Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Двигателем внутреннего сгорания (ДВС) называется такой поршневой тепловой двигатель, в котором тепловая энергия, возникающая в цилиндрах при сгорании горючей смеси, преобразуется в механическую за счет воздействия на поршни газообразных продуктов сгорания, обладающих высоким давлением и температурой (до 2400° С и 8 МПа). При этом поршни, перемещаясь под давлением продуктов сгорания, приводят во вращение через кривошипно-шатунный механизм коленчатый вал двигателя, а от него — трансмиссию машины.

Принципиальная схема ДВС представлена на рис. 6.1. Из нее видно, что поршень может перемещаться в цилиндре из крайнего верхнего положения, или верхней мертвой точки (ВМТ), в крайнее нижнее положение, или до нижней мертвой точки (НМТ), на расстояние, соответствующее ходу поршня.

От НМТ поршень может перемещаться только вверх до ВМТ. Таким образом, двойной ход поршня (вниз и вверх) соответствует полному обороту вала. Значит, если обеспечить своевременное попадание в цилиндр горючей смеси, ее сжатие и сгорание, а затем удаление продуктов сгорания и новое заполнение цилиндра горючей смесью, можно добиться постоянного вращения коленчатого вала двигателя. На этом основана работа ДВС. А сама совокупность повторяющихся в определенной последовательности процессов впуска горючей смеси, ее сжатия, сгорания с последующим расширением и выпуска продуктов сгорания в атмосферу носит название рабочего цикла ДВС. Часть рабочего цикла, соответствующая перемещению поршня из одного крайнего положения в другое, называется тактом.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Если полный рабочий цикл ДВС совершается за четыре такта (4 хода поршня), т. е. за два полных обо рота коленчатого вала, то такой двигатель называется четырехтактным; если же рабочий цикл состоит из двух тактов (2 хода поршня), то двигатель считается двухтактным. На рис. 6.1 видно, что полость цилиндра сообщается с внешней средой с помощью двух отверстий, закрываемых клапанами или другим образом. Одно из отверстий является впускным и предназначено для впуска горючей смеси или воздуха, другое — выпускным и служит для выпуска продуктов сгорания. Впускное и выпускное отверстия могут либо полностью перекрываться, либо закрываться попеременно.

Когда поршень занимает крайнее верхнее положение, над ним остается свободное пространство объемом Ус, которое является так называемой камерой сгорания. При перемещении поршня в НМТ в цилиндре освобождается объем Ур, называемый рабочим, который вместе с объемом камеры сгорания Vc образует полный объем цилиндра: V„= Ус+ Vp. Таким образом, поршень, перемещаясь в обратном направлении от НМТ до ВМТ, изменяет объем цилиндра с V„ до VQ, т. е. многократно сжимает газообразные вещества. Поэтому отношение полного объема цилиндра V„ к объему камеры сгорания VQ показывает так называемую степень сжатия в цилиндре е= Vn/Vc, т. е. величину сжатия горючей смеси в момент ее воспламенения. Эта величина зависит от конструкции ДВС. Так, у дизельных двигателей она достигает величины 14…22, а у карбюраторных 6… 10. Когда рабочий объем одного цилиндра Vp умножается на их число, получается рабочий объем двигателя Ул.

Рис. 6.1. Принципиальная схема ДВС

В зависимости от вида применяемого топлива ДВС могут быть дизельными (используется дизельное топливо) и карбюраторными (топливом являются бензин, газ). На автогрейдерах основными двигателями являются многоцилиндровые четырехтактные дизельные двигатели, в качестве пусковых на них используются одноцилиндровые двухтактные бензиновые двигатели. В общем, принципы работы дизельных и карбюраторных двигателей подобны. Основное отличие состоит в том, что в карбюраторных двигателях для воспламенения рабочей смеси (смеси паров топлива, воздуха, остаточных газов) в цилиндрах используется специальная электрическая система зажигания, а на дизельных двигателях — воспламенение топлива, впрыскиваемого под высоким давлением в камеру сгорания, происходит от высокой температуры воздуха, превышающей температуру вспышки смеси топлива и воздуха, сжатого в камере сгорания поршнем. Кроме того, в дизельных двигателях вначале цилиндры наполняются воздухом, а не горючей смесью (смесь мелкораспыленного жидкого или газообразного топлива с воздухом), как у карбюраторных, и сжимается воздух, а не горючая смесь (поэтому-то степень сжатия, температура и давление в цилиндрах у дизельных двигателей выше, чем у карбюраторных). В связи с этим для дизельных двигателей требуется специальная система впрыска топлива под давлением, в то время как у карбюраторных двигателей горючая смесь поступает за счет разрежения, создаваемого поршнями.

Принцип работы четырехтактного дизельного двигателя. Первый такт — впуск воздуха (рис. 6.2, а) производится при движении поршня от ВМТ до НМТ за счет создаваемого в цилиндре разрежения через открытый впускной клапан, который открывается с опережением до прихода поршня в ВМТ и закрывается с запаздыванием после достижения поршнем НМТ.

Рис. 6.2. Принцип работы четырехтактного дизельного двигателя: а — первый такт — впуск воздуха; 6 — второй такт — сжатие воздуха; в — третий такт — рабочий ход; 4— четвертый такт — выпуск отработавших газов; 1 — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — поршень; 4 — впускной клапан; 5 — форсунка; 6 — выпускной клапан; 7 — цилиндр

Второй такт — сжатие воздуха (рис. 6.2,6) происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ при закрытых впускном и выпускном клапанах. В конце сжатия давление воздуха достигает 3…4 МПа при температуре выше 500° С. В момент, когда поршень несколько не доходит до ВМТ, с помощью форсунки производится впрыск топлива под давлением 20…40 МПа. В нагретом воздухе распыленное топливо самовоспламеняется и сгорает.

Третий такт — рабочий ход (рис. 6.2,в) происходит при заканчивающемся сгорании топлива и расширении продуктов сгорания, сопровождающемся перемещением поршня от ВМТ к НМТ. С целью лучшей последующей очистки полости цилиндра от отработавших газов выпускной клапан открывается до момента подхода поршня в НМТ.

Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 6.2, г) производится при движении поршня от НМТ к ВМТ, когда выпускной клапан открыт. После этого рабочий цикл двигателя повторяется.

Принцип работы двухтактного карбюраторного двигателя. В отличие от дизельного двигателя для образования горючей смеси в нем использован карбюратор, а система зажигания со свечой, вставленной в головку цилиндра, служит для зажигания горючей смеси (рис. 6.3). В отличие от четырехтактного карбюраторного двигателя в двухтактном двигателе с кривошип- но-камерной продувкой отсутствуют клапаны, а впускное и выпускное отверстия перекрываются самим поршнем. Кроме того, имеется продувочное отверстие и для подачи горючей смеси от карбюратора в цилиндр используется герметичный картер двигателя.

В одном такте двухтактного двигателя сосредоточены не один, а два описанных выше процесса.

Первый такт — рабочий ход поршня (рис. 6.3, а, б) начинается, когда поршень, перекрыв выпускное и продувочное отверстия и открыв впускное отверстие, подходит к ВМТ. Тогда срабатывает свеча, искра от которой воспламеняет сжатую рабочую смесь, в камере сгорания резко повышается температура и давление (до 2,5 МПа). Поршень, под давлением перемещаясь вниз, сначала закрывает впускное отверстие и начинает сжимать рабочую смесь в картере 8 двигателя, а затем открывает выпускное отверстие 2 и продувочное, через которые под давлением (0,1 МПа) рабочей смеси из картера производится удаление отработавших газов и продувка рабочей полости цилиндра. При этом отражатель, установленный на головке поршня, направляет рабочую смесь по всей полости цилиндра, способствуя его очистке от продуктов сгорания. Когда поршень достигает НМТ, начинается его движение вверх.

Рис. 6.3. Принцип работы двухтактного карбюраторного двигателя: а — начало рабочего хода поршня; б—конец рабочего хода поршня; 1 — впускное отверстие; 2 — выпускное отверстие; 3 — шатун; 4 — цилиндр; 5 — поршень; 6 — свеча; 7 — продувочное отверстие; 8 — картер; 9—коленчатый вал; 10—карбюратор

Второй такт — сжатие рабочей смеси начинается с продолжающегося удаления отработавших газов и впуска в надпоршневое пространство рабочей смеси. По мере движения поршня вверх сначала перекрывается продувочное отверстие, а затем и выпускное, после чего рабочая смесь сжимается в течение всего движения поршня до ВМТ. В тот момент, когда нижний край поршня открывает впускное отверстие, начинается впуск горючей смеси в полость картера (в подпоршневое пространство). Затем рабочий цикл повторяется.

Принцип и особенности работы поршневых ДВС определили наличие у них следующих основных механизмов и систем: кривошипно-шатунный механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня под воздействием давления газов во вращательное движение коленчатого вала; механизм газораспределения, предназначенный для своевременного наполнения цилиндров горючей смесью или воздухом и выпуска отработавших газов в атмосферу; система смазки, предназначенная для очистки и подачи к трущимся сопряженным поверхностям двигателя необходимого для смазки и охлаждения этих поверхностей количества масла; система охлаждения, служащая для охлаждения всех нагреваемых деталей двигателя путем отвода от них тепла; система питания, предназначенная для подачи в цилиндры дозированного количества топлива или горючей смеси в распыленном состоянии; система зажигания (у карбюраторных двигателей), служащая для принудительного воспламенения рабочей смеси в цилиндрах; система пуска, предназначенная для быстрого и уверенного запуска двигателя при любых температурных условиях.

Работу ДВС характеризует такой параметр, как эффективная мощность N3, являющаяся мощностью, снимаемой с коленчатого вала двигателя для производства полезной работы. Мощность указана в паспорте на двигатель. Кроме того, в паспорте дается и регуляторная характеристика двигателя, т. е. зависимости мощности и крутящего момента на валу двигателя от частоты его вращения.

что это такое? Двигатель внутреннего сгорания: характеристики, схема

Не будет преувеличением сказать, что большинство самодвижущихся устройств сегодня оснащены двигателями внутреннего сгорания разнообразных конструкций, использующими различные принципиальные схемы работы. Во всяком случае, если говорить об автомобильном транспорте. В данной статье мы рассмотрим более подробно ДВС. Что это такое, как работает данный агрегат, в чем его плюсы и минусы, вы узнаете, прочитав ее.

Принцип работы двигателей внутреннего сгорания

Главный принцип работы ДВС основан на том, что топливо (твердое, жидкое или газообразное) сгорает в специально выделенном рабочем объеме внутри самого агрегата, преобразуя тепловую энергию в механическую.

Рабочая смесь, поступающая в цилиндры такого двигателя, подвергается сжатию. После ее воспламенения при помощи специальных устройств возникает избыточное давление газов, заставляющих поршни цилиндров возвращаться в исходное положение. Так создается постоянный рабочий цикл, преобразующий при помощи специальных механизмов кинетическую энергию в крутящий момент.

На сегодняшний день устройство ДВС может иметь три основных вида:

• двухтактный двигатель, часто называемый легким;
• четырехтактный силовой агрегат, позволяющий добиться более высоких показателей мощности и значений КПД;
• газотурбинные установки, обладающие повышенными мощностными характеристиками.

Помимо этого существуют и другие модификации основных схем, позволяющие улучшить те или иные свойства силовых установок данного вида.

Преимущества двигателей внутреннего сгорания

В отличие от силовых агрегатов, предусматривающих наличие внешних камер, ДВС обладает значительными преимуществами. Главными из них являются:

• гораздо более компактные размеры;
• более высокие показатели мощности;
• оптимальные значения КПД.

Необходимо заметить, говоря о ДВС, что это такое устройство, которое в подавляющем большинстве случаев позволяет использовать различные виды топлива. Это может быть бензин, дизельное топливо, природный или сжиженный газ, керосин и даже обычная древесина.

Такой универсализм принес данной принципиальной схеме двигателя заслуженную популярность, повсеместное распространение и поистине мировое лидерство.

Краткий исторический экскурс

Принято считать, что двигатель внутреннего сгорания ведет отсчет своей истории с момента создания французом де Ривасом в 1807 году поршневого агрегата, использовавшего в качестве топлива водород в газообразном агрегатном состоянии. И хотя с тех пор устройство ДВС подверглось значительным изменениям и модификациям, основные идеи этого изобретения продолжают использоваться и в наши дни.

Первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания увидел свет в 1876 году в Германии. В середине 80-х годов XIX столетия в России был разработан карбюратор, позволявший дозировать подачу бензина в цилиндры мотора.

А в самом конце позапрошлого века знаменитый немецкий инженер Рудольф Дизель предложил идею воспламенения горючей смеси под давлением, что существенно повышало мощностные характеристики ДВС и показатели КПД агрегатов подобного вида, которые до этого оставляли желать много лучшего. С тех пор развитие двигателей внутреннего сгорания шло в основном по пути улучшения, модернизации и внедрения разнообразных улучшений.

Основные виды и типы ДВС

Тем не менее более чем 100-летняя история агрегатов данного вида позволила разработать несколько основных видов силовых установок с внутренним сгоранием топлива. Они отличаются между собой не только составом используемой рабочей смеси, но и конструктивными особенностями.

Бензиновые двигатели

Как явствует из названия, агрегаты данной группы используют в качестве топлива различные виды бензина.

В свою очередь, такие силовые установки принято подразделять на две большие группы:

• Карбюраторные. В таких устройствах топливная смесь перед поступлением в цилиндры обогащается воздушными массами в специальном устройстве (карбюраторе). После чего происходит ее воспламенение при помощи электрической искры. Среди наиболее ярких представителей данного типа можно назвать модели ВАЗ, ДВС которых очень долгое время был исключительно карбюраторного типа.
• Инжекторные. Это более сложная система, в которой впрыск топлива в цилиндры осуществляется посредством специального коллектора и форсунок. Он может происходить как механическим способом, так и посредством специального электронного устройства. Наиболее продуктивными считаются системы прямого непосредственного впрыска «Коммон Рейл». Устанавливаются почти на все современные автомобили.

Инжекторные бензиновые двигатели принято считать более экономичными и обеспечивающими более высокий КПД. Однако стоимость таких агрегатов намного выше, а обслуживание и эксплуатация – заметно сложнее.

Дизельные двигатели

На заре существования агрегатов подобного вида очень часто можно было слышать шутку о ДВС, что это такое устройство, которое ест бензин, как лошадь, а движется намного медленнее. С изобретением дизельного двигателя эта шутка частично потеряла свою актуальность. Главным образом потому, что дизель способен работать на топливе гораздо более низкого качества. А значит, и на гораздо более дешевом, нежели бензин.

Главным принципиальным отличием дизельного двигателя внутреннего сгорания является отсутствие принудительного воспламенения топливной смеси. Солярка впрыскивается в цилиндры специальными форсунками, а отдельные капли топлива воспламеняются из-за силы давления поршня. Наряду с преимуществами дизельный двигатель обладает и целым рядом недостатков. Среди них можно выделить следующие:

• гораздо меньшая мощность по сравнению с бензиновыми силовыми установками;
• большими габаритами и весовыми характеристиками;
• сложностями с запуском при экстремальных погодных и климатических условиях;
• недостаточной тяговитостью и склонностью к неоправданным потерям мощности, особенно на сравнительно высоких оборотах.

Кроме того, ремонт ДВС дизельного типа, как правило, гораздо более сложен и затратен, нежели регулировка или восстановление работоспособности бензинового агрегата.

Газовые двигатели

Несмотря на дешевизну природного газа, используемого в качестве топлива, устройство ДВС, работающих на газе, несоизмеримо сложнее, что ведет к существенному удорожанию агрегата в целом, его монтажа и эксплуатации в частности.

На силовых установках подобного типа сжиженный или природный газ поступает в цилиндры через систему специальных редукторов, коллекторов и форсунок. Воспламенение топливной смеси происходит так же, как и в карбюраторных бензиновых установках, – при помощи электрической искры, исходящей от свечи зажигания.

Комбинированные типы двигателей внутреннего сгорания

Мало кто знает о комбинированных системах ДВС. Что это такое и где применяется?

Речь идет, конечно же, не о современных гибридных автомобилях, способных работать как на горючем, так и от электрического мотора. Комбинированными двигателями внутреннего сгорания принято называть такие агрегаты, которые объединяют в себе элементы различных принципов топливных систем. Наиболее ярким представителем семейства таких двигателей являются газодизельные установки. В них топливная смесь поступает в блок ДВС практически так же, как и в газовых агрегатах. Но поджиг горючего производится не при помощи электроразряда от свечи, а запальной порцией солярки, как это происходит в обычном дизельном моторе.

Обслуживание и ремонт двигателей внутреннего сгорания

Несмотря на достаточно широкое разнообразие модификаций, все двигатели внутреннего сгорания имеют аналогичные принципиальные конструкции и схемы. Тем не менее, для того чтобы качественно осуществлять обслуживание и ремонт ДВС, необходимо досконально знать его устройство, понимать принципы работы и уметь определять неполадки. Для этого, безусловно, необходимо тщательно изучить конструкцию двигателей внутреннего сгорания различных типов, уяснить для себя назначение тех или иных деталей, узлов, механизмов и систем. Дело это непростое, но очень увлекательное! А главное, нужное.

Специально для пытливых умов, которые желают самостоятельно постичь все таинства и секреты практически любого транспортного средства, примерная принципиальная схема ДВС представлена на фото выше.

Итак, мы выяснили, что собой представляет данный силовой агрегат.

Аксиальные двигатели внутреннего сгорания / Хабр

Аксиальный ДВС Duke Engine

Мы привыкли к классическому дизайну двигателей внутреннего сгорания, который, по сути, существует уже целый век. Быстрое сгорание горючей смеси внутри цилиндра приводит к увеличению давления, которое толкает поршень. Тот, в свою очередь, через шатун и кривошип крутит вал.

Классический ДВС

Если мы хотим сделать двигатель помощнее, в первую очередь нужно увеличивать объём камеры сгорания. Увеличивая диаметр, мы увеличиваем вес поршней, что отрицательно сказывается на результате. Увеличивая длину, мы удлиняем и шатун, и увеличиваем весь двигатель в целом. Или же можно добавить цилиндров — что, естественно, также увеличивает результирующий объём двигателя.

С такими проблемами столкнулись инженеры ДВС для первых самолётов. Они, в конце концов, пришли к красивой схеме «звездообразного» двигателя, где поршни и цилиндры расположены по кругу относительно вала через равные углы. Такая система хорошо охлаждается потоком воздуха, но очень уж она габаритная. Поэтому поиски решений продолжались.

В 1911 году Macomber Rotary Engine Company из Лос-Анджелеса представила первый из аксиальных (осевых) ДВС. Их ещё называют «бочковыми», двигателями с качающейся (или косой) шайбой. Оригинальная схема позволяет разместить поршни и цилиндры вокруг основного вала и параллельно ему. Вращение вала происходит за счёт качающейся шайбы, на которую поочерёдно давят шатуны поршней.

У двигателя Макомбера было 7 цилиндров. Изготовитель утверждал, что двигатель был способен работать на скоростях от 150 до 1500 об/мин. При этом на 1000 об/мин он выдавал 50 л.с. Будучи изготовлен из доступных в то время материалов, он весил 100 кг и имел размеры 710×480 мм. Такой двигатель был установлен в самолёт авиатора-первопроходца Чарльза Фрэнсиса Уолша «Серебряный дротик Уолша».

Не остались в стороне и советские инженеры. В 1916-м году появился двигатель конструкции А. А. Микулина и Б. С. Стечкина, а в 1924 г — двигатель Старостина. Об этих двигателях знают, пожалуй, только любители истории авиации. Известно, что детальные испытания, проведенные в 1924 г, выявили повышенные потери на трение и большие нагрузки на отдельные элементы таких двигателей.

Двигатель Старостина из музея авиации в Монино

Гениальный и слегка безумный инженер, изобретатель, конструктор и бизнесмен Джон Захария Делореан мечтал построить новую автомобильную империю в пику существующим, и сделать совершенно уникальный «автомобиль мечты». Все мы знаем машину DMC-12, которую называют просто DeLorean. Она не только стала звездой экрана в фильме «Назад в будущее», но и отличалась уникальными решениями во всём — начиная от алюминиевого кузова на плексигласовом каркасе и заканчивая дверями «крылья чайки». К сожалению, на фоне экономического кризиса производство машины не оправдало себя. А затем Делореан долго судился по подложному делу о наркотиках.

Но мало кто знает, что Делореан хотел дополнить уникальный внешний вид машины ещё и уникальным мотором — среди найденных после его смерти чертежей были и чертежи аксиального ДВС. Судя по его письмам, он задумал такой двигатель ещё в 1954 году, а всерьёз принялся за разработку в 1979-м. В двигателе Делореана было три поршня, и они располагались равносторонним треугольником вокруг вала. Но каждый поршень был двусторонним — каждый из концов поршня должен был работать в своём цилиндре.

Чертёж из тетради Делореана

По каким-то причинам рождение двигателя не состоялось — возможно, потому, что разработка автомобиля с нуля вышло достаточно сложным предприятием. На DMC-12 устанавливали 2,8-литровый двигатель V6 совместной разработки Peugeot, Renault и Volvo мощностью 130 л. с. Пытливый читатель может изучить сканы чертежей и заметок Делореана на этой странице.

Экзотический вариант аксиального двигателя — «двигатель Требента»

Тем не менее, такие двигатели не получили широкого распространения — в большой авиации постепенно состоялся переход на турбореактивные двигатели, а в автомобилях по сию пору используется схема, в которой вал перпендикулярен цилиндрам. Интересно только, почему такая схема не прижилась в мотоциклах, где компактность пришлась бы как раз кстати. По-видимому, они не смогли предложить какой-либо существенной выгоды по сравнению с привычным нам дизайном. Сейчас такие двигатели существуют, но устанавливаются в основном в торпедах — благодаря тому, как хорошо они вписываются в цилиндр.

Вариант под названием «Цилиндрический энергетический модуль» с двусторонними поршнями. Перпендикулярные штоки в поршнях описывают синусоиду, двигаясь по волнистой поверхности

Главная отличительная черта аксиального ДВС — компактность. Кроме того, в его возможности входит изменение степени сжатия (объёма камеры сгорания) просто путём изменения угла наклона шайбы. Шайба качается на валу благодаря сферическому подшипнику.

Однако новозеландская компания Duke Engines в 2013 году представила свой современный вариант аксиального ДВС. В их агрегате пять цилиндров, но всего лишь три форсунки для впрыска топлива и — ни одного клапана. Также интересной особенностью двигателя является тот факт, что вал и шайба вращаются в противоположных направлениях.

Внутри двигателя вращаются не только шайба и вал, но и набор цилиндров с поршнями. Благодаря этому удалось избавиться от системы клапанов — движущийся цилиндр в момент зажигания просто проходит мимо отверстия, куда впрыскивается топливо и где стоит свеча зажигания. На стадии выпуска цилиндр проходит мимо выпускного отверстия для газов.

Благодаря такой системе количество необходимых свечей и форсунок получается меньшим, чем количество цилиндров. А на один оборот приходится в сумме столько же рабочих ходов поршня, как у 6-цилиндрового двигателя обычного дизайна. При этом вес аксиального двигателя на 30% меньше.

Кроме того, инженеры из Duke Engines утверждают, что и степень сжатия их двигателя превосходит обычные аналоги и составляет 15:1 для 91-го бензина (у стандартных автомобильных ДВС этот показатель равен обычно 11:1). Все эти показатели могут привести к уменьшению расхода топлива, и, как следствие — к уменьшению вредного воздействия на окружающую среду (ну или к увеличению мощности двигателя — в зависимости от ваших целей).

Сейчас компания доводит двигатели до коммерческого применения. В наш век отработанных технологий, диверсификации, экономии на масштабе и т.п. сложно представить, как можно серьёзно повлиять на индустрию. В Duke Engines, по-видимому, это тоже представляют, поэтому намереваются предлагать свои двигатели для моторных лодок, генераторов и малой авиации.

Демострация малых вибраций двигателя Duke

Компоновочные схемы поршневых двигателей внутреннего сгорания

Одной из основных характеристик, по которой классифицируют двигатели внутреннего сгорания (ДВС), является их компоновка. Определяет расположение двигателя в моторном отсеке, его габаритные размеры и ориентацию осей основных элементов (цилиндров и поршней). Выбор общей конструкции агрегата зависит от характеристик, которые он должен обеспечивать при эксплуатации. На сегодняшний день используется пять основных схем двигателей: рядный, V-образный, W-образный, оппозитный и двигатель ВР. Каждая из схем имеет свои преимущества, недостатки и область применения.

Содержание

1. Особенности конструкции рядного двигателя
2. Что представляет собой V-образный двигатель
3. В чем отличия оппозитного двигателя
4. Как работает W-образный двигатель
5. Устройство и достоинства VR-двигателя

Особенности конструкции рядного двигателя

Наиболее распространенным типом двигателя внутреннего сгорания являются рядные конструкции. Они подразумевают расположение цилиндров с поршнями в один ряд, что обеспечивает их действие на общий коленчатый вал. Основными областями применения этого типа двигателя являются легковые автомобили, а также сельскохозяйственные и коммерческие автомобили. В качестве топлива может использоваться как бензин, так и дизельное топливо. Количество цилиндров в таком двигателе может быть до двенадцати, но обычно максимум шесть.

К преимуществам использования схем онлайн-дизайна можно отнести следующие особенности:

• простота конструкции;
• равномерный износ деталей;
• бюджетный;
• простота обслуживания;
• остаток средств.

Недостатками онлайн-юнитов являются:

• большие габаритные размеры, особенно для конструкций с большим количеством цилиндров;
• большой вес двигателя;
• коленчатый вал может подвергаться большим нагрузкам из-за увеличенной длины.

Что представляет собой V-образный двигатель

С увеличением количества цилиндров в двигателе рядная компоновка стала менее удобной, в связи с чем ее заменили V-образной компоновкой, предполагающей установку цилиндров с поршнями попарно, друг напротив друга, а при угол. Последний называется углом развала и может варьироваться от 10° до 120° между осями. Количество цилиндров в таких агрегатах от шести до двенадцати, но это всегда четное число. Многие автопроизводители, благодаря V-образной схеме конструкции, смогли поэкспериментировать с количеством цилиндров, увеличив их число до двадцати четырех, но в серийном производстве таких автомобилей пока нет.

В зависимости от угла наклона достигаются определенные характеристики двигателя. Так, например, малый угол позволяет совместить в двигателе преимущества рядных и V-образных двигателей.

Среди преимуществ V-образных моторов можно выделить:

• компактная конструкция;
• более длительный срок службы двигателя;
• эффективная и динамичная работа на различных скоростях.

Среди недостатков:

• конструкция такого агрегата более сложная, так как имеет две головки блока цилиндров;
• высокая стоимость изготовления;
• большие вибрации при работе;
• трудности баланса.

В чем отличия оппозитного двигателя

По сути, оппозитный двигатель является частным случаем V-образного. Принцип его работы основан на том, что угол развала цилиндров в таком двигателе составляет 180°. Другими словами, пары цилиндров с поршнями лежат в горизонтальной плоскости. Поскольку поршни при работе такого двигателя движутся навстречу друг другу, их называют «боксерами». Количество цилиндров в оппозитных двигателях может быть от двух до двенадцати, при этом наиболее популярны схемы четырех- и шестицилиндровые.

Разрез оппозитного двигателя

Преимуществом такой компоновки являются следующие особенности:

• повышенная устойчивость автомобиля, достигаемая за счет изменения центра тяжести;
• увеличенный срок службы за счет повышенной жесткости цилиндров;
• максимальная безопасность – при столкновении такой двигатель отключается, а не в салоне;
• сниженный уровень вибраций и шума при работе двигателя;
• снижение веса основных компонентов.

Недостатками системы являются:

• высокие затраты на обслуживание и ремонт;
• высокая стоимость изготовления мотора;
• повышенный расход смазочных материалов.

Как работает W-образный двигатель

W-двигатель

Принципиальным отличием W-образных двигателей является расположение цилиндров с поршнями в три или четыре ряда, воздействующих при этом на общий коленчатый вал. Угол наклона меньше 90°. В некоторых моделях W-образных двигателей предусмотрено расположение цилиндров в шахматном порядке, при этом каждая секция имеет свою головку блока цилиндров. Такие компоновочные схемы используются не только в автомобильных двигателях, но и в авиации.

Помимо V-образного двигателя такой двигатель может иметь до двенадцати цилиндров. Однако его главным преимуществом является еще более компактная конструкция. Основным недостатком Ш-образной схемы является необходимость изготовления коленчатого вала сложной формы, а также применение многоуровневой системы охлаждения, что значительно удорожает изготовление двигателя.

Устройство и достоинства VR-двигателя

Рядный офсетный, или ВР-двигатель, представляет собой сочетание рядного и V-образного двигателя. Угол наклона у такого двигателя очень мал — 15°, а цилиндры с поршнями расположены в шахматном порядке. В отличие от классического V-образного двигателя эта схема обеспечивала максимальную компактность, что позволяло использовать общую ГБЦ для обоих рядов.

Несмотря на такое преимущество, как компактность, основным недостатком данной конструкции была высокая вибрационная нагрузка. Сегодня этот тип двигателя практически не используется.

В последние годы конструктивные схемы поршневых двигателей практически не изменились. Это связано с тем, что нет необходимости увеличивать количество цилиндров, так как прирост мощности у большинства современных автомобилей обеспечивается, например, за счет турбонаддува. Однако главной задачей при разработке новых конструкций и схем остается повышение компактности и снижение веса.

Разработка урока с применением ИКТ «Общее устройство и работа двигателя внутреннего сгорания»

Цель занятия: создание условий для формирования знаний об общем
устройстве и работе двигателя внутреннего сгорания.

Задачи занятия:

• Обучающая: познакомить обучающихся с общим устройством и рабочими
  циклами четырехтактного карбюраторного двигателя легкового автомобиля;
• Развивающая: способствовать развитию у обучающихся понимания
  общего устройства двигателя внутреннего сгорания для определения
  неисправности и выбора методов ее устранения; развивать умение доказывать и
  отстаивать своё мнение, делать выводы; расширять словарный запас технических
  терминов и понятий;
• Воспитывающая: воспитывать бережное отношение к технике,
  понимание необходимости бережного отношения к окружающей среде; воспитывать
  умение выслушать и принять во внимание мнение других.

Методическая цель: связь теоретического обучения с практическим
обучением.

Содержание занятия:

• повторить пройденный материал;
• изложить информацию по теме;
• закрепить полученные знания;
• проконтролировать качество усвоения нового материала и оценить знания
  обучающихся.

Оборудование, учебно-наглядные пособия:

• компьютер,
• мультимедийный проектор и экран;
• компьютерные программы;
• карточки-задания (Приложение 1);
• презентация “Устройство автомобиля” (Приложение
  2);
• “Устройство и техническое обслуживание легковых автомобилей”: учебник
  водителя автотранспортных средств категории “В”/В.А.Родичев, А.А.Кива. – 8-е
  изд., испр.-М.:Издательский центр “Академия”,2008. – 80с.;
• макет двигателя внутреннего сгорания;
• схема двигателя внутреннего сгорания .

Основной метод: объяснительно-иллюстративный с применением ИКТ.

Межпредметные связи: химия, физика, черчение.

Раздаточный материал: учебники, карточки с заданиями по теме “Общее
устройство автомобиля”.

Ход занятия

I. Организационный момент.

(Цель этапа: развитие ученического самоуправления. Быстрое включение
обучающихся в рабочий ритм. Воспитание ответственности за порученное дело.)

1. Взаимное приветствие мастера производственного обучения и обучающихся.
2. Принятие рапорта у дежурного обучающегося о посещаемости, проверка
   готовности обучающихся к занятию.

II. Повторение пройденного материала.

(Цель этапа: актуализация опорных знаний, умений и мотивационных состояний.)

1. Мастер производственного обучения делит группу на три подгруппы. Каждая
подгруппа получает карточку с заданиями. (Приложение 1).
На выполнение заданий отводится 3 минуты. Обучающиеся совместно обсуждают
варианты ответов. По истечении заданного времени отвечает на вопросы один
представитель каждой подгруппы.

2. Обобщение ответов обучающихся и переход к восприятию нового материала.

• Какие детали автомобиля мы вспомнили? (Кузов, шасси, трансмиссия.)
• Для чего служит кузов автомобиля? (Для размещения пассажиров, багажа. К
  кузову крепятся детали автомобиля.)
• Какую функцию выполняет шасси? (Передача энергии от двигателя к колёсам
  и управление ими.)
• Назовите детали шасси? (Трансмиссия, ходовая часть и системы управления.)
• Из каких деталей состоит трансмиссия? (Сцепление, коробка передач,
  карданная передача и ведущий мост.)
• Без чего все эти агрегаты автомобиля не могут работать? (Без двигателя.)

III. Сообщение темы и цели занятия.

Мастер производственного обучения задает вопросы обучающимся:

1. Какие двигатели вы знаете, перечислите их?
2. Как они работают?
3. Как не допустить поломку двигателя?
4. Если происходит поломка двигателя, как устранить неисправность?

Мастер производственного обучения благодарит за ответы и переходит к
сообщению темы лекции – диалога “Общее устройство и работа двигателя внутреннего
сгорания”.

Знания по этой теме вам нужны будут для понимания общего устройства и работы
двигателя внутреннего сгорания, чтобы в дальнейшем вовремя определить
неисправность и принять меры к ее устранению. А также для правильного
обслуживания автомобиля, увеличивая срок его эксплуатации.

IV. Работа по теме.

(Цель этапа: изложение нового материала.)

Изучение содержания темы происходит с помощью лекционного материала по теме “
Общее устройство и работа двигателя внутреннего сгорания” с применением
материалов презентации “Устройство автомобиля”
(Приложение 2), схемы двигателя внутреннего сгорания и макета двигателя
внутреннего сгорания.

Применение данной формы работы (лекция-диалог), презентации “ Устройство
автомобиля”, схемы двигателя внутреннего сгорания и макета двигателя внутреннего
сгорания способствует развитию познавательной деятельности обучающихся.

Мастер производственного обучения рассказывает теоретический материал, задаёт
вопросы и демонстрирует презентацию “Устройство автомобиля” и схему двигателя
внутреннего сгорания.

Обучающиеся конспектируют лекцию, участвуют в диалоге, отвечая на вопросы
мастера производственного обучения.

1. Общее устройство и работа двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – самый распространенный тип
двигателя легкового автомобиля. Работа двигателя этого типа основана на свойстве
газов расширяться при нагревании. Источником теплоты в двигателе является смесь
топлива с воздухом (горючая смесь).

(Слайд 2)

• Какие типы двигателя вы знаете?

Двигатели внутреннего сгорания бывают двух типов: бензиновые и дизельные. В
бензиновом двигателе горючая смесь (бензина с воздухом) воспламеняется внутри
цилиндра от искры, образующейся на свече зажигания.

• Для чего нужен воздух? (Для поддержания горения в качестве окислителя.)

В дизельном двигателе горючая смесь (дизельного топлива с воздухом)
воспламеняется от сжатия, а свечи зажигания не применяются. На обоих типах
двигателей давление образующейся при сгорании горючей смеси газов повышается и
передается на поршень.

Поршень перемещается вниз и через шатун действует на коленчатый вал.

• В результате этого, что происходит с коленчатым валом? (Он вращается.)

Для сглаживания рывков и более равномерного вращения коленчатого вала на его
торце устанавливается массивный маховик. (Мастер производственного обучения
демонстрирует на макете)

Рассмотрим основные понятия о двигателе внутреннего сгорания и принцип его
работы. (Слайд 3)

В каждом цилиндре установлен поршень.

Крайнее верхнее его положение называется верхней мертвой точкой (ВМТ).

• А крайнее нижнее положение как будет называться? (Нижней мертвой
  точкой (НМТ).)

Расстояние, пройденное поршнем от одной мертвой точки до другой, называется
ходом поршня. За один ход поршня коленчатый вал повернется на половину
оборота.

Камера сгорания (сжатия) – это пространство между головкой блока
цилиндров и поршнем при его нахождении в ВМТ.

Рабочий объем цилиндра – пространство, освобождаемое поршнем при
перемещении его из ВМТ в НМТ.

Рабочий объем двигателя – это рабочий объем всех цилиндров двигателя.

• В каких единицах измерения выражается объём двигателя? (В литрах.)

Его выражают в литрах, поэтому нередко называют литражом двигателя. Полный
объем цилиндра – сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.

Степень сжатия показывает, во сколько раз полный объем цилиндра больше
объема камеры сгорания. Степень сжатия у бензинового двигателя равна
8–10, у дизельного – 20–30.

От степени сжатия следует отличать компрессию. Компрессия – это
давление в цилиндре в конце такта сжатия характеризует техническое состояние
(степень изношенности) двигателя. Если компрессия больше или численно равна
степени сжатия, состояние двигателя можно считать нормальным.

• А если компрессия меньше степени сжатия. Что это означает? (Изношенность
  двигателя.)

Мощность двигателя – величина, показывающая, какую работу двигатель
совершает в единицу времени. Мощность измеряется в киловаттах (кВт).

• В каких единицах ещё может измеряться мощность двигателя? (В лошадиных
  силах.)

При этом одна л.с. ≈ 0,74 кВт.

Крутящий момент ДВС численно равен произведению силы, действующей на
поршень во время расширения газов в цилиндре, на плечо ее действия. Крутящий
момент определяет силу тяги на колесах автомобиля: чем больше крутящий момент,
тем лучше динамика разгона автомобиля.

Такт – процесс (часть рабочего цикла), который происходит в цилиндре за
один ход поршня. Двигатель, рабочий цикл которого происходит за 4 хода поршня,
называется четырехтактным независимо от количества цилиндров.

2. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя. (Слайды
4, 5)

Мастер производственного обучения рассказывает теоретический материал и
демонстрирует рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя на макете
двигателя внутреннего сгорания и презентацию “Устройство автомобиля”.

1-й такт – впуск. При движении поршня 3 вниз в цилиндре образуется
разрежение, под действием которого через открытый впускной клапан 1 в цилиндр из
системы питания поступает горючая смесь (смесь топлива с воздухом). Вместе с
остаточными газами в цилиндре горючая смесь образует рабочую смесь и занимает
полный объем цилиндра;

2-й такт – сжатие. Поршень под действием коленчатого вала и шатуна
перемещается вверх. Оба клапана закрыты, и рабочая смесь сжимается до объема
камеры сгорания;

3-й такт – рабочий ход, или расширение. В конце такта сжатия между
электродами свечи зажигания возникает электрическая искра.

• И что происходит в этот момент? (Воспламенение рабочей смеси.)

А в дизельном двигателе рабочая смесь самовоспламеняется от сжатия.

• Под давлением расширяющихся газов, что происходит с поршнем и коленчатым
  валом? (Поршень перемещается вниз и через шатун приводит во вращение
  коленчатый вал. )

4-й такт – выпуск. Поршень перемещается вверх, и через открывшийся
выпускной клапан 4 выходят наружу из цилиндра отработавшие газы.

• Куда попадают отработавшие газы? (Через выхлопную систему в атмосферу.)

При последующем ходе поршня вниз, цилиндр вновь заполняется рабочей смесью и
цикл повторяется.

Как правило, двигатель имеет несколько цилиндров. В многоцилиндровых
двигателях такты работы цилиндров следуют друг за другом в определенной
последовательности. Чередование рабочих ходов или одноименных тактов в цилиндрах
многоцилиндровых двигателей в определенной последовательности называется
порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы цилиндров в
четырехцилиндровом двигателе чаще всего принят 1–3–4–2, где цифры соответствуют
номерам цилиндров, начиная с передней части двигателя. Порядок работы двигателя
необходимо знать для правильного присоединения проводов высокого напряжения к
свечам при установке момента зажигания и для последовательности регулировки
тепловых зазоров в клапанах.

В двигателе внутреннего сгорания применяются следующие механизмы:
кривошипно-шатунный и газораспределительный.

Рассмотрим детали кривошипно-шатунного механизма. (Слайд 6)
Рассмотрим детали газораспределительного механизма. (Слайд 7)
Работу этих механизмов мы изучим на следующих занятиях.

V. Закрепление пройденного материала (практическая работа).

(Цель этапа: систематизация и обобщение знаний. Проверка объёма и глубины
полученных знаний, умение использовать их на практике.)

Совместная работа мастера производственного обучения и обучающихся с опорой
на макет двигателя внутреннего сгорания. Мастер производственного обучения
задает вопросы, обучающиеся отвечают.

1. Показать детали двигателя внутреннего сгорания.
2. Рассказать о тактах двигателя внутреннего сгорания.
3. Рассказать о взаимосвязи деталей кривошипно-шатунного и
   газораспределительного механизмов.
4. Рассказать о порядке работы двигателя.

VI. Домашнее задание.

(Цель этапа: закрепление полученных знаний на занятии.)

Самостоятельная работа с учебником (гл.2, §2.1 учебника) и конспектом.

VII. Подведение итогов занятия, выставление оценок.

(Цель этапа: выяснение, что нового узнали обучающиеся на уроке; оценивание
работы группы в целом и отдельных обучающихся.)

1. Ответы обучающихся на вопросы мастера производственного обучения.

Вопросы к группе:

• Какая тема урока у нас сегодня была?
• Для чего мы изучали устройство и работу двигателя?
• Какие новые механизмы двигателя вы узнали?
• Работа какого механизма вам не достаточно понятна?

2. Оценка работы обучающихся.

• Кто, по вашему мнению, сегодня на занятии заслуживает высокой оценки?

Мастер производственного обучения оценивает работу обучающихся.

Всем спасибо за активную работу на занятии. Всего доброго.

Строение двигателя внутреннего сгорания схема.

Как работает двигатель автомобиля? О причинах поломок и перебоев в работе машины. Как работает двигатель автомобиля – кратко о сложных процессах

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

Как устроен двигатель автомобиля – изучаем схему устройства

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

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

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

Как работает двигатель автомобиля – кратко о сложных процессах

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

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

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

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

Принцип работы двигателя автомобиля – различия в моделях

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

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

Современный двигатель внутреннего сгорания далеко ушел от своих прародителей. Он стал крупнее, мощнее, экологичнее, но при этом принцип работы, устройство двигателя автомобиля, а также основные его элементы остались неизменными.

Двигатели внутреннего сгорания, массово применяемые на автомобилях, относятся к типу поршневых. Название свое этот тип ДВС получил благодаря принципу работы. Внутри двигателя находится рабочая камера, называемая цилиндром. В ней сгорает рабочая смесь. При сгорании смеси топлива и воздуха в камере увеличивается давление, которое воспринимает поршень. Перемещаясь, поршень преобразует полученную энергию в механическую работу.

Как устроен ДВС

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

Современный ДВС состоит из нескольких механизмов и вспомогательных систем, которые для удобства восприятия группируют следующим образом:

1. КШМ – кривошипно-шатунный механизм.
2. ГРМ – механизм регулировки фаз газораспределения.
3. Система смазки.
4. Система охлаждения.
5. Система подачи топлива.
6. Выхлопная система.

Также к системам ДВС относятся электрические системы пуска и управления двигателем.

КШМ – кривошипно-шатунный механизм

КШМ – основной механизм поршневого мотора. Он выполняет главную работу – преобразует тепловую энергию в механическую. Состоит механизм из следующих частей:

• Блок цилиндров.
• Головка блока цилиндров.
• Поршни с пальцами, кольцами и шатунами.
• Коленчатый вал с маховиком.

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:

• Распределительный вал.
• Впускные и выпускные клапаны с пружинами и направляющими втулками.
• Детали привода клапанов.
• Элементы привода ГРМ.

ГРМ приводится 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

В зависимости от конструкции и количества клапанов на двигатель может быть установлен один или два распределительных вала на каждый ряд цилиндров. При двухвальной системе каждый вал отвечает за работу своего ряда клапанов — впускных или выпускных. Одновальная конструкция имеет английское название SOHC (Single OverHead Camshaft). Систему с двумя валами называют DOHC (Double Overhead Camshaft).

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:

• Рубашка охлаждения двигателя
• Насос (помпа)
• Радиатор
• Вентилятор
• Расширительный бачок

Рубашку охлаждения двигателей внутреннего сгорания образуют полости внутри БЦ и ГБЦ, по которым циркулирует охлаждающая жидкость. Она отбирает избыточное тепло у деталей двигателя и относит его к радиатору. Циркуляцию обеспечивает насос, привод которого осуществляется с помощью ремня от коленчатого вала.

Термостат обеспечивает необходимый температурный режим двигателя автомобиля, перенаправляя поток жидкости в радиатор либо в обход него. Радиатор, в свою очередь, призван охлаждать нагретую жидкость. Вентилятор усиливает набегающий поток воздуха, тем самым увеличивая эффективность охлаждения. Расширительный бачок необходим современным моторам, так как применяемые охлаждающие жидкости сильно расширяются при нагреве и требуют дополнительного объема.

Система смазки ДВС

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:

• Масляный картер (поддон).
• Насос подачи масла.
• Масляный фильтр с .
• Маслопроводы.
• Масляный щуп (индикатор уровня масла).
• Указатель давления в системе.
• Маслоналивная горловина.

Насос забирает масло из масляного картера и подает его в маслопроводы и каналы, расположенные в БЦ и ГБЦ. По ним масло поступает в места соприкосновения трущихся поверхностей.

Система питания

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

• Топливный бак.
• Датчик уровня топлива.
• Фильтры очистки топлива – грубой и тонкой.
• Топливные трубопроводы.
• Впускной коллектор.
• Воздушные патрубки.
• Воздушный фильтр.

В обеих системах имеются топливные насосы, топливные рампы, форсунки подачи топлива, но в силу различных физических свойств бензина и дизельного топлива конструкция их имеет существенные различия. 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. Детали, обеспечивающие очистку воздуха и поступление его цилиндры – воздушный фильтр и патрубки – тоже относятся к топливной системе.

Система выпуска

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

• Выпускной коллектор.
• Приемная труба глушителя.
• Резонатор.
• Глушитель.
• Выхлопная труба.

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.

В заключение необходимо упомянуть системы пуска и управления двигателем автомобиля. Они являются важной частью двигателя, но их необходимо рассматривать вместе с электрической системой автомобиля, что выходит за рамки этой статьи, рассматривающей внутреннее устройство двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания: устройство и принципы работы

04.04.2017

Двигателем внутреннего сгорания
называется разновидность тепловой машины, которая преобразует энергию, содержащуюся в топливе, в механическую работу. В большинстве случае используется газообразное или жидкое топливо, полученное путем переработки углеводородов. Извлечение энергии происходит в результате его сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания имеют ряд недостатков. К ним относятся следующие:

• сравнительно большие массогабаритные показатели затрудняют их перемещение и сужают сферу использования;
• высокий уровень шума и токсичные выбросы приводят к тому, что устройства, работающие от двигателей внутреннего сгорания, могут лишь со значительными ограничениями использоваться в закрытых, плохо вентилируемых помещениях;
• сравнительно небольшой эксплуатационный ресурс вынуждает довольно часто ремонтировать двигатели внутреннего сгорания, что связано с дополнительными затратами;
• выделение в процессе работы значительного количества тепловой энергии обуславливает необходимость создания эффективной системы охлаждения;
• из-за многокомпонентной конструкции двигатели внутреннего сгорания сложны в производстве и недостаточно надежны;
• данный вид тепловой машины отличается высоким потреблением горючего.

Несмотря на все перечисленные недостатки двигатели внутреннего сгорания пользуются огромной популярностью, в первую очередь – благодаря своей автономности (она достигается за счет того, что топливо содержит в себе значительно большее количество энергии по сравнению с любой аккумуляторной батареей). Одной из основных областей их применения является личный и общественный транспорт.

Типы двигателей внутреннего сгорания

Когда речь идет о двигателях внутреннего сгорания, следует иметь в виду, что на сегодняшний день существует несколько их разновидностей, которые отличаются друг от друга конструктивными особенностями.

1. Поршневые двигатели внутреннего сгорания характеризуются тем, что сгорание топлива происходит в цилиндре. Именно он отвечает за преобразование той химической энергии, которая содержится в горючем, в полезную механическую работу. Чтобы добиться этого, поршневые двигатели внутреннего сгорания оснащаются кривошипно-ползунным механизмом, с помощью которого и происходит преобразование.

Поршневые двигатели внутреннего сгорания принято делить на несколько разновидностей (основанием для классификации служит используемое ими топливо).

В бензиновых карбюраторных двигателях образование топливовоздушной смеси происходит в карбюраторе (первый этап). Далее в дело вступают распыляющие форсунки (электрические или механические), местом расположения которых служит впускной коллектор. Готовая смесь бензина и воздуха поступает в цилиндр.

Там происходит ее сжатие и поджиг с помощью искры, которая возникает при прохождении электричества между электродами специальной свечи. В случае с карбюраторными двигателями топливовоздушной смеси присуща гомогенность (однородность).

Бензиновые инжекторные двигатели используют в своей работе иной принцип смесеобразования. Он основан на непосредственном впрыске горючего, которое напрямую поступает в цилиндр (для этого используются распыляющие форсунки, называемые также инжектором). Таким образом, образование топливовоздушной смеси, как и ее сгорание, осуществляется непосредственно в самом цилиндре.

Дизельные двигатели отличаются тем, что используют для своей работы особую разновидность топлива, называемую «дизельное» или просто «дизель». Для его подачи в цилиндр используется высокое давление. По мере того, как в камеру сгорания подаются все новые порции горючего, прямо в ней происходит процесс образования топливовоздушной смеси и ее моментальной сгорание. Поджиг топливовоздушной смеси происходит не с помощью искры, а под действием нагретого воздуха, который подвергается в цилиндре сильному сжатию.

Топливом для газовых двигателей служат различные углеводороды, которые при нормальных условиях пребывают в газообразном состоянии. Из этого следует, что для их хранения и использования требуется соблюдать особые условия:

• Сжиженные газы поставляются в баллонах различного объема, внутри которых с помощью насыщенных паров создается достаточное давление, но не превышающее 16 атмосфер. Благодаря этому горючее находится в жидком состоянии. Для его перехода в пригодную для сжигания жидкую фазу используется специальное устройство, называемое испарителем. Понижение давления до уровня, который примерно соответствует нормальному атмосферному давлению, осуществляется в соответствии со ступенчатым принципом. В его основе лежит использование так называемого газового редуктора. После этого топливовоздушная смесь поступает во впускной коллектор (перед этим она должна пройти через специальный смеситель). В конце этого достаточно сложного цикла горючее подается в цилиндр для последующего поджига, осуществляемого с помощью искры, которая возникает при прохождении электричества между электродами специальной свечи.
• Хранение сжатого природного газа осуществляется при гораздо более высоком давлении, которое находится в диапазоне от 150 до 200 атмосфер. Единственное конструктивное отличие данной системы от той, что описана выше, заключается в отсутствии испарителя. В целом принцип остается тем же.

Генераторный газ получают путем переработки твердого топлива (угля, горючих сланцев, торфа и т.п.). По своим основным техническим характеристикам он практически ничем не отличается от других видов газообразного топлива.

Газодизельные двигатели

Данная разновидность двигателей внутреннего сгорания отличается тем, что приготовление основной порции топливовоздушной смеси осуществляется аналогично газовым двигателям. Однако для ее поджига используется не искра, получаемая при помощи электрической свечи, а запальная порция топлива (ее впрыск в цилиндр осуществляется тем же способом, как и в случае с дизельными двигателями).

Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания

К данному классу относится комбинированная разновидность данных устройств. Ее гибридный характер находит свое отражение в том, что конструкция двигателя включает в себя сразу два важных конструктивных элемента: роторно-поршневую машину и одновременно — лопаточную машину (она может быть представлена компрессором, турбиной и т.д.). Обе упомянутых машины на равных принимают участие в рабочем процессе. В качестве характерного примера таких комбинированных устройств можно привести поршневой двигатель, оснащенный системой турбонаддува.

Особую категорию составляют двигатели внутреннего сгорания, для обозначения которых используется английская аббревиатура RCV. От других разновидностей они отличаются тем, что газораспределение в данном случае основывается на вращении цилиндра. При совершении вращательного движения топливо по очереди проходит выпускной и впускной патрубок. Поршень отвечает за движение в возвратно-поступательном направлении.

Поршневые двигатели внутреннего сгорания: циклы работы

Для классификации поршневых двигателей внутреннего сгорания также используется принцип их работы. По данному показателю двигатели внутреннего сгорания делятся на две большие группы: двух- и четырехтактные.

Четырехтактные двигатели внутреннего сгорания используют в своей работе так называемый цикл Отто, который включает в себя следующие фазы: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Следует добавить, что рабочий ход состоит не из одного, как остальные фазы, а сразу из двух процессов: сгорание и расширение.

Наиболее широко применяемая схема, по которой осуществляется рабочий цикл в двигателях внутреннего сгорания, состоит из следующих этапов:

1. Пока происходит впуск топливовоздушной смеси, поршень перемещается между верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ). В результате этого внутри цилиндра освобождается значительное пространство, в которое и поступает топливовоздушная смесь, заполняя его.

Всасывание топливовоздушной смеси осуществляется за счет разности давления, существующего внутри цилиндра и во впускном коллекторе. Толчком к поступлению топливовоздушной смеси в камеру сгорания служит открытие впускного клапана. Этот момент принято обозначать термином «угол открытия впускного клапана» (φа).

При этом следует иметь в виду, что в цилиндре на этот момент уже содержаться продукты, оставшиеся после сгорания предыдущей порции горючего (для их обозначения используется понятие остаточных газов). В результате их смешения с топливовоздушной смесью, называемой на профессиональном языке свежим зарядом, образуется рабочая смесь. Чем успешнее протекает процесс ее приготовления, тем более полно сгорает топливо, выделяя при этом максимум энергии.

В результате растет кпд двигателя. В связи с этим еще на этапе конструирования двигателя особое внимание уделяется правильному смесеобразованию. Ведущую роль играют различные параметры свежего заряда, включая его абсолютную величину, а также удельную долю в общем объеме рабочей смеси.

2. При переходе к фазе сжатия оба клапана закрываются, а поршень совершает движение в обратном направлении (от НМТ к ВМТ). В результате надпоршневая полость заметно уменьшается в объеме. Это приводит к тому, что содержащаяся в ней рабочая смесь (рабочее тело) сжимается. За счет этого удается добиться того, что процесс сгорания топливовоздушной смеси протекает более интенсивно. От сжатия также зависит такой важнейший показатель, как полнота использования тепловой энергии, которая выделяется при сжигании горючего, а следовательно – и эффективность работы самого двигателя внутреннего сгорания.

Для увеличения этого важнейшего показателя конструкторы стараются проектировать устройства, обладающие максимально возможной степенью сжатия рабочей смеси. Если мы имеем дело с ее принудительным зажиганием, то степень сжатия не превышает 12. Если же двигатель внутреннего сгорания работает на принципе самовоспламенения, то упомянутый выше параметр обычно находится в диапазоне от 14 до 22.

3. Воспламенение рабочей смеси дает старт реакции окисления, которая происходит благодаря кислороду воздуха, входящему в ее состав. Этот процесс сопровождается резким ростом давления по всему объему надпоршневой полости. Поджиг рабочей смеси осуществляется при помощи электрической искры, которая имеет высокое напряжение (до 15 кВ).

Ее источник располагается в непосредственной близости от ВМТ. В этой роли выступает электрическая свеча зажигания, которую вворачивают в головку цилиндра. Однако в том случае, если поджиг топливовоздушной смеси осуществляется посредством горячего воздуха, предварительно подвергнутого сжатию, наличие данного конструктивного элемента является излишним.

Вместо него двигатель внутреннего сгорания оснащается особой форсункой. Она отвечает за поступление топливовоздушной смеси, которая в определенный момент подается под высоким давлением (оно может превышать 30 Мн/м²).

4. При сгорании топлива образуются газы, которые имеют очень высокую температуру, а потому неуклонно стремятся к расширению. В результате поршень вновь перемещается от ВМТ к НМТ. Это движение называется рабочим ходом поршня. Именно на этом этапе происходит передача давления на коленчатый вал (если быть точнее, то на его шатунную шейку), который в результате проворачивается. Этот процесс происходит при участии шатуна.

5. Суть завершающей фазы, которая называется впуском, сводится к тому, что поршень совершает обратное движение (от НМТ к ВМТ). К этому моменту открывается второй клапан, благодаря чему отработавшие газы покидают внутреннее пространство цилиндра. Как уже говорилось выше, части продуктов сгорания это не касается. Они остаются в той части цилиндра, откуда поршень их не может вытеснить. За счет того, что описанный цикл последовательно повторяется, достигается непрерывный характер работы двигателя.

Если мы имеем дело с одноцилиндровым двигателем, то все фазы (от подготовки рабочей смеси до вытеснения из цилиндра продуктов сгорания) осуществляется за счет поршня. При этом используется энергия маховика, накапливаемая им в течение рабочего хода. Во всех остальных случаях (имеются в виду двигатели внутреннего сгорания с двумя и более цилиндрами) соседние цилиндры дополняют друг друга, помогая выполнять вспомогательные ходы. В связи с этим из их конструкции без малейшего ущерба может быть исключен маховик.

Чтобы было удобнее изучать различные двигатели внутреннего сгорания, в их рабочем цикле вычленяют различные процессы. Однако существует и противоположный подход, когда сходные процессы объединяют в группы. Основой для подобной классификации служит положение поршня, которое он занимает в отношении обеих мертвых точек. Таким образом, перемещения поршня образуют тот отправной пункт, отталкиваясь от которого, удобно рассматривать работу двигателя в целом.

Важнейшим понятием является «такт». Им обозначают ту часть рабочего цикла, которая укладывается во временной промежуток, когда поршень перемещается от одной смежной мертвой точки к другой. Такт (а вслед за ним и весь соответствующий ему ход поршня) называется процессом. Он играет роль основного при перемещении поршня, которое происходит между двумя его положениями.

Если переходить к тем конкретным процессам, о которых мы говорили выше (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск), то каждый из них четко приурочен к определенному такту. В связи с этим в двигателях внутреннего сгорания принято различать одноименные такты, а вместе с ними – и ходы поршня.

Выше мы уже говорили о том, что наряду с четырехтактными существуют и двухтактные двигатели. Однако независимо от количества тактов рабочий цикл любого поршневого двигателя состоит из пяти упомянутых выше процессов, а в его основе лежит одна и та же схема. Конструктивные особенности в данном случае не играют принципиальной роли.

Дополнительные агрегаты для двигателей внутреннего сгорания

Важный недостаток двигателя внутреннего сгорания заключается в достаточно узком диапазоне оборотов, в котором он способен развивать значительную мощность. Чтобы компенсировать этот недостаток, двигатель внутреннего сгорания нуждается в дополнительных агрегатах. Самые важные из них – стартер и трансмиссия.

Наличие последнего устройства не является обязательным условием лишь в редких случаях (когда, к примеру, речь идет о самолетах). В последнее время все привлекательнее становится перспектива создать гибридный автомобиль, чей двигатель мог бы постоянно сохранять оптимальный режим работы.

К дополнительным агрегатам, обслуживающим двигатель внутреннего сгорания, относится топливная система, которая осуществляет подачу горючего, а также выхлопная система, необходимая для того, чтобы отводить отработавшие газы.

В этой статье поговорим об устройстве двигателя внутреннего сгорания узнаем принцип его работы. Рассмотрим его в разрезе. Несмотря на то, что двигатель внутреннего сгорания был изобретён уже очень давно, но он до сих пор пользуется огромной популярностью. Правда за большое количество времени конструкция двигателя внутреннего сгорания претерпела различные изменения.

Усилия инженеров постоянно направлены на облегчения веса двигателя, улучшения экономичности, увеличение мощности, а также уменьшения выброса вредных веществ.

Двигатели бывают бензиновые и дизельные. Также встречаются роторные и газотурбинные двигатели которые используются намного реже. О них мы поговорим в других статьях.

По расположению цилиндров двс бывают рядные,V- образные и опозитные. По количеству цилиндров 2,4,6,8,10,12,16. Встречаются и 5 цилиндровые двигатели внутреннего сгорания.

У каждой компоновки есть свои преимущества например рядный 6-ти цилиндровый двигатель это хорошо сбалансированный, но склонен к перегреву мотор. У V- образных двигателей другое преимущество они занимают меньше место под капотом, но при этом затрудняют обслуживание из-за ограниченного доступа. Раньше встречались и рядные 8 цилиндровые двигатели вероятней всего их не стало из-за сильной склонности к перегреву и они занимали много места под капотом.

По типу работы двс бывают двух типов: двух тактные и четырех тактные. Двух тактные двигатели внутреннего сгорания в основном применяются на мотоциклах. В автомобилях практически всегда использовались 4 тактные двигатели.

Устройство двс

Рассмотрим двигатель в разрезе

Двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих компонентов и вспомогательных систем.

1) Блок цилиндров. Блок цилиндров и является главным телом двигателя в котором и происходит работа поршней. Обычно состоит из чугуна и обладает охладительной рубашкой для охлаждения.

2) Механизм ГРМ. Газораспределительный механизм регулирует подачу топливно-воздушной смеси и отвод выхлопных газов. С помощью кулачков распредвала которые воздействуют на пружины клапанов. Клапана открываются либо, закрываются в зависимости от такта двигателя. При открытии впускных клапанов цилиндры наполняются топливно-воздушной смесью. При открытии выпускных клапанов происходит отвод выхлопных газов.

4) КШМ- Кривошипно-шатунный механизм. Благодаря передаче энергии шатуна на коленвал совершается полезная работа.

5) Масляный поддон. В масляном поддоне находится моторное масло которое и используется системой смазки для смазывания подшипников и компонентов двс.

6) Система охлаждения. Благодаря системе охлаждения двигатель внутреннего сгорания поддерживает оптимальную температуру. Система охлаждения состоит из: помпы, радиатора, термостата, патрубков охлаждения, а также охладительной рубашки.

7) Система смазки. Система смазки служит для защиты компонентов двигателя от прежде временного износа. Кроме того благодаря моторному маслу в двигателе внутреннего сгорания происходит охлаждение и защита от коррозии. Система смазки состоит из: масляного насоса, масляного фильтра, масляных магистралей и масляного поддона.

8) Система питания. Система питания обеспечивает своевременную подачу топлива. Различается на 3 вида карбюратор, моновпрыск и инжектор.

Узнать более подробно о том, что лучше карбюратор или инжектор можно .

В карбюраторе топливно-воздушная смесь готовиться в карбюраторе для последующей подачи. Карбюратор обладает механическим топливным насосом.

Моновпрыск это по сути переход от карбюратора к инжектору или промежуточное звено. Благодаря блоку управления на одну единственную форсунку подаётся команда о необходимом количестве топлива.

Инжектор. Инжекторные системы топлива обладают. ЭБУ- электронный блок управления, форсунки, топливная рампа. Благодаря командам ЭБУ на форсунки подаётся сигнал о том какое количество топлива необходимо в данный момент. Про ЭБУ более подробно можно .

На сегодняшний момент это самые распространенные топливные системы. Так как обладают рядом преимуществ. Экономичность, экологичность и лучшая отдача по сравнению с моновпрыском и карбюратором.

Также существует прямой впрыск топлива. Где форсунки впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания, не используется часто по причине более сложной конструкции и меньшей надёжности по сравнению с распределительным впрыском. Преимущество такой конструкции в лучшей экономичности и экологичности.

9) Система зажигания. Система зажигания служит для воспламенения топливно-воздушной смеси. Состоит из высоковольтных проводов, катушек зажигания, свеч зажигания. Стартер запускает двигатель внутреннего сгорания. Более подробно о стартере можно узнать перейдя по ссылке.

10) Маховик. Главной задачей маховика является запуск двс с помощью стартера через коленвал.

Принцип работы

Двигатель внутреннего сгорания совершает 4 цикла или такта.

1) Впуск. На этой стадии происходит впуск топливно-воздушной смеси.

2) Сжатие. При сжатии происходит сжатие поршнем топливно-воздушной смеси.

3) Рабочий ход. Поршень под давлением газов отправляется в НМТ(нижнюю мертвую точку). Поршень передает энергию на шатун, затем через шатун передается энергия на коленвал. Таким образом происходит обмен энергии газов на полезную механическую работу.

4) Выпуск. Поршень отправляется вверх. Выпускные клапана открываются, чтобы выпустить продукты распада.

Инновации двигателя внутреннего сгорания

1) Использование в двс лазеров для воспламенения топлива. По сравнению со свечами зажигания у лазеров будет проще настройка угла зажигания и будет большая мощность. Обычные свечи при сильной искре быстро выходят из строя.

2) Технология FreeValve эта технология подразумевает двигатель без распредвалов. Вместо распредвалов клапанами управляют индивидуальные приводы на каждый клапан. Экологичность и экономичность таких двс выше. Технология разработана дочерней компанией Koniesseg и имеет схожее название FreeValve. Технология пока сырая, но уже продемонстрировала ряд преимуществ. Что будет дальше время покажет.

3) Разделение двигателей на холодную и горячую части. Суть технологии в том, что двигатель делится на две части. В холодной будет происходить впуск и сжатие так как эти стадии более эффективно будут происходить в холодной части. Благодаря этой технологии инженеры обещают улучшение производительности на 30-40%. В горячей части будут происходить воспламенение и выхлоп.

А о каких будущих технологиях двигателя внутреннего сгорания Вы слышали обязательно поделитесь этим в комментариях.



Анализ развития энергетических установок для автомобильного транспорта показывает, что в настоящее время двигатель внутреннего сгорания (ДВС)
является основным силовым агрегатом, и его дальнейшее совершенствование имеет большие перспективы.

Автомобильный поршневой двигатель внутреннего сгорания представляет собой комплекс механизмов и систем, служащих для преобразования тепловой энергии сгорающего в цилиндрах топлива в механическую работу.

Основу механической части любого поршневого двигателя составляют кривошипно-шатунный механизм (КШМ)
и газораспределительный механизм (ГРМ)
.
Кроме того, тепловые двигателя оснащены специальными системами, каждая из которых выполняет определенные функции по обеспечению бесперебойной работы двигателя.
К таким системам относятся:

• система питания;
• система зажигания (в двигателях с принудительным воспламенением рабочей смеси)
  ;
• система пуска;
• система охлаждения;
• система смазки (смазочная система)
  .

Каждая из перечисленных систем состоит из отдельных механизмов, узлов и устройств, а также включает специальные коммуникации (трубопроводы или электропровода)
.

Основные компоненты двигателя внутреннего сгорания и их функции

Несмотря на то, что существуют разные типы двигателей внутреннего сгорания, и каждый двигатель состоит из сотен компонентов, есть некоторые основные компоненты, которые присутствуют почти во всех двигателях. Те, кто изучает двигатели внутреннего сгорания, должны знать этот основной компонент и часто используемую терминологию в двигателях внутреннего сгорания.
На рисунке показано поперечное сечение двигателя SI, различные компоненты и его функции описаны ниже.

🔗Разница между SI Engine и CI Engine
🔗Сравнение двухтактного и четырехтактного двигателей

Блок цилиндров

7

8
Блок цилиндров является основным корпусом двигателя. Это основная несущая конструкция, которая скрепляет другие компоненты и обеспечивает точки крепления. Блок цилиндров изготавливается методом литья. В качестве материала может использоваться железо или алюминий. В многоцилиндровом двигателе блок цилиндров отлит как единое целое. Головка блока цилиндров плотно закреплена на верхней части блока цилиндров с помощью болта и шпилек. Эти две части снабжены соответствующей системой охлаждения (водяная рубашка, ребра охлаждения). Прокладка цилиндра используется для герметизации всех сопрягаемых поверхностей, в том числе между головкой цилиндров и блоком цилиндров. Материал прокладки может быть резиной, бумагой, пробкой или металлом. Нижняя часть блока цилиндров называется картером.

Цилиндр
Цилиндр – объемный или цилиндрический сосуд, поддерживаемый блоком цилиндров, в котором поршень совершает возвратно-поступательное движение. При работе двигателя объем внутри цилиндра заполняется рабочей жидкостью и подвергается различным термодинамическим процессам.

Поршень

Поршень представляет собой трубчатый компонент, вставленный в цилиндр двигателя. Его движение ограничено одним измерением, оно совершает возвратно-поступательное движение внутри цилиндра. Поршневые кольца и смазочные материалы обеспечивают газонепроницаемость посадки. Он также служит связующим звеном в передаче усилий газа во вращательное движение выходного вала.

Поршневые кольца

На поршне установлены поршневые кольца, обеспечивающие газонепроницаемое уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра. Он вставляется в прорези на внешнем диаметре поршня, чтобы предотвратить утечку продуктов сгорания во время работы двигателя.

Камера сгорания
Камера сгорания – это пространство, заключенное между цилиндром и верхней частью поршня в процессе сгорания. В камере сгорания происходит сгорание топлива, выделение тепловой энергии и повышение давления.

Соединительные стержни

Это металлический стержень, который соединяет поршень и коленчатый вал. Он передает мощность поршня на коленчатый вал. Меньший конец шатуна соединялся с поршнем с помощью поршневого пальца, а большой конец его соединялся с коленчатым валом с помощью шатунной шейки.

Коленчатый вал

Коленчатый вал представляет собой элемент, заключенный в картере и преобразующий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение выходного вала. Подшипники используются для поддержки вала трещины, уменьшают трение и позволяют ему свободно вращаться при различных условиях нагрузки. На них предусмотрена пара кривошипов и балансировочных грузов для статической и динамической балансировки вращающейся системы.

Свеча зажигания

Это компонент двигателя с искровым зажиганием, запускающий процесс сгорания. Обычно он расположен на головке блока цилиндров.

Уплотнения
Уплотнения двигателя расположены на конце вала, выходящего наружу из блока цилиндров. Уплотнения защищают подшипник и предотвращают утечку газа и масла.

Кулачки и распределительный вал
Кулачки и распределительный вал являются частями двигателя, которые регулируют открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов. Кулачок и распределительный вал приводятся в движение коленчатым валом с помощью синхронизирующих шестерен, и они сконструированы таким образом, чтобы открывать клапаны в правильное время и удерживать их открытыми в течение необходимого времени. Распределительные валы также используются для привода системы зажигания.

Впускные и выпускные клапаны
Клапаны, установленные в головке блока цилиндров для регулирования подачи рабочей жидкости в цилиндр и выброса продуктов сгорания в атмосферу.

Впускной коллектор и выпускной коллектор
Трубы, соединяющие впускную систему с впускным клапаном, называются впускным коллектором. Воздух, топливовоздушная смесь всасываются в цилиндр через впускной коллектор.

Выпускной коллектор представляет собой трубу, которая соединяет выхлопную систему с выпускными клапанами. Продукты сгорания, такие как CO, NOx и т. д., выбрасываются в атмосферу через выпускной коллектор.

Маховик

Прочтите: Что такое маховик? функция, применение и уравнение для накопленной энергии

Крутящий момент на коленчатом валу колеблется в течение одного цикла сгорания и вызывает флуктуацию угловой скорости вала. Маховик представляет собой инерционную массу, прикрепленную к выходному валу для минимизации этих колебаний и достижения равномерного крутящего момента.

сообщить об этом объявлении

ДВИГАТЕЛЬ

IC: КОМПОНЕНТЫ И ИХ ФУНКЦИИ, ТИПЫ И ТЕРМИНОЛОГИЯ

Это двигатель, в котором сгорание топлива происходит внутри двигателя. Когда топливо сгорает внутри цилиндра двигателя, оно создает высокую температуру и давление. Эта сила высокого давления воздействует на поршень (устройство, которое свободно перемещается внутри цилиндра и передает силу давления на кривошип с помощью шатуна), который используется для вращения колес транспортного средства. В этих двигателях мы можем использовать только газы и высоколетучее топливо, такое как бензин, дизельное топливо. Эти двигатели в основном используются в автомобильной промышленности, производстве электроэнергии и т. д.

Преимущества I.C. двигатель

 Обладает более высокой эффективностью по сравнению с двигателем с электронным управлением.
 Эти двигатели компактны и занимают меньше места.
 Первоначальная стоимость I.C. двигатель ниже, чем двигатель ЕС.
 Этот двигатель легко запускается в холодную погоду из-за использования высоколетучего топлива.

КОМПОНЕНТЫ ДВИГАТЕЛЯ ДВС

1. Блок цилиндров
Цилиндр является основным корпусом двигателя внутреннего сгорания. Цилиндр – это часть, в которой происходит впуск топлива, сжатие топлива и сжигание топлива. Основная функция цилиндра — направлять поршень. Он находится в непосредственном контакте с продуктами сгорания, поэтому его необходимо охлаждать. Для охлаждения цилиндра на внешней стороне цилиндра расположена водяная рубашка (для жидкостного охлаждения, используемого в большинстве автомобилей) или ребро (для воздушного охлаждения, используемого в большинстве мотоциклов). На верхнем конце цилиндра головка цилиндра и на нижнем конце картера скреплены болтами. Верхняя часть цилиндра представляет собой камеру сгорания, в которой сгорает топливо. Чтобы справиться со всем этим давлением и температурой, возникающими при сгорании топлива, материал цилиндра должен иметь высокую прочность на сжатие. Поэтому он изготовлен из высококачественного чугуна. Он изготавливается методом литья и обычно отливается за одно целое.

2. Головка блока цилиндров
Верхний конец цилиндра двигателя закрыт съемной головкой блока цилиндров. В головке блока цилиндров есть два отверстия или отверстия, одно для впуска топлива, а другое для выхлопа. И впускной, и выпускной порты закрыты двумя клапанами, известными как впускной и выпускной клапаны. Впускной клапан, выпускной клапан, свеча зажигания, форсунка и т. д. крепятся болтами к головке блока цилиндров. Основная функция головки блока цилиндров – герметизировать блок цилиндров и не допускать попадания и выхода газов на крышку клапана головки блока цилиндров двигателя. Головка блока цилиндров обычно изготавливается из чугуна или алюминия. Изготавливается методом литья или ковки и обычно цельным.

3. Поршень
Поршень установлен на каждом цилиндре в качестве торца, воспринимающего давление газа и передающего усилие на шатун. Это первичный двигатель в двигателе. Основная функция поршня заключается в обеспечении герметичности цилиндра через отверстие и свободном скольжении внутри цилиндра. Поршень должен быть легким и достаточно прочным, чтобы выдерживать давление газа, возникающее при сгорании топлива. Таким образом, поршень изготовлен из алюминиевого сплава, а иногда и из чугуна, потому что поршень из легкого сплава расширяется больше, чем чугун, поэтому им требуется больший зазор до отверстия.

4. Поршневые кольца
Поршень должен достаточно свободно входить в цилиндр, чтобы он мог свободно перемещаться внутри цилиндра. Если поршень слишком плотно прилегает, он будет расширяться при нагревании и может плотно застрять в цилиндре, а если он будет слишком свободным, произойдет утечка давления пара. Для обеспечения хорошей герметичности и меньшего сопротивления трению между поршнем и цилиндром поршни снабжены поршневыми кольцами. Эти кольца устанавливаются в канавки, прорезанные в поршне. Они разделены на одном конце, поэтому они могут расширяться или скользить по концу поршня. Небольшой двухтактный двигатель имеет два поршневых кольца для обеспечения хорошей герметизации, а четырехтактный двигатель имеет дополнительное кольцо, известное как маслосъемное кольцо. Поршневые кольца изготовлены из мелкозернистого чугуна и высокоэластичного материала, не подверженного влиянию рабочего тепла. Иногда изготавливается из легированной пружинной стали.

5. Шатун
Шатун соединяет поршень с коленчатым валом и передает движение и усилие поршня на коленчатый вал. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Есть два конца шатуна; один известен как большой конец, а другой — как маленький конец. Большой конец соединен с коленчатым валом, а маленький конец соединен с поршнем с помощью поршневого пальца. Шатуны изготавливаются из никелевых, хромовых и хромованадиевых сталей. Для небольших двигателей материалом может быть алюминий.

6. Коленчатый вал
Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания воспринимает усилие или тягу, подаваемую поршнем на шатун, и преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал установлен в подшипнике, поэтому он может свободно вращаться. Форма и размер коленчатого вала зависят от количества и расположения цилиндров. Обычно он изготавливается путем ковки стали, но некоторые производители используют специальные типы чугуна, такие как отливки из сфероидального графита или никелевого сплава, которые дешевле в производстве и имеют хороший срок службы.

7. Подшипник двигателя
Везде, где в двигателе есть вращательное движение, необходимы подшипники. Подшипники используются для поддержки движущихся частей. Коленчатый вал опирается на подшипник. Большой конец шатуна прикреплен к шатунной шейке на кривошипе коленчатого вала подшипником. Поршневой палец на маленьком конце используется для крепления штока к поршню, который также находится в подшипниках. Основная функция подшипников заключается в уменьшении трения между этими движущимися частями. В двигателе внутреннего сгорания используются подшипники скольжения и качения. Подшипник скольжения, который иногда называют втулкой, используется для крепления шатуна к поршню и коленчатому валу. Они разделены, чтобы их можно было установить в двигатель. Подшипник качения и шариковый подшипник используются для поддержки коленчатого вала, чтобы он мог свободно вращаться. Типичная половина подшипника изготовлена ​​из стали или бронзы, на которую наносится покрытие из относительно мягкого материала подшипника.

8. Картер
Основной корпус двигателя, к которому крепятся цилиндры и который содержит коленчатый вал и подшипник коленчатого вала, называется картером. Он также служит системой смазки и иногда его называют масляным поддоном. В него помещается все масло для смазки.

9. Клапаны
Для управления впуском и выпуском двигателя внутреннего сгорания используются клапаны. Количество клапанов в двигателе зависит от количества цилиндров. Для каждого цилиндра используются два клапана: один для впуска топливовоздушной смеси внутрь цилиндра, а другой для выпуска продуктов сгорания. Клапаны установлены в порт на головке цилиндров с помощью сильной пружины. Этой весной держите их закрытыми. Оба клапана обычно открываются внутрь.

10. Свеча зажигания
Используется в двигателях с искровым зажиганием. Основная функция свечи зажигания заключается в проведении высокого потенциала от системы зажигания в камеру сгорания для воспламенения топливной смеси сжатого воздуха. Устанавливается на головку блока цилиндров. Свеча зажигания состоит из металлической оболочки с двумя электродами, изолированными друг от друга воздушным зазором. При подаче высокопотенциального тока на свечу зажигания она соскакивает с питающего электрода и производит необходимую искру.

11. Форсунка
Форсунка обычно используется в двигателях с воспламенением от сжатия. Он впрыскивает топливо в камеру сгорания в конце такта сжатия. Устанавливается на головку блока цилиндров.

12. Коллектор
Основной функцией коллектора является подача топливовоздушной смеси и сбор выхлопных газов поровну со всех цилиндров. В двигателе внутреннего сгорания используются два коллектора, один на впуск, другой на выпуск. Обычно они изготавливаются из алюминиевого сплава.

13. Распределительный вал
Распределительный вал используется в двигателе внутреннего сгорания для управления открытием и закрытием клапанов в нужное время. Для правильной работы двигателя впускной клапан должен открываться в конце такта выпуска и закрываться в конце такта впуска. Таким образом, для регулирования его времени используется кулачок овальной формы, который оказывает давление на клапан, чтобы открыть его, и отпустить, чтобы закрыть. Он приводится в движение ремнем ГРМ, который приводится в движение коленчатым валом. Он размещается в верхней или нижней части цилиндра.

14. Поршневой палец или поршневой палец
Это параллельные шпиндели из закаленной стали, вставленные в бобышки поршня и малые концевые втулки или проушины для обеспечения поворота шатунов. Он соединяет поршень с шатуном. Он сделан полым для легкости.

15. Толкатель
Толкатель используется, когда распределительный вал расположен в нижней части цилиндра. Он передает движение распределительного вала на клапаны, расположенные в головке блока цилиндров.

16. Маховик
Маховик закреплен на коленчатом валу. Основной функцией маховика является вращение вала во время подготовительного хода. Это также делает вращение коленчатого вала более равномерным.

ТИПЫ ДВИГАТЕЛЯ ДВС

Двигатели внутреннего сгорания двигатель широко используется в автомобильной промышленности, поэтому он также известен как автомобильный двигатель. Автомобильный двигатель можно классифицировать по-разному.

По числу тактов:

1. Двухтактный двигатель
В двухтактном двигателе поршень совершает один оборот вверх и вниз внутри цилиндра и совершает один оборот коленчатого вала за одно время впрыска топлива. Этот тип двигателя имеет более высокий крутящий момент по сравнению с четырехтактным двигателем. Они обычно используются в скутерах, насосных установках и т. д.

2. Четырехтактный двигатель
В четырехтактном двигателе поршень совершает два оборота вверх и вниз внутри цилиндра и совершает два оборота коленчатого вала за одно время сжигания топлива. Этот тип двигателей имеет более высокий средний показатель по сравнению с двухтактным двигателем. Обычно они используются в мотоциклах, автомобилях, грузовиках и т. д.

В зависимости от конструкции двигателя:

1. Поршневой двигатель (поршневой двигатель)
свободно совершать возвратно-поступательные движения внутри цилиндра). Поршень начинает возвратно-поступательное движение (вперед и назад). Это возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное с помощью коленчатого вала. Так коленчатый вал начинает вращаться и заставлять вращаться колеса автомобиля. Они обычно используются во всех автомобилях.

2. Роторный двигатель (двигатель Ванкеля)
В роторном двигателе имеется ротор, который может свободно вращаться. На этот ротор действует сила давления, возникающая при сгорании топлива, поэтому ротор вращается и начинает вращать колеса транспортного средства. Этот двигатель разработан Ванкелем в 1957 году. В настоящее время этот двигатель не используется в автомобилях.

В зависимости от используемого топлива:

1. Дизельный двигатель
В этих двигателях в качестве топлива используется дизельное топливо. Они используются в грузовиках, автобусах, автомобилях и т. д.

2. Бензиновый двигатель
В этих двигателях в качестве топлива используется бензин. Они используются в мотоциклах, спортивных автомобилях, роскошных автомобилях и т. д.

3. Газовый двигатель
Эти двигатели используют в качестве топлива СПГ и СНГ. Они используются в некоторых легковых автомобилях.

По способу воспламенения:

1. Двигатель с воспламенением от сжатия
В этих типах двигателей нет дополнительного оборудования для воспламенения топлива. В этих двигателях сгорание топлива начинается из-за повышения температуры при сжатии воздуха. Поэтому он известен как двигатель с воспламенением от сжатия.

2. Двигатель с искровым зажиганием
В этих типах двигателей воспламенение топлива начинается от искры, создаваемой внутри цилиндра некоторым дополнительным оборудованием (свечей зажигания). Поэтому он известен как двигатель с искровым зажиганием.

По количеству цилиндров:

1. Одноцилиндровый двигатель
В этом типе двигателей имеется только один цилиндр и один поршень, соединенный с коленчатым валом.

2. Многоцилиндровый двигатель
В двигателях этого типа имеется более одного цилиндра и поршень, соединенный с коленчатым валом

По расположению цилиндров:

1. Рядный двигатель
В этом типе двигателей цилиндры расположены по прямой линии друг за другом по длине коленчатого вала.

2. V-образный двигатель
Двигатель с двумя рядами цилиндров, расположенными под углом друг к другу, и с одним коленчатым валом, известный как V-образный двигатель.

3. Двигатель с оппозитным расположением цилиндров
Двигатель с двумя противоположными рядами цилиндров на одном коленчатом валу (двигатель V-образного типа с углом между рядами 180°).

4. Двигатель W-типа
Двигатель, аналогичный двигателю V-типа, за исключением того, что с тремя рядами цилиндров на одном коленчатом валу известен как двигатель W-типа.

5. Двигатель с противоположными поршнями
В этом типе двигателя в каждом цилиндре два поршня с камерой сгорания в центре между поршнями. В этом двигателе один процесс сгорания вызывает два рабочих такта одновременно.

6. Радиальный двигатель
Это двигатель с поршнями, расположенными в плоскости окружности вокруг центрального коленчатого вала. Шатуны поршней соединены с главным шатуном, который, в свою очередь, соединен с коленчатым валом.

По способу впуска воздуха:

1. Без наддува
В этом типе двигателей поступление воздуха в цилиндр происходит за счет атмосферного давления.

2. Двигатель с наддувом
В этом типе двигателя давление воздуха на впуске увеличивается за счет компрессора, приводимого в движение коленчатым валом двигателя.

3. Двигатель с турбонаддувом
В этом типе двигателя давление воздуха на впуске увеличивается за счет использования турбокомпрессора, приводимого в движение выхлопными газами сжигаемого топлива.

ТЕРМИНОЛОГИЯ ДВИГАТЕЛЯ

1. Верхняя мертвая точка (ВМТ)
В поршневом двигателе поршень движется вперед и назад в цилиндре. Когда поршень движется вверх в цилиндре, точка, в которой поршень останавливается или меняет свое направление, называется верхней мертвой точкой. Он расположен на верхнем конце цилиндра.

2. Нижняя мертвая точка (НМТ)
Когда поршень движется вниз, точка, в которой поршень останавливается или меняет свое направление, называется нижней мертвой точкой. Он расположен в нижней части цилиндра.

3. Ход (L)
Максимальное расстояние, проходимое поршнем в одном направлении, называется ходом. Это расстояние между верхней мертвой точкой и нижней мертвой точкой.

4. Отверстие (b)
Внутренний диаметр цилиндра, известный как отверстие цилиндра.

5. Максимальный или общий объем цилиндра (Vtotal)
Это объем цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке. Как правило, он измеряется в кубических сантиметрах (кубических сантиметрах).

6. Минимальный или зазорный объем цилиндра (Vclearance)
Объем цилиндра, когда поршень находится в верхней мертвой точке.

7. Охватываемый или вытесняемый объем (Vswept)
Объем, охватываемый поршнем. Разница между общим объемом и клиренсом называется рабочим объемом.

Рабочий объем = Общий объем – Рабочий объем

8. Степень сжатия
Отношение максимального объема к минимальному объему цилиндра называется степенью сжатия. Это от 8 до 12 для двигателей с искровым зажиганием и от 12 до 24 для двигателей с воспламенением от сжатия.

Степень сжатия = общий объем / клиренс

9. Задержка зажигания
Это временной интервал между началом зажигания (запуск свечи зажигания в двигателе внутреннего сгорания и впрыск топлива в двигателе внутреннего сгорания) и фактическим началом сгорания.

10. Отношение диаметра хода
Отношение диаметра хода – это отношение диаметра цилиндра (диаметр цилиндра) к длине хода. Обычно он равен единице для небольшого двигателя и меньше единицы для большого двигателя.

Отношение диаметра хода = внутренний диаметр цилиндра / длина хода

11. Среднее эффективное давление
Среднее давление, действующее на поршень, известно как среднее эффективное давление. Он определяется отношением работы, совершаемой двигателем, к общему объему двигателя.

Среднее эффективное давление = Работа, совершаемая двигателем / Общий объем цилиндра

Что такое двигатель внутреннего сгорания (двигатель внутреннего сгорания)? Детали, схемы, типы и области применения

Двигатель внутреннего сгорания (двигатель внутреннего сгорания) представляет собой тепловой двигатель, который преобразует тепловую энергию, выделяемую при сгорании топлива, в механическую работу. Поскольку сгорание происходит в цилиндре двигателя, он называется двигателем внутреннего сгорания. Этот тип двигателя использует жидкое и газообразное топливо для сгорания. Большинство современных двигателей внутреннего сгорания работает по рабочим циклам, таким как циклы Отто и Дизеля. Они используются в автомобилях, промышленности и во многих других областях. Различные типы двигателей внутреннего сгорания: двухтактный двигатель, четырехтактный двигатель, бензиновый двигатель и т. д.

Детали двигателя внутреннего сгорания

Принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания показана на рисунке 1. Различные части и термины, связанные с двигателем внутреннего сгорания, обозначены на рисунке 1.

Рисунок 1: Детали двигателя внутреннего сгорания.

Описание основных компонентов двигателей внутреннего сгорания обсуждается ниже.

Цилиндр: Считается сердцем двигателя, в котором происходит сгорание топлива. Внутренний диаметр цилиндра называется отверстием. Чтобы защитить цилиндр от износа, в цилиндр иногда вставляют вкладыши или гильзы. Материал для баллона должен быть таким, чтобы он выдерживал высокое давление и температуру сгорания топлива.

Поршень: Это плотно прилегающий цилиндрический поршень, который движется вперед и назад внутри цилиндра двигателя. Основная функция поршня заключается в передаче силы, возникающей при сгорании топлива, на шатун, который, в свою очередь, передает ее на коленчатый вал для создания механической мощности.

Поршневые кольца: Поршневые кольца представляют собой металлические кольца, вставленные в окружные канавки на верхнем конце поршня. Эти кольца обеспечивают газонепроницаемое соединение между поршнем и цилиндром, пока поршень совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре. Они также помогают отводить тепло от поршня к стенкам цилиндра.

Шатун: Это звено, которое соединяет поршень и коленчатый вал с помощью шкворней. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршня в круговое (или вращательное) движение коленчатого вала, поскольку он подвергается воздействию чередующихся растягивающих и сжимающих напряжений, а также изгибающих напряжений. Поэтому его следует тщательно проектировать и производить.

Кривошип и коленчатый вал: Кривошип представляет собой рычаг, который соединен с концом шатуна шарнирным соединением, а другой его конец жестко соединен с валом, называемым коленчатым валом. Он вращается вокруг оси коленчатого вала и вызывает колебания шатуна. Основная функция коленчатого вала заключается в преобразовании возвратно-поступательного движения поршня во вращательное с помощью шатуна.

Клапаны: Клапаны – это устройства, которые регулируют поток всасываемого топлива и выхлопных газов, выходящих из цилиндра двигателя соответственно. Их еще называют тарельчатыми клапанами. Эти клапаны приводятся в действие с помощью кулачков, приводимых в движение коленчатым валом через зубчатое колесо или цепь.

Маховик: Это тяжелое колесо, устанавливаемое на коленчатый вал двигателя для обеспечения равномерного вращения коленчатого вала.

Картер картера: Это нижняя часть двигателя. служит корпусом для коленчатого вала, а также резервуаром для смазочного масла.

ВМТ (Верхняя мертвая точка): Определяется как положение поршня, когда он находится в крайнем верхнем положении или когда объем в цилиндре самый низкий.

НМТ (нижняя мертвая точка): Это положение поршня, когда объем в цилиндре максимальный или когда поршень находится в самом нижнем положении.

Рабочий объем: Объем, перемещаемый поршнем при движении от ВМТ к НМТ или от ВМТ к НМТ.

Распродажа Том : Это объем, остающийся в цилиндре, когда поршень находится в положении ВМТ.

Материалы, используемые для компонентов двигателя внутреннего сгорания

Требования к двигателю внутреннего сгорания

Требования к двигателю внутреннего сгорания следующие:

1. Двигатель должен развивать высокую мощность.
2. Требуемый вес на единицу мощности должен быть низким
3. Должен иметь высокий тепловой и механический КПД.
4. Он должен быть простым и компактным по размеру.
5. Начальная стоимость должна быть низкой.
6. Требуемое топливо на единицу л.с. должно быть меньше.
7. Должен обеспечивать эффективное сгорание топлива внутри цилиндра.
8. Необходимо разработать максимальное среднее эффективное давление (MEP).

Типы двигателей внутреннего сгорания

На рис. 2 показана классификация двигателей внутреннего сгорания на основе следующих параметров:

1. Тип цикла
2. Тип топлива
3. Цикл сгорания
4. Способ розжига
5. Количество цилиндров
6. Метод охлаждения
7. Расположение цилиндра
8. Скорость двигателя
9. Способ управления и т. д.

Рисунок 2: Классификация двигателей внутреннего сгорания.

Преимущества двигателей внутреннего сгорания по сравнению с двигателями внешнего сгорания

1. Двигатели внутреннего сгорания имеют высокий общий КПД.
2. Малый весовой коэффициент мощности.
3. Начальная стоимость низкая
4. Даже в холодных условиях их можно легко запустить.
5. Занимает меньше места благодаря своим компактным размерам.
6. Механическая простота — это больше.

Применение двигателя внутреннего сгорания

1. Транспортные средства, такие как скутеры, автобусы и т. д.
2. Воздушные суда.
3. Строительное оборудование, такое как бульдозеры, экскаваторы и т. д.
4. Промышленность.
5. Локомотивы.
6. Насосные агрегаты.

Каковы функции регулятора в двигателе внутреннего сгорания?

Функции регулятора:

1. Управление частотой вращения двигателя при различных условиях нагрузки.
2. Поддерживает количество подаваемой рабочей жидкости.
3. Регулирует среднюю скорость цикла двигателя в заданных пределах в любой момент времени.
4. Удовлетворяет различные потребности в энергии.
5. Является ключевым элементом двигателя и в основном используется в автомобильных двигателях.

Опубликовано 21 апр 2022 19июль 2022 г. Автор Учебник по электрикеКатегории Теплотехника

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания

Морской

Энергетический

В двигателе внутреннего сгорания энергия, получаемая от сжигания топлива, непосредственно преобразуется в механическую энергию путем контролируемого сжигания топлива в замкнутом пространстве. Взрывоопасная топливно-воздушная смесь может воспламениться либо от электрической искры, либо от возникающей при этом температуры сжатия. В поршневых двигателях взрыв вызывает вращение некоторых частей двигателя за счет движения поршня в цилиндре. Движение передается на коленчатый вал посредством шатуна.

Поршневые двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по количеству ходов поршня за один полный рабочий цикл. Таким образом, можно говорить о двухтактных двигателях и четырехтактных двигателях.

Полный цикл событий первой группы, то есть всасывание, сжатие, взрыв и выпуск, совершается за один оборот коленчатого вала или за два хода поршня, так как сжатие и расширение заряда происходят во время один такт, а поступление свежего заряда происходит во время другого такта одновременно с выходом отработавших газов. В четырехтактных двигателях полный рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала или за четыре хода поршня.

Существует еще одна классификация в зависимости от процесса сгорания: взрывные двигатели или двигатели внутреннего сгорания постоянного объема и двигатели внутреннего сгорания постоянного давления или дизельные двигатели.

— Двигатель с искровым зажиганием – Двигатель внутреннего сгорания, обычно работающий на бензине или природном газе, в котором процесс сгорания инициируется свечой зажигания.

Ознакомьтесь с нашей продукцией для силовых установок здесь.

Скачать морские термины

Связанный контент

#}#

#если (тмбурл) {#

#}#

#if (вебинар) {#
#если (!wCompl) {#

${длинная дата}

#если (оставшееся время) {#

Забронируйте место сейчас

#}#
#}#
#}#

#если (подкаст){#

#}#

#if (contentType === ‘Telerik. Sitefinity.DynamicTypes.Model.UniversalArticles.UniversalArticle’ || contentType === ‘Telerik.Sitefinity.DynamicTypes.Model.Podcasts.Podcast’) {#
#: длинная дата #
#}#
#if (isWebinar && wCompl) {#
#: длинная дата #
#}#
#: этикетка #

#if (contentType === ‘Telerik.Sitefinity.DynamicTypes.Model.UniversalArticles.UniversalArticle’) {#

#: readTime # МИН ЧТЕНИЕ

#}#
#if (contentType === ‘Telerik.Sitefinity.DynamicTypes.Model.Podcasts.Podcast’) {#

#: durationOfThePodcast # МИН ПРОСЛУШИВАНИЕ

#}#
#if (contentType === ‘Telerik. Sitefinity.DynamicTypes.Model.Whitepapers.Whitepaper’) {#

#: pageAmount #
#if(число_страниц > 1){#
СТРАНИЦ
#}еще{#
СТРАНИЦА
#}#

#}#

#: название #

#: резюме #

#if (!isWistia){#

#}#

#for (var i=0,len=classificationNames.length; i${classificationTitles[i] }
# } #

Компоненты двигателя внутреннего сгорания

Чтение и знание того, как работает двигатель внутреннего сгорания , это нормально, но незнание его компонентов делает его бесполезным. Связанный компонент двигателя автомобиля заставляет волшебство работать под капотом, ну, для некоторых людей это выглядит как волшебство.

Автомобильный двигатель состоит из различных компонентов разных размеров, выполняющих различные функции. Эта статья ориентирована на распространенный тип автомобильного двигателя « двигатель внутреннего сгорания ”.

Современный вариант деталей двигателя сочетает в себе как механические, так и электрические компоненты. Прочтите несколько важных статей о двигателях внутреннего сгорания…

Подробнее: Типы автомобильных двигателей

Автомобильные двигатели заключены в герметичный упругий металлический цилиндр. Он содержит целых шестнадцать цилиндров, но большинство современных автомобилей имеют от четырех до восьми цилиндров. Читая мои предыдущие статьи, вы поймете, что функция цилиндра заключается в том, чтобы открывать и закрывать по времени, позволяя топливу и воздуху поступать в камеру сгорания и выпускать выхлопные газы. ну, это уже объясненное содержание. Проверьте это по ссылке выше!

В этой статье я распространил список основных частей двигателя внутреннего сгорания и их схемы и их функции.

Подробнее: Понимание работы автомобильной коробки для мозга

Содержание

• 1 Компоненты двигателя внутреннего сгорания:
  • 1.1 1. Цилиндр:
  • 1.2 2. Piston:
  • 1.3 3. 3,3 3. 3,3 3. 3,3 3. 3,3 3. 3,3 3. 3,3 3. 3,3 3. 3,3 3. 3,3 3. 3,3 3,3 3. 3,3 3. 3,3 3,3 3. 3,3 3,3 3,3 3,3 3,3 3,3 3,3 3,3. Шатун:
  • 1,5 Подпишитесь на нашу рассылку
  • 1,6 5. Головка блока цилиндров:
  • 1.7 6. Распределительный вал:
  • 1.8 7. Клапана:
  • 1.9 8. Коромысло:
  • 1.10 9. Картер:
  • 1.11 10. Масляный насос и масляный картер:

    2 1.11 10. Поделитесь!

Ниже приведены общие детали двигателя внутреннего сгорания:

1. Цилиндр :

Эти детали автомобильного двигателя расположены в блоке двигателя, также известном как блок цилиндров. Он содержит вкладыш или рукава вокруг него. Этот вкладыш изнашивается при работе и может быть легко заменен. Цилиндры имеют часть или пространство для движения поршня вверх и вниз, в результате чего происходит сгорание.

Цилиндры характеризуются диаметром диаметра и ходом. Отверстие — это внутренний диаметр, а ход — это эффективная длина вдоль поршня, совершающая возвратно-поступательное движение, т. Е. Движение поршня от ВМТ до НМТ, они являются самой верхней и самой нижней точкой хода.

Блок цилиндров также содержит полые пространства вокруг и между отдельными цилиндрами, эти полые части известны как кожухи. Он позволяет охлаждающей жидкости поступать и циркулировать, обеспечивая эффективное рассеивание тепла в случае двигателей с жидкостным охлаждением.

2. Поршень :

Поршень представляет собой цилиндрическую деталь, которая движется вверх и вниз в цилиндре, обеспечивая полный цикл сгорания (впуск, сжатие, сгорание, выпуск). Посмотрите, как этот процесс работает ниже.

Диаметр поршня немного меньше диаметра цилиндра во избежание быстрого износа поверхности поршня. В круглых выемках на поверхностях поршня установлены три кольца, известные как поршневые кольца. Эти кольца изготовлены из алюминия, имеют непосредственный контакт с гильзой цилиндра, что препятствует износу поршня.

Два первых кольца являются компрессионными кольцами, они имеют фаску на внешней части, помогающую вызвать эффект картерных газов (предотвращение попадания отработавших газов внутри камеры сгорания в картер). Третье кольцо известно как маслосъемное кольцо, предотвращает попадание масла в камеру сгорания и обеспечивает правильное распределение масла по стенкам цилиндра.

3. Коленчатый вал :

Эти детали двигателя помогают преобразовывать скользящее движение поршня во вращательное движение через шатун. Он расположен под блоком цилиндров внутри кожуха, называемого картером. Коленчатый вал имеет изогнутые и смещенные относительно оси вала выступы. В многоцилиндровом двигателе каждый цилиндр снабжен собственной шатунной шейкой, предназначенной для прикрепления поршня к шатуну.

Часть коленчатого вала, называемая подшипником скольжения шейки коленчатого вала, известна как шатун и имеет подшипник скольжения. Другая его часть называется противовесом. Он предназначен для противодействия вибрациям растяжения, испытываемым коленчатым валом из-за возвратно-поступательного дисбаланса движущегося поршня в процессе сгорания. балансир кривошипа либо прикручен болтами к корпусу кривошипа, либо составляет его неотъемлемую часть.

Коленчатые валы изготавливаются либо по частям, либо как единое целое. Цельная конструкция более предпочтительна, поскольку она не оставляет места для вибрации и обеспечивает лучший поток волокон и хорошую устойчивость к нагрузкам.

Наконец, коленчатые валы обычно изготавливают из стали методом ковки или литья из ковкой стали. в то время как цельные коленчатые валы изготавливаются из термостойких углеродистых сталей. Некоторые другие стали, такие как микролегированные ванадием стали, также используются из-за более высокой прочности, которую они могут обеспечить без термической обработки.

4. Шатун :

Эти детали двигателя предназначены для соединения поршня с коленчатым валом. Как упоминалось ранее, он преобразует линейное движение поршня во вращательное движение кривошипа. Одна из его концевых частей прикреплена к поршню через поршневой палец, также известный как поршневой палец и поршневой палец. Другой конец прикреплен к шатунной шейке с помощью болтов, чтобы удерживать верхнюю и нижнюю крышки подшипников, называемые шатунными.

Подшипник выполнен в виде двух полувкладышей, размещенных в шейке кривошипа шатуном шатуна. Оба конца не закреплены жестко для возможности поворота на угол. Следовательно, оба конца находятся в непрерывном движении и испытывают огромное напряжение от давления поршня.

Шатун обычно изготавливается из кованой стали, а иногда и из алюминиевого сплава, когда предпочтение отдается легкому весу и способности поглощать сильные удары. Шатун изготавливается с высокой степенью точности, так как это чувствительная деталь, подверженная поломкам.

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

5. Головка блока цилиндров :

Эти детали двигателя служат в качестве покрытия блока цилиндров, клапана, коромысла и элемента зажигания. Он крепится болтами к блоку цилиндров с прокладкой головки блока цилиндров между ними.

Головка блока цилиндров изготавливается из чугуна, а иногда и из алюминиевого сплава, когда требуется легкая деталь и поскольку она проводит тепло быстрее, чем чугун.

В двигателе с верхним расположением распределительного вала распределительный вал размещен в головке с отсутствием толкателя клапанного механизма. Некоторые другие детали, такие как впускные, выпускные отверстия и камера сгорания, также имеют свое пространство под цилиндром, что делает его единым целым компонентом двигателя.

6. Распределительный вал :

Этот компонент двигателя внутреннего сгорания представляет собой вал с установленным на нем кулачком. его функции заключаются в управлении клапанами напрямую, сидя над ними или через коромысло и механизм толкателя. Время газораспределения определяется размером распределительного вала. То есть открытие и закрытие клапанов регулируется распределительным валом, который установлен на коленчатом валу либо непосредственно через редуктор, либо косвенно через шкив и зубчатый ремень.

Распределительный вал, соединенный с кривошипом шестерней, требовал толкателя и толкателя вместе с коромыслами. Распределительный вал обычно изготавливается из отливок из закаленного чугуна и стальных заготовок, используемых при изготовлении высококачественных. Назначение закаленного железа обеспечивает большую износостойкость и твердость поверхности.

7. Клапаны :

Клапаны, известные как тарельчатые клапаны на двигателях внутреннего сгорания. Он состоит из длинного тонкого круглого стержня, называемого штоком клапана, и плоского круглого диска, называемого головкой клапана, который сужается вдоль тонкого стержня. Функция клапана заключается в включении клапана для свежего впуска топлива и воздуха и выпуска отработавших газов (выхлопных газов). Открытие и закрытие клапана вызвано скользящим движением распределительного вала и связанных с ним рычажных механизмов.

Клапаны двигателей изготовлены из стальных сплавов, наполненных натрием для увеличения теплопередающей способности. Наконец, клапаны двухсекционные; впускной/впускной клапан, который позволяет свежему заряду поступать в камеру, когда он открыт, а выпускной/выпускной клапан позволяет выходить выхлопным газам.

8. Коромысло :

Эта деталь двигателя внутреннего сгорания играет важную роль, поскольку она передает вращательное движение кулачка или коленчатого вала через толкатель/защелку и преобразует его в линейное движение штока клапана, помогая вдавить головку клапана

Головка коромысла изготовлена ​​из стальных штамповок для двигателей малой и средней мощности, тогда как головка коромысла тяжелонагруженного дизельного двигателя изготовлена ​​из чугуна и кованой углеродистой стали, что обеспечивает большую прочность и жесткость. Коромысел колеблются вокруг неподвижного шарнирного стержня в головке блока цилиндров.

9. Картер двигателя :

Эти компоненты двигателя внутреннего сгорания расположены под блоком цилиндров, содержащим подшипники, которые вращают кривошип. Этот коренной подшипник представляет собой подшипник скольжения с достаточным запасом масла. Четырехцилиндровые рядные бензиновые двигатели содержат три подшипника в картере, по одному на каждом конце и один в середине, в то время как дизельные двигатели имеют пять коренных подшипников, по одному на каждом конце и по одному между каждым цилиндром.

Картер двигателя изготовлен из чугуна и алюминия, из того же материала, что и блок цилиндров. Картер служит двигателю для многих целей, поскольку помогает защитить его внутренний механизм от пыли, грязи и некоторых других материалов. Он также служит корпусом, который закрывает коленчатый вал и шатун, удерживая масло и воздух.

10. Масляный насос и поддон :

Масляный насос подает масло к различным частям двигателя для надлежащей смазки, очистки и охлаждения. Масляный насос в двигателе приводится в движение шестерней коленчатого вала. Масло подается под давлением к различным частям компонентов двигателя, что помогает смазывать и охлаждать систему.

Масляный картер служит хранилищем, содержащим камеру, в которой хранится масло. Масло поднимается масляным насосом из поддона через сетчатый сетчатый фильтр, который предотвращает попадание мусора и грязи в двигатель. Масляный фильтр и масляный радиатор пропускают масло, прежде чем распределить его по деталям двигателя. Масло возвращается в масляный поддон после выполнения своей работы.

Другими компонентами автомобильного двигателя являются электрические, о которых будет рассказано в другой статье. В электрическую часть двигателя входят:

• Генератор
• Стартер
• Свеча зажигания
• Электронная топливная форсунка
• Катушка зажигания и т. д.

Мы надеемся, что вы нашли этот пост «Компоненты двигателя внутреннего сгорания» полезным и получили удовольствие от чтения. Если вы это сделали, рассмотрите возможность поделиться этим постом со своими друзьями и студентами в социальных сетях. Спасибо!

Курсы PDH онлайн. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов HVAC; не только экология или энергосбережение

Курсы. «

Рассел Бейли, стр. меня к новым источникам

информации. » Я многому научился, а их было

очень быстро отвечают на вопросы.

Это было на высшем уровне. Буду использовать

снова. Спасибо.»

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании сайт. Хорошо организовано. Я действительно воспользуюсь вашими услугами снова.

Я передам название вашей компании

другим сотрудникам.»

Рой Пфлейдерер, ЧП

Нью-Йорк

«Справочный материал был превосходным, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что уже знаком с деталями аварии в Канзасе

Hyat77

City Hyat».

Майкл Морган, ЧП

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится возможность просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

Информативный и полезный

В моей работе. «

Уильям Сенкевич, P.E.

Флорида

«. You

— лучшие, которые я нашел. »

Рассел Смит, стр. PDH, дав время на просмотр

материал.»

Хесус Сьерра, ЧП

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неверные ответы. В действительности,

человек учится больше

от неудач. »

John Scondras, P.E.

Pennsylvania 777

Pennsylvania

. учеба является эффективным

way of teaching. »

Jack Lundberg, P.E.

Wisconsin

«I am very impressed with the way you present the courses; т.е. разрешение

Студент для рассмотрения курса

Материал перед оплатой и

Получение викторины. »

Arvin Swanger, P.E. 797998

Arvin Swanger, P.E. 77998

.0777

«Спасибо, что предложили все эти замечательные курсы. Я, конечно, многому научился, и мне очень понравилось.»

Мехди Рахими, ЧП

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска и прохождения ваших онлайн-курсов

«.

Уильям Валериоти, ЧП

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. Курс был прост для понимания. Фотографии в основном давали хорошее представление о

обсуждаемых темах.»

Майкл Райан, ЧП

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Нужен 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, ЧП

New Jersey

«Это был мой первый онлайн -опыт в получении моих необходимых кредитов PDH. Это было

Информативный, выгодный и экономичный.

Я бывшая рекомендация порекомендовать IT 7777777777778

I Delivery Rekeary 77777777778

8

. все инженеры».

Джеймс Шурелл, ЧП

Огайо

«Я ценю, что вопросы относятся к «реальному миру» и имеют отношение к моей практике, and are

not based on some obscure section

of the laws that don’t apply

to «normal» practice. »

Mark Kanonik, P.E.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы вернуться к моему медицинскому устройству

организации.»0777

Теннесси

«Материал курса имеет хорошее содержание, не слишком математический, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, ЧП

Калифорния

«Это был очень приятный опыт.0777

использование. Большое спасибо. «

Патриция Адамс, P.E.

Канзас

» Отличный способ достижения непрерывного образования PE в рамках лицензиата.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Это поможет распечатать викторину во время

просмотр текстового материала. I

also appreciated viewing the

actual cases provided. »

Jacquelyn Brooks, P.E.

Florida

«The document Common ADA Errors in Facilities Design is very useful. Тест

действительно требовал исследований в документе

, но ответов было

легко доступен.»

Гарольд Катлер, ЧП

Массачусетс

«Это было эффективное использование моего времени. Спасибо за различные выборы

в дорожно -транспортной инженерии, которые мне нужно

, чтобы выполнить требования

Сертификация PTOE.

Joseph GilRoy, P.E.

Joseph GilRoy, P.E.

Joseph GilRoy, P.E.

.

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для выполнения моих требований в штате Делавэр.»

Ричард Роудс, ЧП

Мэриленд

«Защитное заземление многому меня научило. До сих пор все курсы, которые я посещал, были великолепны.

Кристина Николас, ЧП

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду дополнительных курсов

.

Деннис Мейер, ЧП

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессиональных

инженеров в получении единиц PDH

в любое время. Очень удобно.»

Пол Абелла, ЧП

Аризона

«Пока все было отлично! Я не имею много времени, у меня не так много

Время, чтобы исследовать, откуда до

.

«Это было очень информативно и поучительно. Легко для понимания с иллюстрациями

и графиками; Определенно делает это

проще , чтобы поглотить Все

Теории

Victor Ocampo, P. Er.G.Eng. обзор полупроводниковых принципов. Мне понравилось проходить курс в

моем собственном темпе в течение 9 лет.0777 Утреннее

ТЕМУ СУДА

. контрольный опрос. Я бы очень порекомендовал бы

всем PE нуждающимся

Устройства CE.»

Марк Хардкасл, ЧП

Миссури

«Очень хороший выбор тем во многих областях техники».

Рэндалл Дрейлинг, ЧП

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад помочь в финансовом плане

по 7 7 7 907 ваш промо-адрес электронной почты 7 0777

Сниженная Цена

на 40%». Я буду использовать вашу услугу в будущем. «

Чарльз Флейшер, P.E.

New York

профессиональная этика

Коды и Нью -Мексико

Правила ».

Брун Хилберт, P.E.

California

767. Они стоили потраченного времени и усилий». Буду использовать CEEngineerng

Сертификация. Сертификация «

».

Томас Каппеллин, P.E.

Illinois

6766 8.

мне то, за что я заплатил — много

ценю!»0776 «CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы

для инженера.»

Майк Зайдл, ЧП

Небраска

«Учебный курс был по разумной цене, материал был

хорошо структурирован.»

Глен Шварц, ЧП

Нью-Джерси

«Вопросы соответствовали урокам, материал урока

Хороший справочный материал

для дизайна древесины ».

Bryan Adams, P. E.

Minnesota 7

66″ Minnesota

9000 9076 « Minnesota

9000