспечивающая питание автомобиля. Как правило, это литий-ионные литий-полимерные батареи. Из-за больших габаритов аккумулятор расположен в нижней части автомобиля.

   Контроллер силовой электроники

   Контроллер силовой электроники является мозгом электрических процессов. Он определяет скорость электродвигателя, энергию, отдаваемую аккумулятору, и многое другое.

   Трансмиссия

   Трансмиссия передает мощность от электродвигателя на колеса. В отличие от традиционных двигателей внутреннего сгорания, трансмиссия большинства электромобилей имеет только одну передачу.

   Тепловая система

   Тепловая система охлаждает всю систему.

   No related posts.