Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) это

 
17.10.2022

Что такое ДВС в автомобиле и как он работает

ДВС или двигатель внутреннего сгорания — это один из основных агрегатов в любом современном автомобиле. Благодаря этому узлу машина получает возможность перемещаться в пространстве: мотор преобразует движения поршня во вращение коленвала. Заметим, что силовой агрегат устанавливается не только в авто, но и мототехнике, судах, тепловозах, самолетах и многих других типах транспортных средств. Кроме того, мотором оснащаются различные инструменты и определенные виды оборудования.

Кто и когда изобрел первый двигатель внутреннего сгорания

Вопрос о том, кто придумал двигатель внутреннего сгорания, остается открытым. Причина в том, что в его текущем виде механизм появлялся постепенно. Наибольший вклад внесли такие изобретатели:

• Джон Барбер — изобрел газовую турбину в 1791 году.

• Этьен Ленуар — придумал газовый “двигатель Ленуара” в 1860 году. Это был первый ДВС, который выпускался серийно.

• Николаус Отто — разработал двигатель с искровым зажиганием в 1861 году.

• Джордж Брайтон — запатентовал в 1872 году двухтактный, двухцилиндровый ДВС.

Таким образом нельзя точно сказать, кто придумал ДВС, так как в проектировании и разработке этого механизма принимали участие множество изобретателей. Отдельного упоминания заслуживает Филипп Лебон. Он внес большой вклад в изобретение ДВС, когда открыл в 1799 году светильный газ и предложил использовать его в качестве топлива для двигателей. На то время идея так и не нашла практического применения, однако наработки Лебона использовали многие другие изобретатели в своих последующих работах.

Считается, что первым, кто изобрел ДВС, является Этьен Ленуар. Он сконструировал мотор мощностью всего 12 л.с., который работал на смеси воздуха со светильным газом. Коэффициент полезного действия (КПД) у механизма не превышал 4,65%, однако он все равно получил определенное распространение и применялся в качестве лодочного мотора.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Заметим, что устройство ДВС может отличаться, так как существует множество типов силовых агрегатов. Наиболее известной сегодня является поршневая разновидность. Именно такие механизмы устанавливаются в большинстве машин. Кроме того, встречаются и другие типы двигателей внутреннего сгорания — это менее распространенные газотурбинный и роторно-поршневой.

Для примера рассмотрим устройство поршневого мотора. Его основной частью является корпус. В него входят блок цилиндров и головка, а также два механизма:

Разобравшись, как устроен двигатель внутреннего сгорания, взглянем на основные системы узла:

• Впускная — подает воздух внутрь мотора.

• Выпускная — очищает и выводит выхлопные газы в атмосферу.

• Топливная — подает горючее в силовую установку.

• Впрыска — является частью топливной системы. Участвует в образовании горючей смеси.

• Смазки — отвечает за своевременную обработку трущихся комплектующих моторным маслом.

• Охлаждения — система двигателя внутреннего сгорания, которая способствует отведению тепла от наиболее горячих частей агрегата.

• Зажигания — поджигает смесь, образующуюся внутри камеры сгорания.

• Управления двигателем — отвечает за электронное руководство всеми процессами в силовой установке.

Как работает двигатель внутреннего сгорания

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания заключается в эффекте термического расширения:

• Внутри мотора сгорает топливо.

• Происходит тепловое расширение, которое воздействует на поршень агрегата.

• Этот компонент приходит в движение, за счет чего начинает вращаться коленчатый вал. Это обеспечивает работу всего узла.

За один цикл коленвал оборачивается два раза, а сам процесс включает несколько тактов. Чтобы понять, как работает ДВС, рассмотрим каждый из них:

• Впуск — сначала во впускном коллекторе происходит смесеобразование. Затем вещество поступает в камеру сгорания через открывшиеся клапаны.

• Сжатие — смесь сжимается в цилиндре.

• Рабочий ход — происходит воспламенение, вследствие которого внутри агрегата образуется очень много газов. Они давят на поршень и перемещают его. За счет передачи механического усилия происходит вращательное движение коленвала.

• Выпуск — отработавшие газы выводятся в атмосферу через клапаны. Предварительно они очищаются и охлаждаются в выпускной системе.

Учитывая принцип работы ДВС, КПД у моторов находится на уровне 40%. Это обусловлено тем, что когда один цилиндр выполняет рабочий ход, другие отвечают за оставшиеся такты. Это связано с особенностями конструкции узла: если бы рабочие циклы выполнялись одновременно, силовой агрегат не смог бы функционировать равномерно.

Где используются двигатели внутреннего сгорания

Узнав, как работает бензиновый двигатель внутреннего сгорания, специалисты начали применять его в качестве основного узла во всевозможных видах транспортных средств. Сегодня этот механизм применяется не только в легковых и грузовых автомобилях, но и в мопедах, квадроциклах, лодках, судах, теплоходах, вертолетах и многих других.

Заметим, что моторы также используются в различных бензоинструментах: бензопилах, газонокосилках, триммерах, угловых шлифмашинках и так далее. Отдельного упоминания заслуживает тот факт, что ДВС нашли широкое применение в автономных и передвижных электростанциях, генераторах, компрессорах и ином оборудовании.

Сегодня значительно расширился перечень того, какие есть виды двигателей внутреннего сгорания. Выделим наиболее распространенные и часто встречающиеся из них:

• Поршневые — самые распространенные механизмы. Принцип их функционирования мы описали выше.

• Карбюраторные — перед подачей в цилиндры горючая смесь образуется непосредственно в карбюраторе.

• Инжекторные — горючее впрыскивается в коллектор через форсунки.

• Дизельные — в отличие от бензиновых ДВС, смесь воспламеняется за счет высокой температуры. То есть в таких агрегатах не применяются свечи зажигания.

• Роторные — энергия трансформируется за счет вращения ротора газами.

• Газотурбинные — газовая турбина приводит в действие нагнетатель. Этот узел сжимает воздух непосредственно перед воспламенением смеси.

Строение двигателя внутреннего сгорания: преимущества узла

Если не рассматривать конструктивные особенности каждого силового агрегата отдельно, все механизмы характеризуются рядом преимуществ. Именно они определяют широчайшее применение этих узлов:

• автономность;

• сравнительно невысокая стоимость;

• многотопливность — существуют механизмы, работающие на бензине, дизеле и газе;

• высокая степень надежности узла;

• неприхотливость в работе;

• относительная простота обслуживания.

Наиболее важный вопрос — какая температура в двигателе внутреннего сгорания, так как любой мотор уязвим к перегреву. Из-за неправильного охлаждения узел не будет правильно функционировать, может в любой момент выйти из строя. Чтобы этого не произошло, нужно своевременно ремонтировать ДВС.

Если речь про автомобили, вы всегда можете записаться на обслуживание в наш автосервис: механики Oiler проверят двигатель и починят его, если это потребуется. Записаться на обслуживание можно на нашем сайте или по контактным телефонам.

Была ли полезна эта статья:  Комментарии

Похожие статьи

Двигатель внутреннего сгорания это вчерашний день

Почему пришло то время, когда двигателю внутреннего сгорания надо уйти.

Это удивительно, что люди уже более 100 лет используют огонь, металл, бензин и масло для того, чтобы автотехнические устройства и естественно машины приходили в движение. И это в то время, когда у каждого из нас есть электронная техника, мобильные телефоны ни чем не уступающие по мощности компьютерам. Наши смартфоны могут уже распознавать лица, отпечатки пальцев и даже измерять сердечный ритм. У нас также появились технологии и высокотехнологичные объекты которые умеют разбивать друг об друга протоны и которые позволяют научно изучить их обломки раскрывая таким образом для нас тайны нашей Вселенной. Мы сегодня к примеру, можем посадить зонд на комету или отправить спутник за пределы нашей Солнечной системы. И так можно продолжать перечислять достижения человека до бесконечности… Так почему же в наш век технологической революции мир до сих пор пользуется устаревшими по своему образу двигателями внутреннего сгорания? Интересный вопрос, не правда ли друзья?

Смотрите также: ДВС это прошлое или будущее?

Несмотря на все наши достижения в области науки и техники двигатель внутреннего сгорания фактически остается основным источником движения всего автотранспорта на планете. И это с учетом того, что этот силовой агрегат был придуман человеком более ста лет тому назад.

Примечательно, что на фоне других и более современных изобретений двигатель внутреннего сгорания (ДВС) выглядит очень примитивно. Как и сто лет назад этот ДВС работает за счет впрыска топлива, за счет его сжатия, а также из-за воспламенения и ударной волны, которая образуется из-за сгорания топлива.

Давайте проанализируем, как все это работает в автомобиле с обычным двигателем.

Итак. Вы вставляете ключ в замок зажигания и поворачиваете его, чтобы запустить изначально стартер. В итоге стартер начинает двигать поршни в двигателе вверх и вниз. Далее начинает работать топливный насос подавая топливо в камеру сгорания двигателя.

Вместе с ним начинают работать водяной насос, масляный насос и клапана двигателя, которые начинают свой гармоничный танец, чтобы подавать топливо в камеру сгорания двигателя каждую секунду. В конечном итоге двигатель начинает свою ритмичную работу, где все его компоненты начинают вращаться и смазываться большим количеством масла.

Согласитесь, что этот процесс относится к очень расточительной операции. Ведь для работы двигателя задействовано множество вспомогательного оборудования, которое практически расходует 75% энергии двигателя впустую. К тому же огромное количество вспомогательных компонентов ДВС быстро выходят из строя из-за постоянной высокой нагрузки.

Но, несмотря на все это нельзя сказать, что двигатель внутреннего сгорания изначально был основан и построен на глупой идее. Нет конечно. ДВС служит нам верой и правдой вот уже более 100 лет и фактически изменил наш с вами мир до неузнаваемости. Но это не означает, что этот удивительный мотор должен служить нам еще столько же, следующие 100 лет. Для того времени когда появился первый ДВС, это был безусловно прорыв, что соответствовало тем технологиям, что господствовали в ту эпоху.

Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

Но сегодня все изменилось и теперь двигатели внутреннего сгорания просто не вписывается в этот самый мир, который нас окружает.

Вы посмотрите повнимательней друзья на современные автомобили. Они по факту стали выглядеть как те автотранспортные средства, которые мы с вами видели уже ни раз в фантастических фильмах и ознакамливались в футуристических рассказах. Новые современные автомобили имеют удивительный дизайн, и все благодаря новым технологиям конструкции и достижениям в аэродинамике.

Современные автомобили сегодня могут обмениваться информацией со спутниками, автоматически брать на себя управление автомобилем, предупреждать нас об опасностях на дороге, а также экстренно тормозить чтобы избежать опасности, выходить во всемирную сеть Интернет и многое чего другое.

Но несмотря на современную высокотехнологичность под капотом у современных автомобилей чаще всего по-прежнему устанавливаются двигатели внутреннего сгорания, которые являются по современным понятиям пережитками прошлого. Это в наши дни выглядит точно также, как если бы iPhone 7 оснащался поворотным диском для набора номера абонента.

В наши дни, т.е. в 21 веке двигатель внутреннего сгорания действительно выглядит каким-то устаревшим. Особенно сама его технология получения необходимой энергии, которая образуется путем сжигания материала (топлива), от которого образуются отходы в виде газа. И этот вредный газ мы с вами возвращаем обратно в природу, нанося непоправимый вред всей нашей планете.

Хочу сразу обозначить следующее, что я не принадлежу к кругу сумасшедших экологов, которые часами на пролет разглагольствуют о защите земли, атмосферы и сохранения пингвинов в Антарктиде. Таких «зеленых фанатов» в нашем мире и так без меня предостаточно. Причем здесь отмечу следующее, что таких различных ярых защитников природы (на грани фанатизма) было предостаточно еще задолго до появления паровых двигателей, не говоря уже о появлении на нашей земле ДВС. И хочу вас заверить, что подобных фондов и организаций борющихся за экологию планеты будет увеличиваться и расти в большом количестве даже в том случае, если экологии Нашей планеты больше ничего угрожать не будет.  

Но несмотря на свой нейтралитет по отношению к экологии природы, я хочу однозначно сказать о том, что двигатель внутреннего сгорания действительно себя изжил и ему не место в нашем 21 веке, ну и тем-более в нашем будущем.

И к тому же в наши дни уже появились те самые технологии, которые основываются на более простых и более эффективных способах получения энергии для движения транспорта. 

Но чтобы двигатель внутреннего сгорания ушел навсегда в прошлое необходимо, чтобы мы с вами для себя поняли, что пришло и настало время поменять наш мир, и каждый прежде всего должен начать с себя. А дело в следующем, чтобы любая технология стала на планете основной, чтобы ее использовали по всему миру, необходимо, чтобы мы с вами к ней привыкли, перестроив таким образом свои устои и привычки. Это точно также, как мы сначала долго привыкали с вами к мобильным телефонам и долгое время не могли отказаться от домашних стационарных телефонов. Затем на смену пришли смартфоны, которые долгое время тоже оставались нами незамеченными, но в итоге прочно вошли в нашу повседневную жизнь. Точно также можно сказать и о новых технологиях в мировой автопромышленности. Ведь пока с нашей стороны не появится спрос на новые источники энергии, эти новые технологии не смогут отправить двигатели внутреннего сгорания на «заслуженную пенсию». 

К нашему сожалению, в наши дни пока не стоит рассчитывать на скорое исчезновение ДВС из современных автомобилей. До того момента, как двигатели внутреннего сгорания мы с вами сможем увидеть только лишь в музее или в технической литературе в библиотеке или в Интернете, может пройти еще достаточно большое время. Дело все в том, что несмотря на устаревшую технологию получения энергии двигатели внутреннего сгорания пока еще имеют небольшой потенциал своего развития в увеличении той же мощности и в экономичности. Этим самым и пользуются современные автопроизводители. Но я со своей стороны считаю, что в настоящий момент мы наблюдаем как-раз переломный момент в истории ДВС и в скором времени люди начнут внутренне понимать, что пришло время отказаться от использования автомобилей, которые оснащены традиционными двигателями работающими на бензине и дизельном топливе. И как только это произойдет, автомобильные компании будут вынуждены в самый короткий срок перестроиться и начать массово выпускать иные автомобили без ДВС.

Поверьте друзья, совсем скоро двигатели внутреннего сгорания в качестве источника энергии для передвижения транспорта станут как лошади в начале 20 века.

На первом этапе заката двигателей ДВС уйдут самые неэффективные силовые агрегаты. На рынке на определенное время останутся только самые инновационные и экологически чистые двигатели внутреннего сгорания. Затем постепенно исчезнут и они.

Так что наше будущее связано с такими автомобилями, которые будут оснащаться двигателями работающими на альтернативных источниках энергии.

Скорее всего, совсем скоро мы с вами будем владеть автомобилями с электрическими двигателями, часть которых будет заряжаться непосредственно электроэнергией, а другая часть водородным топливом. 

Смотрите также: Как владелец компании «Хонда» доказал «General Motors», что его автомобили лучшие

Но также есть вероятность появления в мире совсем новых видов источников энергии для автотранспорта, и возможно нас ждет возрождение совсем старых и давно забытых нами технологий. Например, вполне возможно, что автомобили будущего будут оснащаться пневматическими источниками энергии или, вполне возможно, что мы с вами будем заправлять свои автомобили обычными пищевыми отходами…

В любом случае мир меняется с бешеной скоростью. Так что исчезновение ДВС в 21 веке неизбежно. Особенно в условиях изменения климата на планете, которое происходит из-за выбросов в атмосферу Земли вредных выхлопных газов автотранспортом, оснащенным двигателями внутреннего сгорания. 

Основы двигателей внутреннего сгорания.

Сумья Басак

Сумья Басак

Эксперт в предметной области — ADS/ADAS | Специалист по картографированию Сопоставление карт SD/HD | Восприятие | DSP-сигналы возможностей

Опубликовано 9 октября, 2018

+ Подписаться

В двигателях внутреннего сгорания (ДВС) рабочее тело состоит из воздуха, топливно-воздушной смеси или продуктов сгорания самой топливно-воздушной смеси. Поршневые двигатели с возвратно-поступательным движением являются, пожалуй, наиболее распространенной формой известных двигателей внутреннего сгорания. Они приводят в действие автомобили, грузовики, поезда и большинство морских судов. Они также используются во многих небольших утилитах. Они могут работать на жидком топливе, таком как бензин и дизельное топливо, или на газообразном топливе, таком как природный газ и сжиженный нефтяной газ. Двумя общими подкатегориями поршневых двигателей с возвратно-поступательным движением являются  двухтактный двигатель и четырехтактный двигатель . Примеры роторных двигателей внутреннего сгорания включают роторный двигатель Ванкеля и газовую турбину.

Общие цели проектирования и разработки всех тепловых двигателей включают: максимизацию работы (выходной мощности), минимизацию потребления энергии и уменьшение количества загрязняющих веществ, которые могут образовываться в процессе преобразования химической энергии в работу. На рис. 1 показаны основные узлы поршневых двигателей внутреннего сгорания. Конструкция магистрального двигателя является наиболее распространенной, хотя термин «магистральный двигатель» редко используется за пределами индустрии крупных двигателей. Конструкция крейцкопфа в настоящее время используется только в больших тихоходных двухтактных двигателях. Впускные и выпускные клапаны для простоты опущены, однако стоит отметить, что в некоторых конструкциях двухтактных двигателей вместо клапанов используются впускные и выпускные каналы.

Традиционно системы с искровым зажиганием (SI) характеризуются предварительно смешанным зарядом (т. е. топливо и воздух смешиваются перед зажиганием) и внешним источником воспламенения, таким как свеча зажигания. Предварительное смешение может происходить во впускном коллекторе или в цилиндре. Хотя предварительно смешанный заряд имеет относительно однородное пространственное распределение воздуха и топлива в большинстве применений, это распределение также может быть неоднородным.

Обычные дизельные двигатели или двигатели с воспламенением от сжатия (CI) характеризуются впрыском топлива непосредственно в цилиндр примерно в то время, когда требуется зажигание. В результате заряд воздуха и топлива в этих двигателях очень неоднороден: одни регионы чрезмерно обогащены, а другие — обеднены. Между этими крайностями будет существовать смесь топлива и воздуха в различных пропорциях. При впрыске топливо испаряется в этой высокотемпературной среде и смешивается с горячим окружающим воздухом в камере сгорания. Температура испаряемого топлива достигает температуры самовоспламенения и самовоспламеняется, чтобы начать процесс горения.

• Принцип и разработка автомобильных радарных датчиков FMCW в Matlab
  

  22 апр. 2020 г.
  

• Встреча двух прекрасных душ.

  
  

  27 января 2020 г.
  

• Дизайн системы управления Адаптивный круиз-контроллер (ACC)
  

  8 февраля 2019 г.
  

• Модель Simulink QSS для трансмиссии электрического и гибридного автомобиля.
  

  14 марта 2018 г.
  

• Отслеживание помощи водителю на основе зрения (VB-DAS) с использованием алгоритма Camshift.
  

  28 августа 2017 г.
  

• Разработка Android TV на Exynos5
  

  30 апр.

  2017 г.
  

• Linux FrameBuffer — это все, что вам нужно.
  

  18 мая 2016 г.
  

• Использование SDK для создания программного обеспечения для Yocto
  

  9 января 2016 г.
  

• Портирование U-Boot на новую архитектуру-II.
  

  12 октября 2015 г.
  

• Загрузчики-I
  

  11 октября 2015 г.

  
  

Другие также смотрели

Исследуйте темы

Как на самом деле работает двигатель внутреннего сгорания?

Каждый год около 222 миллионов человек в США ездят на самых разных транспортных средствах. Почти все эти автомобили оснащены двигателем внутреннего сгорания. Однако недавний опрос, проведенный AA, показал, что только 10% водителей могут в общих чертах описать, как работает двигатель внутреннего сгорания.

Если вы только сейчас осознали, что не входите в эти 10%, не волнуйтесь, мы собрали краткое описание удивительного процесса, который использует ваша машина для движения.

Основы

Горение, также известное как горение, представляет собой основной химический процесс высвобождения энергии из топливно-воздушной смеси. В двигателе внутреннего сгорания воспламенение и сгорание топлива происходят внутри самого двигателя.

Затем двигатель частично преобразует энергию сгорания в работу. Двигатель состоит из неподвижного цилиндра и подвижного поршня. Расширяющиеся газы сгорания толкают поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал. В конечном счете, через систему шестерен в трансмиссии это движение приводит в движение колеса автомобиля.

Различные типы двигателей внутреннего сгорания

Двумя наиболее распространенными типами двигателей внутреннего сгорания являются бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия. Эти двигатели специально разработаны для работы как с бензином, так и с дизельным топливом, поэтому использование неподходящего топлива в вашем автомобиле может привести к значительному повреждению двигателя.

В двигателе с искровым зажиганием топливо смешивается с воздухом и затем подается в цилиндр в процессе впуска. После того, как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее, вызывая сгорание. Расширение продуктов сгорания толкает поршень во время рабочего такта.

В дизельном двигателе только воздух всасывается в двигатель и затем сжимается. Затем дизельные двигатели распыляют топливо в горячий сжатый воздух с подходящей, отмеренной скоростью, вызывая его воспламенение.

Большинство двигателей внутреннего сгорания являются четырехтактными двигателями, что означает, что для завершения цикла необходимо четыре хода поршня. Цикл двигателя состоит из четырех отдельных процессов. Это впуск, сжатие, сгорание и рабочий ход, а также выпуск.

Разработка двигателя внутреннего сгорания

Вместо одной существенной разработки двигатель внутреннего сгорания появился благодаря серии постепенных изменений установленных патентов. Первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания был создан Этьеном Ленуаром примерно в 1860 году.

Эксперименты Ленуара с электричеством привели его к разработке первого двигателя внутреннего сгорания, в котором сжигалась смесь угольного газа и воздуха, воспламеняемая системой зажигания «прыгающих искр» Румкорфа. катушка.

То, что мы могли бы считать первым современным двигателем внутреннего сгорания, было создано в 1876 году Николаусом Отто. Двигатель Отто представляет собой большой стационарный одноцилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Первоначально двигатели использовались для стационарных установок, поскольку Отто не интересовался транспортом, и в конечном итоге Готлиб Даймлер разработал их для автомобилей.

На самом деле Отто создал свой двигатель на основе коммерческого жидкостного двигателя внутреннего сгорания 1872 года, изобретенного американцем Джорджем Брайтоном.

В то время как двигатели внутреннего сгорания чаще всего ассоциируются с транспортными средствами, термин двигатель внутреннего сгорания может также применяться к пушкам, ракетам или чему-либо, что использует силу взрыва для получения энергии или импульса.

В последние годы доминирование бензина и дизельного топлива в качестве основных видов топлива для автомобильных двигателей уступило место более экологичным видам топлива, таким как биодизель, биоэтанол, водород и этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ). Многие производители автомобилей также производят гибридные автомобили, работающие на смеси традиционного топлива и электричества, или, в случае таких компаний, как Tesla, полностью электрические автомобили

Научитесь водить машину в Неваде уже сегодня!

Северо-западная школа вождения и школа дорожного движения предоставляют сообществу Лас-Вегаса живые уроки вождения и дорожного движения, проводимые опытными инструкторами. Все наши инструкторы по вождению прошли проверку биографических данных. Каждый автомобиль одобрен DMV по безопасности, и каждый член семьи Northwest стремится обеспечить отличное обучение водителей и вождению за рулем.

В Northwest вы можете рассчитывать на выдающиеся занятия как в кампусе, так и за рулем, увлекательные, наполненные фактами, занимательные и ориентированные на успех.