Виды двигателей внутреннего сгорания | 🚘Авто Новости Онлайн Пульс Mail.ru

Содержание

• Виды двигателей
• Паровая машина
• Бензиновый двигатель
• Дизельные двигатели
• Газовый двигатель
• Электрические моторы
• Гибриды
• Роторно-поршневые ДВС
• Водородный мотор
• Вывод

Мало кто знает, что двигатель внутреннего сгорания был изобретён ещё 5 веков назад, легендарным инженером и конструктором Леонардо да Винчи. Но, после первого чертежа потребовалось ещё 300 лет, чтобы были созданы первые прототипы, которые могли полноценно работать.

Виды двигателей

Первый полноценный прототип двигателя внутреннего сгорания был сконструирован в далёком 1806 году, который принадлежал братьям Ньепсье. После этого важного исторического факта было недолгое затишье.

Но, в конце 19 века три легендарным немца положили старт автомобилестроению — Николас Отто, Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах. После этого двигатели внутреннего сгорания получили много модификаций и вариантов, которые используются по сегодняшний день.

Рассмотрим, какие существуют виды автомобильных ДВС, а также укажем типы двигателей:

• Паровая машина
• Бензиновый двигатель
• Карбюраторная система впрыска
• Инжектор
• Дизельные двигатели
• Газовый двигатель
• Электрические моторы
• Роторно-поршневые ДВС

Паровая машина

Первым представителем полноценного двигателя внутреннего сгорания следует считать паровую машину, которая устанавливалась на все транспортные средства 19 века, до момента изобретения остальных видов моторов.

На то время паровыми движками оснащались паровозы, автомобили и даже примитивные трёхколёсные самоходные машины (напоминающие мотоциклы). Изобретение такого класса завоевало весь мир, но к концу 19 — начало 20 века стало неэффективное, поскольку транспортные средства на пару не могли развивать достаточно большую скорость.

Бензиновый двигатель

Бензиновый двигатель — это ДВС средством питания, которого является бензин. Горючее подаётся с топливного бака при помощи насоса (механического или электрического) на систему впрыска. Итак, рассмотрим, какие бывают типы бензиновых моторов:

• С карбюратором.
• Инжекторного типа.

Современный мир привык, что большинство автомобилей имеет электронную систему впрыска топлива (инжектор).

Карбюраторная система впрыска

Карбюратор — это тип впрыскового устройства горючего во впускной коллектор с дальнейшим распределением по цилиндрам. Первый примитивный карбюратор был разработан в Германии ещё в конце 19 века и имеет почти 100 летнюю историю развития.

Карбюраторы бывают — одно-, двух-, четырех- и шестикамерные. Кроме этого существует достаточно много прототипов.

Принцип работы карбюратора достаточно простой: бензонасос подаёт топливо в поплавковую камеру, где бензин проходит сквозь жиклёры механическим путём (количество впрыскиваемого топлива регулирует водитель при помощи педали акселератора), и подаётся во впускной коллектор. Недостатком карбюратора стало то, что он чувствительный к регулировкам, а также не соответствует экологическим международным нормам.

Инжектор

Инжекторный двигатель — это тип впрыскового устройства горючего в цилиндры двигателя. Инжекторный впрыск бывает моно и разделённым Данная система на сегодняшний день все больше совершенствуется, чтобы уменьшит выбросы СО2 в атмосферу. Для впрыска используются форсунки, которые ещё ранее начали использоваться на дизельных двигателях.

С переходом на данную систему транспортные средства стали оснащать электронными блоками управления двигателем, чтобы корректировать состав воздушно-топливной смеси, а также сигнализировать о неисправностях внутри системы.

Дизельные двигатели

Дизельный мотор — это вид двигателя, который расходует как горючее дизельное топливо. Основные системы и элементы движка идентичны бензиновому брату, различие состоит в системе впрыска и воспламенении смеси. В дизельном моторе отсутствуют свечи зажигания, поскольку воспламенение смеси от искры не нужно.

На моторах такого типа устанавливаются свечи накала, которые разогревают воздух в камере сгорания, который превышает температуру воспламенения. После этого через форсунки подаётся распылённое топливо, которое сгорает, чем создаёт достаточное давление для привода в движения поршня, который раскручивает коленчатый вал.

Дизель с турбонаддувом

Одним из подвидов дизельного ДВС считается турбодизель. На этом моторе установлена турбина, которая имеет вид улитки. При помощи турбины в мотор подаётся больше количество сжатого воздуха, который даёт больше детонационный эффект, за счёт чего движок можно быстрее разогнать.

Газовый двигатель

Газовые двигатели на сегодняшний день в автоиндустрии в чистом виде почти не используются, поскольку частые поломки моторов, стали причиной полного отказа от них. Вместо этого, газовые установки зачастую можно встретить на бензиновых автомобилях, что значительно экономит расход денег на горючее.

Газ с баллона подаётся на редуктор, который распределяет топливо по цилиндрам, а затем горючее попадает непосредственно в камеры сгорания. После этого с помощью свечей зажигания газ воспламеняется. Единственным недостатком использования газовой установки считается то, что мотор теряет 20% своего потенциального ресурса.

Электрические моторы

Николас Тесла впервые предложил использовать для автомобилей электроэнергию. Электрические моторы на сегодняшний день не распространены, поскольку заряда батареи хватает только до 200 км пути, а заправочных станций, которые могут предоставить услугу зарядки автомобиля — практически нет.

Известная мировая компания, производитель электрических автомобилей «Тесла» продолжает совершенствовать электродвигатели, и каждый год дарит потребителям новинки, которые имеют больший запас хода без дозарядки.

Гибриды

Наверное, самые желаемые двигатели на сегодняшний день. Это смесь бензинового двигателя внутреннего сгорания и электромотора. Существует несколько вариантов работы такого движка.

Роторно-поршневые ДВС

Роторно-поршневой силовой агрегат в автомобилестроении не нашёл широкого распространения, хотя можно встретить модели автомобилей, которые используют такой тип ДВС. Предложил создание такого мотора — конструктор Ванкель.

Движение осуществляется за счёт вращения трёхзубчатого ротора, который позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. Данный мотор активно использовался в 80-е годы 20 ст.

Водородный мотор

НОУ-ХАУ современного мира считается водородный двигатель. В автомобиль устанавливается установка водородного типа. Отличие от бензиновых моторов заключается в подаче топлива. Если у бензина топливо подаётся вовремя возврата поршня в ВТМ, то у водородного силового агрегата в момент, когда поршень возвращается к НТМ.

В будущем планируется создать водородный двигатель закрытого типа, когда не будет требоваться выброс отработанных газов, а также на 500 км автолюбитель сможет забить о заправке автомобиле.

Стоит понимать, что автомобили с таким мотором будут стоить весьма не дёшево, пока они полностью не вытеснят бензинового брата.

Вывод

Двигатели внутреннего сгорания имеют достаточно большое количество видов и типов, на любой вкус. Так, самыми популярными, по мировой статистике, считают бензиновые, дизельные и гибридные силовые агрегата. Но, все движется к тому, что человек хочет отойти от использования бензина и его аналогов и перейти полностью на электрику.

Источник

ВИДЫ ДВИГАТЕЛЕЙ – Рассказываем о ВСЕХ видах двигателей

Автомобильный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания. То есть сгорание топлива происходит внутри специальной области системы, называемой камерой сгорания. Именно таким образом ДВС превращают источник энергии в физическую работу, позволяя машине ездить. Но не все ДВС сделаны одинаковыми, и соответственно разные типы двигателей работают по-разному.

Критериями дифференциации двигателей внутреннего сгорания являются тип используемого топлива, количество цилиндров, расположение клапанов, тип зажигания, расположение цилиндров, число ходов, скорость, конструкция. Рассмотрим все эти классификации детально.

По типу используемого топлива ДВС классифицируется как:

1. Бензиновый – для своей работы использует бензин.
2. Дизельный – для работы использует дизель (соляра).
3. Газовый – двигатель, использующий для работы газовое топливо.

По типу зажигания

На основании воспламенения ДВС различают:

• с искровым зажиганием (Отто-мотор). В ДВС с искровым зажиганием есть свеча зажигания, которая установлена ​на его головке. Свеча зажигания производит искру после сжатия топлива и зажигает воздушно-топливную смесь для сгорания. Бензиновые двигатели являются двигателями с искровым зажиганием.
• с воспламенением от сжатия. В ДВС с воспламенением от сжатия на головке блока цилиндров нет свечи зажигания. Топливо воспламеняется от тепла сжатого воздуха. Пример – дизельные двигатели.

По конструкции

• Поршневой двигатель. В конструкции этого вида ДВС исходя из названия поршень и цилиндр. Поршень делает возвратно-поступательные движения внутри цилиндра. Пример поршневого ДВС – двухтактные и четырехтактные двигатели.
• Роторный ДВС – не имеет поршней, для выработки мощности работает ротор. Конструкция выполнена компактно, имеет изогнутую, продолговатую внутреннюю форму. Центральный ротор вращается только в одном направлении (без возвратно-поступательного движения), производя все 4 такта Oтто, включая впуск, сжатие, мощность и выхлоп при работе. На сегодняшний день существует ограниченное количество автомобилей, имеющих конструкцию роторного двигателя. Найти его можно, например, в Mazda RX-8. Не популярен такой вид ДВС, потому что он имеет конструктивное ограничение, вызывающее низкий уровень крутящего момента.
• Известный как двигатель Ванкеля, роторно-поршневой двигатель. Особенность его в том, что конструкция состоит из треугольного ротора, который вращается в камере 8-образной формы. В качестве топлива использует бензин, но возможно применение газа.

По количеству цилиндров

В зависимости от количества цилиндров двигателя, они могут быть соответственно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 — цилиндровые.

Наибольшее распространение в автомобилестроении получили 4- и 6-цилиндровые ДВС.

Двигатель с четырьмя цилиндрами — самый распространенный тип двигателя, и для этого есть все основания. Четырехцилиндровые ДВС обеспечивают наилучшую топливную эффективность среди других видов. Некоторые модели популярных авто с четырехцилиндровыми двигателями – FIAT 124 Spider и Jeep Cherokee.

6-цилиндровый ДВС – двигатель среднего класса, идеально подходящий для увеличения мощности и ограниченной тягово-сцепной способности. Он встречается во внедорожниках и кроссоверах, таких как Dodge Journey, Dodge Durango и Jeep Grand Cherokee.

Какие виды ДВС автомобиля по расположению цилиндров

• Рядные – цилиндры механизма расположены в ряд. Бывают двух видов: горизонтальные и вертикальные. Вертикальные направлены вверх, обычно перпендикулярно автомобилю, горизонтальные – цилиндры располагаются в горизонтальном положении соответственно. Такую конфигурацию можно встретить в самых разных автомобилях.

• V-образные – если смотреть на двигатель с передней стороны, это расположение будет похоже на букву «V». Каждый цилиндр будет обращен наружу и будет приводить в движение общий коленчатый вал в основании. Этот тип двигателя используется в большинстве премиальных и высокопроизводительных автомобилей, поскольку он позволяет втиснуть больше цилиндров. Кроме того, пространство, занимаемое цилиндрами, довольно компактно по сравнению с другими двигателями.

• Оппозитные – цилиндры расположены на одной линии; двигаются – противоположно друг другу. Практически все модели марки Subaru оснащены именно этим видом ДВС.

• W-тип – цилиндры расположены в три ряда, таким образом, что они образуют расположение W-типа; изготавливается при производстве 12-цилиндровых и 16-цилиндровых двигателей.

• Радиальный – имеет конфигурацию, в которой цилиндры направлены наружу из центрального картера, как спицы колеса. Если смотреть на него спереди, он напоминает звезду и поэтому еще называется «звездным» двигателем.

По количеству тактов

Исходя из числа ходов, основные типы двигателей:

• Четырехтактный – это двигатель, в котором поршень движется четыре раза за один цикл рабочего хода, и включает такт впуска (цилиндр заполняется воздухом и бензином), такт сжатия (поршень сжимает воздух и бензин), такт сгорания (свеча зажигания производит зажигание, происходит взрыв, поршень сбрасывается вниз) и такт выхлопа (выпускной клапан открывается).

• 
  Двухтактный
  – двигатель, в котором поршень делает движение два раза, чтобы произвести рабочий ход.

По расположению клапанов

В зависимости от расположения впускного и выпускного клапанов в различных положениях в головке или блоке цилиндров автомобильные ДВС подразделяются на четыре категории. Эти маркеры обозначаются как «L», «I», «F» и «T». Легко запомнить слово “ЛИФТ”, чтобы вспомнить расположение четырех клапанов:

• С L-образной головкой – в этих типах ДВС впускной и выпускной клапаны расположены рядом и управляются одним распределительным валом. Цилиндр и камера сгорания образует и перевернутую L.
• С I-образной головкой – впускной и выпускной клапаны расположены в головке цилиндров. Один клапан приводит в действие все клапаны. Эти типы двигателей в основном и используются в автомобилях.
• С F-головкой – это комбинация двигателей с I-образной головкой и F-головки. При этом впускной клапан находится в головке, а выпускной – лежит в блоке цилиндров. Оба набора клапанов управляются одним распределительным валом.
• С Т-образной головкой – впускной клапан расположен с одной стороны, а выпускной — с другой стороны цилиндра. Здесь для работы требуются два распределительных вала, один для впускного клапана, а другой для выпускного.

По скорости:

• Низкоскоростной.
• Среднеоборотный.
• Высокоскоростной.

Какие бывают виды двигателей в автомобилях. Виды двигателей внутреннего сгорания

Двигатель это очень важная составляющая любого автомобиля. Выбору двигателя надо уделять особое внимание. Если вы не знаете какие виды двигателей существуют, вы не сможете выбрать двигатель который подойдёт именно вам. А от него зависит многое, в том числе и ваша безопасность.

Первым в этом списке двигателей, будет двигатель внутреннего сгорания, двигатель внутреннего сгорания работает на бензине. Конструкция этого двигателя такова, что управление мощностью происходит с помощью довольно мощного потока воздуха и также при помощи дроссельной заслонки. Управление таким двигателем, осуществляется через место водителя, благодаря нажатию на педаль.

Инжекторные двигатели

Есть также другой тип двигателей, а именно инжекторные. В инжекторных двигателях существуют специальные форсунки, благодаря этим форсункам и осуществляется процесс впрыска. Инжекторные двигатели довольно экономичные, затраты на бензин у них гораздо меньше. Так что, если вы хотите сэкономить деньги на бензине, выбирайте автомобиль именно с таким двигателем.

Карбюраторные двигатели

Третий тип двигателей в этом списке, это карбюраторные. В двигателях подобного вида происходит довольно сложный процесс. В них кислород перемешивается с топливом, в специализированном для этого процесса устройстве. Стоит отметить что такие двигатели уже не используют в современных машинах, на смену таким двигателям пришли инжекторные.

Существует поршневой двигатель, этот двигатель называют и по другому, а именно дизельный. Процесс работы в подобном двигателе происходит благодаря поджиганию топлива, (топливо находится в распылённом состояние), потом оно соединяется, с уже другим горячим топливом, и тем самым активирует работу двигателя, стоит отметить, что данный процесс происходит при сжатом воздухе. Именно этот двигатель более подробно описывается в этой статье.

Какой двигатель для автомобиля выбрать?

Чтобы понять какой двигатель подходит именно вам, надо понимать зачем и как вы будете использовать автомобиль, потому что с дизельным двигателем крайне не рекомендуется быстро ездить, вы сможете причинить вред поршневому двигателю, если будете набирать слишком много оборотов, да и разгоняться вы будете тоже долго.

А вот с двигателем на бензине уже можно позволить себе ездить довольно быстро, и не бояться не неожиданной поломки. Но справедливости ради, стоит отметить что с дизельными двигателями, не придётся мучиться с различным свечами зажигания, трамблёрами, но поршневой двигатель довольно тяжело завести на морозе. Также придётся довольно часто менять фильтры, вам надо будет использовать, очень хорошее топливо.

Дизельные двигатели очень шумные, но у поршневого двигателя есть хорошая, можно даже сказать отличная тяга, на не больших скоростях.

Не стоит думать что двигатели на бензине идеальные, и не имеют минусов, это не так. Самым большим минусом бензинового двигателя являются свечи зажигания.
В наше время появились машины гибриды, подобные машины представляют собой автомобиль, в котором стоит два двигателя, а именно электрический и бензиновый, когда надо ездить на низких скоростях работает электрический двигатель, а если вам надо ездить на высоких скоростях, включается бензиновый двигатель, подобные автомобили очень качественные, но стоит подметить то что, ремонт подобных авто довольно дорогой.

Можно сделать вывод, что не существует для всех, одного подходящего двигателя. Выбирайте двигатель из собственных предпочтений, а в этой статье просто рассказывается про плюсы и минусы каждого из вида двигателей. Но помните, выбору двигателя надо уделить достаточно много внимания.

Двигатель внутреннего сгорания – это такой тип мотора, у которого топливо воспламеняется в рабочей камере внутри, а не в дополнительных внешних носителях. ДВС преобразует давление от
сгорания топлива в механическую работу.

Из истории

Первый ДВС являлся силовым агрегатом Де Риваза, по имени его создателя Франсуа де Риваза, родом из Франции, который сконструировал его в 1807 году.

В этом двигателе уже было искровое зажигание, он был шатунный, с поршневой системой, то есть, это своего рода прообраз современных моторов.

Спустя 57 лет соотечественник де Риваза Этьен Ленуар изобрел уже двухтактный агрегат. Этот агрегат имел горизонтальное расположение своего единственного цилиндра, наличествовал искровым зажиганием и работал на смеси светильного газа с воздухом. Работы двигателя внутреннего сгорания в то время хватало уже на малогабаритные лодки.

Еще через 3 года конкурентом стал немец Николаус Отто, детищем которого стал уже четырехтактный атмосферный мотор с вертикальным цилиндром. КПД в данном случае увеличился на 11%, в отличие от кпд двигателя внутреннего сгорания Риваза, он стал 15-процентным.

Чуть позже, в 80-х годах этого же столетия, российский конструктор Огнеслав Костович впервые запустил агрегат карбюраторного типа, а инженеры из Германии Даймлер и Майбах усовершенствовали его в облегченный вид, который стал устанавливаться на мото- и автотехнике.

В 1897 году Рудольф Дизель выводит в свет ДВС по типу воспламенения от сжатия, используя нефть в качестве топлива. Этот вид двигателя стал родоначальником дизельных моторов, использующихся по настоящее время.

Виды двигателей

• Бензиновые моторы карбюраторного типа работают от топлива, смешанного с воздухом. Смесь эта предварительно подготавливается в карбюраторе, далее поступает в цилиндр. В нем смесь сжимается, воспламеняется искрой от свечи зажигания.
• Инжекторные двигатели отличаются тем, что смесь подается напрямую от форсунок во впускной коллектор. У этого вида имеются две системы впрыска – моновпрыск и распределенный впрыск.
• В дизельном моторе воспламенение происходит без свечей зажигания. В цилиндре данной системы находится воздух, разогретый до температуры, которая превышает температуру воспламенения топлива. В этот воздух через форсунку подается топливо, и вся смесь воспламеняется по образу факела.
• Газовый ДВС имеет принцип теплового цикла, топливом может являться как природный газ, так и углеводородный. Газ поступает в редуктор, где давление его стабилизируется в рабочее. Затем попадает в смеситель, а в итоге воспламеняется в цилиндре.
• Газодизельные ДВС работают по принципу газовых, только в отличие от них, смесь воспламеняется не свечой, а дизельным топливом, впрыск которого происходит также, как и у обычного дизельного мотора.
• Роторно-поршневые типы двигателей внутреннего сгорания принципиально отличаются от остальных наличием ротора, который вращается в камере, имеющей форму восьмерки. Чтобы понять, что такое ротор, нужно усвоить, что в данном случае ротор выполняет роль поршня, ГРМ и коленчатого вала, то есть специальный механизм ГРМ здесь полностью отсутствует. При одном обороте происходит сразу три рабочих цикла, что сравнимо с работой двигателя с шестью цилиндрами.

Принцип работы

В настоящее время преобладает четырехтактный принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Это объясняется тем, что поршень в цилиндре проходит четыре раза – вверх и вниз одинаково по два.

Как работает двигатель внутреннего сгорания:

1. Первый такт – поршень при движении вниз втягивает топливную смесь. При этом клапан впуска находится в открытом виде.
2. После достижения поршнем нижнего уровня, он двигается вверх, сжимая горючую смесь, которая, в свою очередь, принимает объем камеры сгорания. Этот этап, включенный в принцип работы двигателя внутреннего сгорания, является вторым по счету. Клапаны, при этом, находятся в закрытом виде, и чем плотнее, тем качественнее происходит сжатие.
3. В третий такт включается система зажигания, так как здесь происходит воспламенение топливной смеси. В назначении работы двигателя он называется «рабочим», так как при этом начинается процесс привода в работу агрегата. Поршень от взрыва топлива начинает движение вниз. Как и во втором такте, клапаны находятся в закрытом состоянии.
4. Завершающий такт – четвертый, выпускной, который дает понять, что такое завершение полного цикла. Поршень через выпускной клапан избавляется от отработавших газов цилиндра. Затем все циклически повторяется снова, понять, как работает двигатель внутреннего сгорания, можно представив цикличность работы часов.

Устройство ДВС

Устройство двигателя внутреннего сгорания логично рассматривать с поршня, так как он является основным элементом работы. Он представляет собой своеобразный «стакан» с пустой полостью внутри.

Поршень имеет прорези, в которых фиксируются кольца. Отвечают эти самые кольца за то, чтобы горючая смесь не выходила под поршень (компрессионное), а так же за то, чтобы масло не попадало в пространство над самим поршнем (маслосъемное).

Порядок работы

• При попадании внутрь цилиндра топливной смеси, поршень проходит четыре вышеописанных такта, и возвратно-поступательное движение поршня приводит в движение вал.
• Дальнейший порядок работы двигателя следующий: верхняя часть шатуна закреплена на пальце, который находится внутри юбки поршня. Кривошип коленвала фиксирует шатун. Поршень, при движении, вращает коленвал и последний, в свое время, передает крутящий момент системе трансмиссии, оттуда на систему шестерен и далее к ведущим колесам. В устройстве двигателей автомобилей с задним приводом посредником до колес выступает еще и карданный вал.

Конструкция ДВС

Газораспределительный механизм (ГРМ) в устройстве двигателя внутреннего сгорания отвечает за впрыск топлива, а так же за выпуск газов.

Механизм ГРМ состоит из верхнеклапанного и нижнеклапанного, может быть двух видов – ременной или цепной.

Шатун чаще всего изготавливается из стали путем штамповки или ковки. Есть виды шатунов, изготовленные из титана. Шатун передает усилия поршня коленвалу.

Коленвал из чугуна или из стали представляет собой набор коренных и шатунных шеек. Внутри этих шеек есть отверстия, отвечающие за подачу масла под давлением.

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма в двигателях внутреннего сгорания заключается в преобразовании движений поршня в движения коленвала.

Головка блока цилиндров (ГБЦ), большинства двигателей внутреннего сгорания, как и блок цилиндров, чаще всего изготавливается из чугуна и реже из различных сплавов алюминия. В ГБЦ находятся камеры сгорания, каналы впуска – выпуска, отверстия свечей. Между блоком цилиндров и ГБЦ находится прокладка, обеспечивающая полную герметичность их соединения.

В систему смазки, которую включает в себя двигатель внутреннего сгорания, входит поддон картера, маслозаборник, маслонасос, масляный фильтр и масляный радиатор. Все это соединено каналами и сложными магистралями. Система смазки отвечает не только за уменьшения трения между деталями мотора, но и за их охлаждение, а также за уменьшение коррозии и износа, увеличивает ресурс ДВС.

Устройство двигателя, в зависимости от его вида, типа, страны изготовителя, может быть чем-либо дополнено или, напротив, могут отсутствовать какие-то элементы ввиду устаревания отдельных моделей, но общее устройство двигателя остается неизменным так же, как и стандартный принцип работы двигателя внутреннего сгорания.

Дополнительные агрегаты

Само собой, двигатель внутреннего сгорания не может существовать как отдельный орган без дополнительных агрегатов, обеспечивающих его работу. Система запуска раскручивает мотор, приводит его в рабочее состояние. Существуют разные принципы работы запуска в зависимости от типа мотора: стартерный, пневматический и мускульный.

Трансмиссия позволяет развить мощность при узком диапазоне оборотов. Система питания обеспечивает ДВС двигатель малым электричеством. В нее входит аккумуляторная батарея и генератор, обеспечивающий постоянный поток электричества и заряд АКБ.

Выхлопная система обеспечивает выпуск газов. В любое устройство двигателя автомобиля входят: выпускной коллектор, который собирает газы в единую трубу, каталитический конвертер, который снижает токсичность газов путем восстановления оксида азота и использует образовавшийся кислород, чтобы дожечь вредные вещества.

Глушитель в этой системе служит для того, чтобы уменьшить выходящий из мотора шум. Двигатели внутреннего сгорания современных автомобилей должны соответствовать установленным законом нормам.

Тип топлива

Следует помнить и об октановом числе топлива, которое используют двигатели внутреннего сгорания разных типов.

Чем выше октановое число топлива – тем больше степень сжатия, что приводит к увеличению коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания.

Но существуют и такие двигатели, для которых увеличение октанового числа выше положенного заводом изготовителем, приведет к преждевременной поломке. Это может произойти путем прогорания поршней, разрушения колец, закопченности камер сгорания.

Заводом предусмотрено свое минимальное и максимальное октановое число, которое требует двигатель внутреннего сгорания.

Тюнинг

Любители увеличить мощность работы двигателей внутреннего сгорания зачастую устанавливают (если это не предусмотрено заводом изготовителем) различного рода турбины или компрессоры.

Компрессор на холостых оборотах выдает небольшую мощность, при этом держит стабильные обороты. Турбина же, наоборот, выжимает максимальную мощность при ее включении.

Установка тех или иных агрегатов требует консультации с мастерами, имеющими опыт работы в узком направлении, поскольку ремонт, замена агрегатов, или же дополнение двигателя внутреннего сгорания дополнительными опциями – это отклонение от назначения работы двигателя и уменьшают ресурс ДВС, а неправильные действия могут привести к необратимым последствиям, то есть работа двигателя внутреннего сгорания может быть навсегда окончена.

В настоящее время существуют различные типы двигателей автомобилей
, основанные на принципе внутреннего сгорания. По характеру работы они разделяются на карбюраторные и дизельные. Рассмотрим их отличия и поговорим о видах моторов в современных автомобилях.

Цикл работы двигателя – критерий для классификации

Принцип действия двигателя основан на превращении тепловой энергии в механическую с помощью определенных повторяющихся процессов, представляющих собой рабочий цикл. В зависимости от количества ходов поршня, затрачиваемых на осуществление такого цикла, двигатели бывают четырехтактными или двухтактными. Все типы двигателей внутреннего сгорания, используемые в автомобилях, работают по четырехтактному рабочему циклу. Он включает в себя впуск и сжатие топлива, а также рабочий ход и выпуск отработанных газов.

Двухтактный мотор за один цикл осуществляет всего два хода поршня: сжатие и рабочий ход. А вот очистка и наполнение цилиндров происходит во время этих двух тактов, практически в предкритических точках. Эти двигатели имеют некоторые недостатки, например, больший уровень загрязнения выхлопных газов. Но при равных объемах двухтактный мотор мощнее четырехтактного, а также проще его конструкция. Главным минусом, из-за которого они не нашли распространение в автомобилях, является большой расход топлива, оно не сгорает в значительной степени, из-за чего и получаются слишком загрязненные выхлопы.

Инжекторные виды автомобильных двигателей

Инжекторный мотор работает несколько по-другому: не воздух подается в топливо, а топливо дозированно подается в воздушную среду методом мелкого вспрыска. Форсунка под давлением распыляет горючую жидкость, что уменьшает ее расход, потому что это количество дозируется специальными устройствами. По этой же причине такие моторы экономичнее, а за счет оптимальной пропорции компонентов полученной смеси увеличивается чистота выхлопа и КПД двигателя.

Те виды автомобильных двигателей, которые используют инжекторы, разделяются на электронные и механические. В первом случае составление и впрыск топлива происходит с применением специального электронного блока управления. Механическая дозировка топлива осуществляется рычагами плунжерного типа, где саму топливную смесь контролирует электроника. При использовании таких инжекторных систем обеспечивается более тщательное сгорание топлива и до минимума уменьшаются вредные выбросы отработанных продуктов.

Карбюраторные виды двигателей автомобилей – что придет им на смену?

Рассмотрим, какие виды двигателей бывают в современных машинах. Все они различаются между собой по типу используемого топлива, по расположению и количеству цилиндров, по способу образования рабочей смеси и прочим параметрам, характеризующим их работу. Очень многие виды бензиновых двигателей до сих пор устанавливаются на современные модели автомобилей.

Бензин, проходящий через топливную систему, попадает в карбюратор или впускной коллектор. Туда же поступает воздух, под действием его потока происходит активное смешивание, в результате получается смесь. Затем осуществляется подача готовой воздушно-топливной смеси в цилиндры, где она сжимается под действием усилий поршней, после чего поджигается электрической искрой, вырабатываемой свечами зажигания.

Все виды двигателей автомобилей, где используются карбюраторы, считаются устаревшими. В настоящее время широкое применение получила подача топлива при помощи инжектора.
В этом случае распыление топлива осуществляется форсунками либо сразу в цилиндр или через специальный впускной коллектор.

Типы двигателей автомобилей: дизель – модно или практично?

Рассматривая виды двигателей внутреннего сгорания, следует выделить отдельно дизельные двигатели внутреннего сгорания, принцип работы которых основан на воспламенении рабочей смеси в процессе сжатия. При втягивании воздуха происходит его сильное сжатие, намного превышающее это же значение в карбюраторных двигателях. В результате высокого давления происходит разогрев воздуха до очень высокой температуры, вызывающий самовоспламенение рабочей смеси. После этого наступает цикл рабочего хода поршня и последующее вытеснение им отработанных газов через выпускной клапан.

Такие типы автомобильных двигателей отличаются более низким расходом топлива и небольшим количеством вредных веществ в отработанных газах
. Коэффициент полезного действия дизелей также выше. Сегодня минусов у этого типа моторов становится все меньше, даже заморозки уже не являются преградой к запуску автомобиля. Установка внутреннего подогрева системы решила вечную головную боль владельцев «дизелей».

Различные виды работают почти на идентичном топливе, отличающемся только характеристиками, зависящими от времени года. У этих двигателей отсутствует система зажигания, поскольку топливо взрывается под высоким давлением, которое обеспечивает движение поршня. Таким образом, множество видов двигателей внутреннего сгорания обеспечивает производство самых разных моделей автомобилей. Это позволяет использовать их практически во всех областях жизни.

Вот уже около ста лет повсюду в мире основным силовым агрегатом на автомобилях и мотоциклах, тракторах и комбайнах, прочей технике является двигатель внутреннего сгорания. Придя в начале двадцатого века на смену двигателям внешнего сгорания (паровым), он и в веке двадцать первом остаётся наиболее экономически эффективным видом мотора. В данной статье мы подробно рассмотрим устройство, принцип работы различных видов ДВС и его основных вспомогательных систем.

Определение и общие особенности работы ДВС

Главная особенность любого двигателя внутреннего сгорания состоит в том, что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. В процессе работы химическая и тепловая энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую работу. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, которое образуется в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя.

Классификация двигателей внутреннего сгорания

В процессе эволюции ДВС выделились следующие, доказавшие свою эффективность, типы данных моторов:

• Поршневые
  двигатели внутреннего сгорания. В них рабочая камера находится внутри цилиндров, а тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством кривошипно-шатунного механизма, передающего энергию движения на коленчатый вал. Поршневые моторы делятся, в свою очередь, на
• карбюраторные
  , в которых воздушно-топливная смесь формируется в карбюраторе, впрыскивается в цилиндр и воспламеняется там искрой от свечи зажигания;

• инжекторные
  , в которых смесь подаётся напрямую во впускной коллектор, через специальные форсунки, под контролем электронного блока управления, и также воспламеняется посредством свечи;
• дизельные
  , в которых воспламенение воздушно-топливной смеси происходит без свечи, посредством сжатия воздуха, который от давления нагревается от температуры, превышающей температуру горения, а топливо впрыскивается в цилиндры через форсунки.
• Роторно-поршневые
  двигатели внутреннего сгорания. В моторах данного типа тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством вращения рабочими газами ротора специальной формы и профиля. Ротор движется по «планетарной траектории» внутри рабочей камеры, имеющей форму «восьмёрки», и выполняет функции как поршня, так и ГРМ (газораспределительного механизма), и коленчатого вала.
• Газотурбинные
  двигатели внутреннего сгорания. В данных моторах преображение тепловой энергии в механическую работу осуществляется с помощью вращения ротора со специальными клиновидными лопатками, который приводит в движение вал турбины.

Наиболее надёжными, неприхотливыми, экономичными в плане расходования топлива и необходимости в регулярном техобслуживании, являются поршневые двигатели.

Технику с прочими видами ДВС можно вносить в Красную книгу. В наше время автомобили с роторно-поршневыми двигателями делает только «Mazda». Опытную серию автомашин с газотурбинным двигателем выпускал «Chrysler», но было это в 60-х годах, и более к этому вопросу никто из автопроизводителей не возвращался. В СССР газотурбинными двигателями оснащались танки «Т-80» и десантные корабли «Зубр», но в дальнейшем решено было отказаться от данного типа моторов. В связи с этим, подробно остановимся на «завоевавших мировое господство» поршневых двигателях внутреннего сгорания.

Корпус двигателя объединяет в единый организм:

• блок цилиндров
  , внутри камер сгорания которых воспламеняется топливно-воздушная смесь, а газы от этого сгорания приводят в движение поршни;
• кривошипно-шатунный механизм
  , который передаёт энергию движения на коленчатый вал;
• газораспределительный механизм
  , который призван обеспечивать своевременное открытие/закрытие клапанов для впуска/выпуска горючей смеси и отработанных газов;
• система подачи («впрыска») и воспламенения («зажигания») топливно-воздушной смеси
  ;
• система удаления продуктов горения
  (выхлопных газов).

Четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания в разрезе

При пуске двигателя в его цилиндры через впускные клапаны впрыскивается воздушно-топливная смесь и воспламеняется там от искры свечи зажигания. При сгорании и тепловом расширении газов от избыточного давления поршень приходит в движение, передавая механическую работу на вращение коленвала.

Работа поршневого двигателя внутреннего сгорания осуществляется циклически. Данные циклы повторяются с частотой несколько сотен раз в минуту. Это обеспечивает непрерывное поступательное вращение выходящего из двигателя коленчатого вала.

Определимся в терминологии. Такт — это рабочий процесс, происходящий в двигателе за один ход поршня, точнее, за одно его движение в одном направлении, вверх или вниз. Цикл — это совокупность тактов, повторяющихся в определённой последовательности. По количеству тактов в пределах одного рабочего цикла ДВС подразделяются на двухтактные (цикл осуществляется за один оборот коленвала и два хода поршня) и четырёхтактные (за два оборота коленвала и четыре ходя поршня). При этом, как в тех, так и в других двигателях, рабочий процесс идёт по следующему плану: впуск; сжатие; сгорание; расширение и выпуск.

Принципы работы ДВС

— Принцип работы двухтактного двигателя

Когда происходит запуск двигателя, поршень, увлекаемый поворотом коленчатого вала, приходит в движение. Как только он достигает своей нижней мёртвой точки (НМТ) и переходит к движению вверх, в камеру сгорания цилиндра подаётся топливно-воздушную смесь.

В своём движении вверх поршень сжимает её. В момент достижения поршнем его верхней мёртвой точки (ВМТ) искра от свечи электронного зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь. Моментально расширяясь, пары горящего топлива стремительно толкают поршень обратно к нижней мёртвой точке.

В это время открывается выпускной клапан, через который раскалённые выхлопные газы удаляются из камеры сгорания. Снова пройдя НМТ, поршень возобновляет своё движение к ВМТ. За это время коленчатый вал совершает один оборот.

При новом движении поршня опять открывается канал впуска топливно-воздушной смеси, которая замещает весь объём вышедших отработанных газов, и весь процесс повторяется заново. Ввиду того, что работа поршня в подобных моторах ограничивается двумя тактами, он совершает гораздо меньшее, чем в четырёхтактном двигателе, количество движений за определённую единицу времени. Минимизируются потери на трение. Однако выделяется большая тепловая энергия, и двухтактные двигатели быстрей и сильнее греются.

В двухтактных двигателях поршень заменяет собой клапанный механизм газораспределения, в ходе своего движения в определённые моменты открывая и закрывая рабочие отверстия впуска и выпуска в цилиндре. Худший, по сравнению с четырёхтактным двигателем, газообмен является главным недостатком двухтактной системы ДВС. В момент удаления выхлопных газов теряется определённый процент не только рабочего вещества, но и мощности.

Сферами практического применения двухтактных двигателей внутреннего сгорания стали мопеды и мотороллеры; лодочные моторы, газонокосилки, бензопилы и т.п. маломощная техника.

Данных недостатков лишены четырёхтактные ДВС, которые, в различных вариантах, и устанавливаются на практически все современные автомобили, трактора и прочую технику. В них впуск/ выпуск горючей смеси/выхлопных газов осуществляются в виде отдельных рабочих процессов, а не совмещены со сжатием и расширением, как в двухтактных.
При помощи газораспределительного механизма обеспечивается механическая синхронность работы впускных и выпускных клапанов с оборотами коленвала. В четырёхтактном двигателе впрыск топливно-воздушной смеси происходит только после полного удаления отработанных газов и закрытия выпускных клапанов.

Процесс работы двигателя внутреннего сгорания

Каждый такт работы составляет один ход поршня в пределах от верхней до нижней мёртвых точек. При этом двигатель проходит через следующие фазы работы:

• Такт первый, впуск
  . Поршень совершает движение от верхней к нижней мёртвой точке. В это время внутри цилиндра возникает разряжение, открывается впускной клапан и поступает топливно-воздушная смесь. В завершение впуска давление в полости цилиндра составляет в пределах от 0,07 до 0,095 Мпа; температура — от 80 до 120 градусов Цельсия.
• Такт второй, сжатие
  . При движении поршня от нижней к верхней мёртвой точке и закрытых впускном и выпускном клапане происходит сжатие горючей смеси в полости цилиндра. Этот процесс сопровождается повышением давления до 1,2-1,7 Мпа, а температуры — до 300-400 градусов Цельсия.
• Такт третий, расширение
  . Топливно-воздушная смесь воспламеняется. Это сопровождается выделением значительного количества тепловой энергии. Температура в полости цилиндра резко возрастает до 2,5 тысяч градусов по Цельсию. Под давлением поршень быстро движется к своей нижней мёртвой точке. Показатель давления при этом составляет от 4 до 6 Мпа.
• Такт четвёртый, выпуск
  . Во время обратного движения поршня к верхней мёртвой точке открывается выпускной клапан, через который выхлопные газы выталкиваются из цилиндра в выпускной трубопровод, а затем и в окружающую среду. Показатели давление в завершающей стадии цикла составляют 0,1-0,12 Мпа; температуры — 600-900 градусов по Цельсию.

Вспомогательные системы двигателя внутреннего сгорания

Система зажигания является частью электрооборудования машины и предназначена для обеспечения искры
, воспламеняющей топливно-воздушную смесь в рабочей камере цилиндра. Составными частями системы зажигания являются:

• Источник питания
  . Во время запуска двигателя таковым является аккумуляторная батарея, а во время его работы — генератор.
• Включатель, или замок зажигания
  . Это ранее механическое, а в последние годы всё чаще электрическое контактное устройство для подачи электронапряжения.
• Накопитель энергии
  . Катушка, или автотрансформатор — узел, предназначенный для накопления и преобразования энергии, достаточной для возникновения нужного разряда между электродами свечи зажигания.
• Распределитель зажигания (трамблёр)
  . Устройство, предназначенное для распределения импульса высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам каждого из цилиндров.

Система зажигания ДВС

— Впускная система

Система впуска ДВС предназначена для
бесперебойной подачи
в мотор
атмосферного воздуха,
для его смешивания с топливом и приготовления горючей смеси. Следует отметить, что в карбюраторных двигателях прошлого впускная система состоит из воздуховода и воздушного фильтра. И всё. В состав впускной системы современных автомобилей, тракторов и прочей техники входят:

• Воздухозаборник
  . Представляет собою патрубок удобной для каждого конкретного двигателя формы. Через него атмосферный воздух всасывается внутрь двигателя, посредством разницы в показателях давления в атмосфере и в двигателе, где при движении поршней возникает разрежение.
• Воздушный фильтр
  . Это расходный материал, предназначенный для очистки поступающего в мотор воздуха от пыли и твёрдых частиц, их задержки на фильтре.
• Дроссельная заслонка
  . Воздушный клапан, предназначенный для регулирования подачи нужного количества воздуха. Механически она активируется нажатием на педаль газа, а в современной технике — при помощи электроники.
• Впускной коллектор
  . Распределяет поток воздуха по цилиндрам мотора. Для придания воздушному потоку нужного распределения используются специальные впускные заслонки и вакуумный усилитель.

Топливная система, или система питания ДВС, «отвечает» за бесперебойную подачу горючего
для образования топливно-воздушной смеси. В состав топливной системы входят:

• Топливный бак
  — ёмкость для хранения бензина или дизтоплива, с устройством для забора горючего (насосом).
• Топливопроводы
  — комплекс трубок и шлангов, по которым к двигателю поступает его «пища».
• Устройство смесеобразования, то есть карбюратор или инжектор
  — специальный механизм для приготовления топливно-воздушной смеси и её впрыска в ДВС.
• Электронный блок управления
  (ЭБУ) смесеобразованием и впрыском — в инжекторных двигателях это устройство «отвечает» за синхронную и эффективную работу по образованию и подаче горючей смеси в мотор.
• Топливный насос
  — электрическое устройство для нагнетания бензина или солярки в топливопровод.
• Топливный фильтр — расходный материал для дополнительной очистки топлива в процессе его транспортировки от бака к мотору.

Схема топливной системы ДВС

— Система смазки

Предназначение системы смазки ДВС — уменьшение силы трения
и её разрушительного воздействия на детали; отведение
части излишнего тепла
; удаление
продуктов нагара и износа
; защита
металла от коррозии
. Система смазки ДВС включает в себя:

• Поддон картера
  — резервуар для хранения моторного масла. Уровень масла в поддоне контролируется не только специальным щупом, но и датчиком.
• Масляный насос
  — качает масло из поддона и подаёт его к нужным деталям двигателя через специальные просверленные каналы-«магистрали». Под действием силы тяжести масло стекает со смазанных деталей вниз, обратно в поддон картера, накапливается там, и цикл смазки повторяется снова.
• Масляный фильтр
  задерживает и удаляет из моторного масла твёрдые частицы, образующиеся из нагара и продуктов износа деталей. Фильтрующий элемент всегда меняется на новый вместе с каждой заменой моторного масла.
• Масляный радиатор
  предназначен для охлаждения моторного масла, с помощью жидкости из системы охлаждения двигателя.

Выхлопная система ДВС служит для удаления
отработанных газов
и уменьшения шумности
работы мотора. В современной технике выхлопная система состоит из следующих деталей (по порядку выхода отработанных газов из мотора):

• Выпускной коллектор.
  Это система труб из жаропрочного чугуна, которая принимает раскалённые отработанные газы, гасит их первичный колебательный процесс и отправляет далее, в приёмную трубу.
• Приёмная труба
  — изогнутый газоотвод из огнестойкого металла, в народе именуемый «штанами».
• Резонатор
  , или, говоря народным языком, «банка» глушителя — ёмкость, в которой происходит разделение выхлопных газов и снижение их скорости.
• Катализатор
  — устройство, предназначенное для очистки выхлопных газов и их нейтрадизации.
• Глушитель
  — ёмкость с комплексом специальных перегородок, предназначенных для многократного изменения направления движения потока газов и, соответственно, их шумности.

Выхлопная система ДВС

— Система охлаждения

Если на мопедах, мотороллерах и недорогих мотоциклах до сих пор применяется воздушная система охлаждения двигателя — встречным потоком воздуха, то для более мощной техники её, разумеется, недостаточно. Здесь работает жидкостная система охлаждения, предназначенная для
забирания излишнего тепла
у мотора и снижения тепловых нагрузок
на его детали.

• Радиатор
  системы охлаждения служит для отдачи избыточного тепла в окружающую среду. Он состоит из большого количества изогнутых аллюминиевых трубок, с рёбрами для дополнительной теплоотдачи.
• Вентилятор
  предназначен для усиления охлаждающего эффекта на радиатор от встречного потока воздуха.
• Водяной насос
  (помпа) — «гоняет» охлаждающую жидкость по «малому» и «большому» кругам, обеспечивая её циркуляцию через двигатель и радиатор.
• Термостат
  — специальный клапан, обеспечивающий оптимальную температуру охлаждающей жидкости путём запуска её по «малому кругу», минуя радиатор (при холодном двигателе) и по «большому кругу», через радиатор — при прогретом двигателе.

Слаженная работа данных вспомогательных систем обеспечивает максимальную отдачу от двигателя внутреннего сгорания и его надёжность.

В заключение необходимо отметить, что в обозримом будущем не предвидится появления достойных конкурентов двигателю внутреннего сгорания. Есть все основания утверждать, что в своём современном, усовершенствованном виде, он ещё несколько десятилетий останется господствующим видом мотора во всех отраслях мировой экономики.

Двигатель внутреннего сгорания
(ДВС) – одно из главных устройств в , служащее для преобразования энергии топлива в механическую энергию, которая, в свою очередь, выполняет полезную работу. построен на том, что топливо в соединении с воздухом образуют воздушную смесь. Циклически сгорая в камере сгорания, воздушно-топливная смесь обеспечивает высокое давление, направленное на поршень, а тот, в свою очередь, вращает коленчатый вал через . Его энергия вращения передается автомобиля.

Для запуска двигателя внутреннего сгорания часто используется – обычно электрический двигатель, проворачивающий коленвал. В более тяжелых дизельных двигателях в качестве стартера и для той же цели применяется вспомогательный ДВС («пускач»).

Существуют следующие типы двигателей (ДВС)
:

1. бензиновые
2. дизельные
3. газовые
4. газодизельные
5. роторно-поршневые

Также ДВС классифицируются: по виду топлива, по числу и расположению цилиндров, по способу формирования топливной смеси, по количеству тактов работы двигателя внутреннего сгорания и т.д.

Бензиновые и дизельные двигатели

Бензиновые двигатели внутреннего сгорания
– наиболее распространенные из автомобильных двигателей. Топливом для них служит бензин
. Проходя через , бензин попадает через распыляющие форсунки в карбюратор или впускной коллектор, а затем эта воздушно-топливная смесь подается в цилиндры, сжимается под воздействием поршневой группы, поджигается искрой от свечей зажигания.

Карбюраторная система считается устаревшей, поэтому сейчас повсеместно используется инжекторная система подачи топлива. Распыляющие топливо форсунки (инжекторы) осуществляют впрыск либо непосредственно в цилиндр, либо во впускной коллектор. Инжекторные системы делятся на механические и электронные. Во-первых для дозации топлива используются механические рычаговые механизмы плунжерного типа, с возможностью электронного контроля топливной смеси. Во вторых процесс составления и впрыска топлива полностью возложен на электронный блок управления (ЭБУ). Инжекторные системы необходимы для более тщательного сгорания топлива и минимизации вредных продуктов горения.

Дизельные ДВС
используют специальное дизтопливо
. Двигатели автомобиля подобного типа не имеют : топливная смесь, попадающая в цилиндры через форсунки, способна взрываться под действием высокого давления и температуры, которые обеспечивает поршневая группа.

Газовые двигатели

Газовые двигатели используют газ в качестве топлива – сжиженный, генераторный, сжатый природный. Распространение таких двигателей было обусловлено растущими требованиями к экологической безопасности транспорта. Исходное топливо хранится в баллонах под большим давлением, откуда через испаритель попадает в газовый редуктор, теряя давление. Далее процесс аналогичен инжекторным бензиновым ДВС. В некоторых случаях газовые системы питания могут не использовать в своем составе испарители.

Автомобильный двигатель: конструкция, виды, характеристики

Содержание

• 1 Классификация двигателей ВС
  • 1.1 Поршневой двигатель внутреннего сгорания
  • 1.2 Роторный двигатель внутреннего сгорания
• 2 Устройство поршневого двигателя автомобиля
• 3 Как работает 4-тактный автомобильный двигатель

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

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

Классификация двигателей ВС

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

Поршневой двигатель внутреннего сгорания

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

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

Поршневые моторы существуют в трех вариациях:

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

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

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

Роторный двигатель внутреннего сгорания

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

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

1. впуска,
2. сжатия,
3. рабочего хода,
4. выпуска.

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

Устройство поршневого двигателя автомобиля

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В конструкции классической ГБЦ есть:

• распределительный вал (один или два),
• клапана впускные и выпускные, приводящиеся в движение от кулачка распредвала.

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

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

Как работает 4-тактный автомобильный двигатель

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

1. Впуск. Поршень в положении ВМТ. Опускаясь вниз, он создает разряжение, а впускной клапан открывается. Через впускной канал всасывается топливно-воздушная смесь, и когда поршень доходит до нижней точки, клапан закрывается.
2. Сжатие. Поршень поднимается из нижней в верхнюю точку. Вследствие сжатия увеличивается давление и температура в цилиндре. Когда поршень добирается до верхней точки, свеча зажигания воспламеняет смесь, толкая его вниз. Это действие преобразует энергию тепловую в механическую, заставляя ДВС работать.
3. Рабочий ход. Поршень из ВМТ опускается в НМТ, посредством расширения газов. В этот момент смесь должна максимально эффективно сгореть.
4. Выпуск. Поршень начинает движение вверх, выпускной клапан открывается, и поршень в процессе движения выталкивает отработанные газы. Они, двигаясь по выпускной магистрали по коллектору, через выхлопную трубу выбрасываются наружу.

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

Виды двигателей внутреннего сгорания

При выборе садовой техники и оборудования нужно обращать внимание на тип двигателя. Существует два типа двигателей внутреннего сгорания: 2-х тактный и 4-х тактный. Для садовой техники более крупного размера, таких как газонокосилки, мотоблоки, мотокультиваторы, мини тракторы, рейдеры и т.д. в основном используют 4-х тактные двигатели, а для садовой техники малого размера — такой как бензокосы, бензопилы, и др. в основном 2-х тактные.

Рассмотрим принцип работы этих двух видов двигателей внутреннего сгорания.

Оба двигателя приводятся в действие за счет использования расширения газов при нагревании, которое происходит за счет принудительного воспламенения горючей смеси, поступаемой в воздушное пространство цилиндра. Все двигатели внутреннего сгорания, независимо от его типа, имеют основные механизмы, такие как кривошипно-шатунный механизм, газораспределительный механизм, система смазки, система охлаждения, система питания и система зажигания. Передача полезной энергии расширяющегося газа происходит через кривошипно-шатунный механизм, а за впрыск топливной смеси в цилиндр отвечает механизм газораспределения.

Принцип работы двухтактного двигателя

Рабочий цикл 2-х тактного двигателя состоит из двух этапов: ими являются сжатие и рабочий ход.

Сжатие.
Основными положениями поршня являются верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ). Двигаясь от НМТ к ВМТ, поршень поочередно перекрывает сначала продувочное окно, а затем выпускное окно, после чего смесь попадает в цилиндр и начинает сжиматься. При этом через впускное окно в кривошипную камеру поступает свежая горючая смесь, которая будет использована в последующем такте.

Рабочий ход.
После того, как горючая смесь максимально сжата, она воспламеняется при помощи электрической искры, образуемой свечой. При этом температура газовой смеси резко возрастает и объем газа стремительно растет, осуществляя давление, при котором поршень начинает движение к НМТ. Опускаясь, поршень открывает выпускное окно, при этом продукты горения горючей смеси выбрасываются в атмосферу. Следующее движение поршня приводит к повторному сжатию свежей горючей смеси и открытию продувочного отверстия, через которое горючая смесь поступает в камеру сгорания и так такт за тактом химическая энергия топлива превращается в механическую работу двигателя и его агрегатов.

Недостатком двухтактного двигателя является большой расход топлива, причем часть топлива не успевает сгорать и выбрасывается в атмосферу. Это связано с наличием момента, при котором продувочное и выпускное отверстие одновременно открыты. Требуется смесь на основе бензина и масла для смазки механизмов двигателя, что требует дополнительных расходов на покупку масла и необходимости постоянно готовить топливную смесь. Основными преимуществами двухтактного двигателя является его маленькие по сравнению с 4-х тактным двигателем размер и вес.

Принцип работы четырехтактного двигателя

Принцип работы четырехтактного двигателя значительно отличается от работы двухтактного. Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех этапов: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск, что стало возможным за счет применения системы клапанов. Когда происходит впускной этап поршень двигается вниз, открывается впускной клапан, в цилиндр поступает горючая смесь, которая при смешении с остатками отработанной смеси образует рабочую смесь. При сжатии поршень движется из НМТ к ВМТ, все два клапана закрыты. Чем выше поднимается поршень, тем выше давление и температура рабочей смеси.

Рабочий ход четырехтактного двигателя представляет собой принудительное движение поршня из ВМТ к НМТ за счет воздействия резко расширяющейся рабочей смеси, воспламененной искрой от свечи. Как только поршень достигает НМТ, открывается выпускной клапан. Во время выпускного этапа продукты сгорания, вытесняемые давлением поршня, движущимся из НМТ к ВМТ, выбрасываются в атмосферу через выпускной клапан.

За счет применения системы клапанов и фаз газораспределения четырехтактные двигатели внутреннего сгорания намного экономичнее и экологичнее — потому что исключает выброс неиспользованной топливной смеси. При работе 4-х тактные двигатели значительно тише, чем 2-х тактные и в эксплуатации намного проще. Масло в данных двигателях заливается в масляный картер, что значительно уменьшает его потребление и избавляет от заботы по приготовлению бензино-маслянной смеси. На сегодняшний день 4-х тактные двигатели становятся все компактнее, и ими оснащают такую садовую технику как бензокосы, мотобуры и т.д.

Для справки: Сравнение преимуществ и недостатков

Двигатель внутреннего сгорания | World Of Man Dreams

В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным видом автомобильного двигателя. Двигателем внутреннего сгорания (сокращенное наименование – ДВС) называется тепловая машина, преобразующая химическую энергию топлива в механическую работу.

Различают следующие основные типы двигателей внутреннего сгорания: поршневой, роторно-поршневой и газотурбинный. Из представленных типов двигателей самым распространенным является поршневой ДВС, поэтому устройство и принцип работы рассмотрены на его примере.

Достоинствами поршневого двигателя внутреннего сгорания, обеспечившими его широкое применение, являются: автономность, универсальность (сочетание с различными потребителями), невысокая стоимость, компактность, малая масса, возможность быстрого запуска, многотопливность.

Вместе с тем, двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных недостатков, к которым относятся: высокий уровень шума, большая частота вращения коленчатого вала, токсичность отработавших газов, невысокий ресурс, низкий коэффициент полезного действия.

В зависимости от вида применяемого топлива различают бензиновые и дизельные двигатели. Альтернативными видами топлива, используемыми в двигателях внутреннего сгорания, являются природный газ, спиртовые топлива – метанол и этанол, водород.

Водородный двигатель с точки зрения экологии является перспективным, т.к. не создает вредных выбросов. Наряду с ДВС водород используется для создания электрической энергии в топливных элементах автомобилей.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Поршневой двигатель внутреннего сгорания включает корпус, два механизма (кривошипно-шатунный и газораспределительный) и ряд систем (впускную, топливную, зажигания, смазки, охлаждения, выпускную и систему управления).

Корпус двигателя объединяет блок цилиндров и головку блока цилиндров. Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Газораспределительный механизм обеспечивает своевременную подачу в цилиндры воздуха или топливно-воздушной смеси и выпуск отработавших газов.

Впускная система предназначена для подачи в двигатель воздуха. Топливная система питает двигатель топливом. Совместная работа данных систем обеспечивает образование топливно-воздушной смеси. Основу топливной системы составляет система впрыска.

Система зажигания осуществляет принудительное воспламенение топливно-воздушной смеси в бензиновых двигателях. В дизельных двигателях происходит самовоспламенение смеси.

Система смазки выполняет функцию снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Охлаждение деталей двигателя, нагреваемых в результате работы, обеспечивает система охлаждения. Важные функции отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, снижения их шума и токсичности предписаны выпускной системе.

Система управления двигателем обеспечивает электронное управление работой систем двигателя внутреннего сгорания.

Работа двигателя внутреннего сгорания

Принцип работы ДВС основан на эффекте теплового расширения газов, возникающего при сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего перемещение поршня в цилиндре.

Работа поршневого ДВС осуществляется циклически. Каждый рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала и включает четыре такта (четырехтактный двигатель): впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.

Во время тактов впуск и рабочий ход происходит движение поршня вниз, а тактов сжатие и выпуск – вверх. Рабочие циклы в каждом из цилиндров двигателя не совпадают по фазе, чем достигается равномерность работы ДВС. В некоторых конструкциях двигателей внутреннего сгорания рабочий цикл реализуется за два такта – сжатие и рабочий ход (двухтактный двигатель).

На такте впуск впускная и топливная системы обеспечивают образование топливно-воздушной смеси. В зависимости от конструкции смесь образуется во впускном коллекторе (центральный и распределенный впрыск бензиновых двигателей) или непосредственно в камере сгорания (непосредственный впрыск бензиновых двигателей, впрыск дизельных двигателей). При открытии впускных клапанов газораспределительного механизма воздух или топливно-воздушная смесь за счет разряжения, возникающего при движении поршня вниз, подается в камеру сгорания.

На такте сжатия впускные клапаны закрываются, и топливно-воздушная смесь сжимается в цилиндрах двигателя.

Такт рабочий ход сопровождается воспламенением топливно-воздушной смеси (принудительное или самовоспламенение). В результате возгорания образуется большое количество газов, которые давят на поршень и заставляют его двигаться вниз. Движение поршня через кривошипно-шатунный механизм преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, которое затем используется для движения автомобиля.

При такте выпуск открываются выпускные клапаны газораспределительного механизма, и отработавшие газы удаляются из цилиндров в выпускную систему, где производится их очистка, охлаждение и снижение шума. Далее газы поступают в атмосферу.

Рассмотренный принцип работы двигателя внутреннего сгорания позволяет понять, почему ДВС имеет небольшой коэффициент полезного действия — порядка 40%. В конкретный момент времени как правило только в одном цилиндре совершается полезная работа, в остальных – обеспечивающие такты: впуск, сжатие, выпуск

Виды двигателей Двигатель автомобиля Двигатель внутреннего сгорания Системы автомобилей

Двигатели внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания

Введение

Двигатель внутреннего сгорания — один из самых
важные изобретения в истории человечества. Это произвело революцию в путешествиях
автомобилем, поездом, кораблем и самолетом. Существует два основных типа
двигатели внутреннего сгорания (ДВС): прерывистое и непрерывное сгорание
двигатели. Четырехтактный поршневой двигатель, например, является прерывистым.
двигатель внутреннего сгорания, в то время как газотурбинный двигатель использует непрерывное сгорание. IC
двигатели используют сгорание топлива с окислителем для преобразования
химическую энергию в чувственную энергию и работу. После зажигания,
высокотемпературный газ воздействует на поршень или турбину, когда он
расширяется, совершая полезную работу. Основной экзотермический углеводород
реакцию горения (в воздухе) можно записать [1]

, где w, a, b, c и d представляют собой молярные
коэффициенты, которые зависят от конкретного углеводородного реагента и
количество присутствующего воздуха, реагенты wO ₂ +
3,76 Вт Н ₂ представляют собой инженерный воздух, а ε
представляет энергию. [1] Однако на практике диоксид углерода, азот,
и кислород не являются единственными продуктами горения. Такие виды, как
оксид азота (NO), диоксид азота (NO ₂ ) и углерод
монооксид (CO) также являются обычными продуктами реакции, и их можно найти
в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания. [1] Кратко рассмотрим два двигателя внутреннего сгорания.
представлены здесь: поршневой двигатель с искровым зажиганием и газотурбинный реактивный
двигатель.

Двигатель с искровым зажиганием

Термодинамический цикл Отто описывает идеальный
двигатель с искровым зажиганием. Топливно-воздушная смесь всасывается в поршень в
постоянное давление (1-2), а затем изоэнтропически сжимается до тех пор, пока
поршень достигает верхней мертвой точки (2-3). Искровое воспламенение смеси
моделируется как постоянный объемный подвод тепла к рабочему телу
(3-4), который затем расширяется изоэнтропически (4-5), пока не достигнет дна
мертвая точка (НМТ). При BDC тепло отводится постоянным объемом, а
затем выхлопной газ выбрасывается при постоянном давлении. Схема
Цикл Отто показан на рис. 1. Идеальная производительность цикла равна
область, ограниченная путем процесса.

В реальном двигателе с искровым зажиганием идеализированный
подвод тепла постоянного объема заменяется сжиганием топлива. В
Чтобы приблизиться к идеальным условиям, текущие исследования направлены на гомогенизацию
топливной смеси в камере сгорания, а также изучить
время задержки воспламенения, распространение пламени и др.
характеристики.

Газотурбинный двигатель

Газотурбинный двигатель идеально моделируется
Термодинамический цикл Брайтона. [2] Воздух поступает через впускное отверстие,
сжимается изоэнтропически (1-2) и смешивается с топливом. [2] Тепло добавляется
при постоянном давлении в процессе, моделирующем идеальное сгорание
топлива (2-3), а газ адиабатически расширяется через сопло
(3-4). [2] Процесс показан на рис. 2. Как и в случае с циклом Отто,
идеальный результат работы — это область, ограниченная технологическим путем.

Настоящий газотурбинный двигатель содержит впуск,
компрессор, камера сгорания, турбина и сопло. [3] Турбина подключена
к компрессору, так что газ, проходящий через турбину, приводит в движение
степень сжатия двигателя. [3] Воздух поступает через впускное отверстие и
подается в компрессор. Сжатие часто происходит в несколько
этапы. После сжатия воздух смешивается с топливом и поступает в
камера сгорания. [3] Высокотемпературный газ устремляется через
турбины и расширяется через сопло. [3] Весь процесс происходит
постоянно, при этом газ проходит через двигатель без перерыва.
[3]

Заключение

Термодинамический анализ искрового и газового
газотурбинных двигателей раскрывает общие процессы, посредством которых каждый преобразует
химическую потенциальную энергию в работу движения. Понимание реального
химические реакции внутри двигателей дают представление о
сам процесс горения и образование токсичных и экологически
вредные газы. Повышение эффективности и сокращение выбросов
требуют инновационных исследований с глубоким пониманием термодинамики и
газодинамика, задействованная в системах двигателей внутреннего сгорания.

© Шон Кэссиди. Автор дает разрешение на
копировать, распространять и отображать это произведение в неизмененном виде, с
ссылка на автора только в некоммерческих целях. Все остальные
права, включая коммерческие права, сохраняются за автором.

Ссылки

[1] К. Уорк, Усовершенствованная термодинамика для
Engineers (McGraw-Hill, 1995), гл. 10.

[2] Ю. Ценгель и М. Болес Термодинамика: Ан
Инженерный подход , 7-е издание (McGraw-Hill, 2011), гл. 9.

[3] С. Фарохи, ГД , 2-й
Издание (Wiley, 2014), гл. 4.

Классификация двигателей внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания преобразуют химическую энергию топлива (бензин, дизельное топливо, сжиженный нефтяной газ, природный газ и т. д.) в механическую энергию. Топливо производит тепловую энергию, вступая в химическую реакцию с воздухом в камере сгорания двигателя. Вырабатываемое тепло увеличивает давление газа в камере сгорания, что заставляет поршень двигаться.
Двигатели можно классифицировать по следующим критериям:
•          Тип топлива
•          Расположение цилиндров
•          Время работы
•          Формирование смеси
•          Тип зажигания (искровое зажигание – воспламенение от сжатия)
•          Техника охлаждения (с воздушным или водяным охлаждением)
•          Метод заполнения цилиндров (без наддува – с турбонаддувом – с наддувом)
•          Расположение клапанов

Смазочные материалы, используемые в двигателях транспортных средств, оцениваются на основе типа топлива, а соответствующие стандарты и спецификации масел устанавливаются определенными органами.

 
Мы можем классифицировать двигатели на основе их типов топлива как бензиновые, дизельные, сжиженные и сжатые, а также сравнить и сопоставить некоторые из их основных характеристик следующим образом.

Дизельные двигатели и бензиновые двигатели

• Дизельные двигатели не требуют свечей зажигания.
• Они имеют более высокую степень сжатия и более высокую тепловую эффективность.
• Нет риска стука, так как сжимается только воздух.
• Поскольку горение менее контролируемо, возникают более высокие уровни вибрации и шума.
• Они имеют более высокий номинальный крутящий момент, но работают на более низких скоростях. Они достигают максимального крутящего момента при более низких оборотах.
• Поскольку они подвергаются более высокому уровню давления, они должны быть изготовлены из более прочных деталей и, следовательно, тяжелее.
• Интервалы обслуживания у них обычно больше; однако затраты на их обслуживание выше.
• Перегрев происходит реже, так как они работают более эффективно.
• Проблема холодного пуска при низких температурах встречается чаще.
• В то время как дизельные двигатели более склонны к образованию сажи и NOx из-за высокого содержания серы и азота в топливе и более высокой температуры в цилиндрах, бензиновые двигатели склонны к более высокому образованию CO из-за их более высоких рабочих оборотов.
• Хотя дизельное топливо более склонно к образованию CO ₂ из-за избыточного количества углерода в его молекуле, бензиновые двигатели обычно имеют больше выбросов CO2 из-за меньшего расхода топлива на километр.
• Поскольку в бензиновых двигателях используется более очищенное и легкое топливо, частицы обычно представляют большую проблему для дизельных двигателей. NOx более токсичен, чем выбросы CO2, поэтому дизельные двигатели обычно считаются менее экологичными.

Двигатели LPG и CNG

• CNG (Compressed Natural Gas) – метан, сжатый под давлением 200–250 бар (CH ₄ ). СНГ (сжиженный нефтяной газ) представляет собой сжиженную форму пропана (C ₃ H ₈ ), пропилена (C ₃ H ₆ ), бутана (C ₄ H ₁₀ ) и бутена. ₄ H ₈ ) газы в соотношениях в зависимости от региона при температуре 15 °C и давлении 1,7–7,5 бар.
• LPG получают из сырой нефти путем перегонки, и хотя при использовании в автомобиле он выделяет CO2, это более чистое топливо по сравнению с бензином (на 25% меньше CO2). CNG является более чистым топливом по сравнению с LPG (выбросы парниковых газов на 80% меньше, чем у автомобилей с бензиновым двигателем).
• Поскольку СПГ легче воздуха, он рассеивается в воздухе в случае утечки и безопаснее бензина. С другой стороны, сжиженный газ падает на землю, так как он тяжелее воздуха. Это трудный газ для воспламенения; однако это может быть опасно в случае аварии.
• Поскольку LPG и CNG имеют меньше углеводородных связей, чем бензин и дизельное топливо, они содержат меньше энергии. LPG (пропан) имеет примерно в 2,5 раза более высокую теплотворную способность, чем CNG.
• Все бензиновые двигатели могут быть переведены на LPG и CGN. Поскольку LPG и CNG содержат меньше энергии, чем бензин, это может привести к потере мощности при переоборудовании автомобиля на бензин (около 10% для LPG).
• Поскольку двигатели CNG имеют меньше продуктов сгорания (сажи) (не содержат свинца, бензола и т. д.), моторное масло остается более чистым, а свечи зажигания не засоряются.
• LPG и CNG обладают меньшей смазывающей способностью, чем бензин и дизельное топливо, что вызывает увеличение износа клапанов, но положительно влияет на смазывание поршневых колец.
• Так как LPG занимает меньше места, его удобнее использовать в легковых автомобилях.
• Топливо, используемое для достижения того же уровня мощности, что и в СПГ, повышает температуру в цилиндрах примерно на 200°C, что сокращает срок службы и снижает прочность этих металлических деталей, а также ускоряет окисление моторного масла.

Типы двигателей внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания — чудо инженерной мысли; его дизайну сотни лет, но его современные итерации приводят в действие множество транспортных средств, от автомобилей, мотоциклов, кораблей и даже локомотивов. Силовые установки с ДВС произвели революцию в транспорте и навсегда изменили наш мир, и все это в упаковке, которая может поместиться в моторном отсеке.

Естественно, двигатель внутреннего сгорания развивался и совершенствовался, соразмерно постоянному развитию инженерных и конструкторских возможностей. Современные силовые установки с ДВС бывают самых разных конфигураций цилиндров, в основном: прямые (или рядные), V и плоские (или оппозитные). Также существуют менее распространенные конфигурации, такие как двигатели W, X, U и H.

Теперь вам может быть интересно, зачем нужны разные конфигурации цилиндров, когда двигатели I4 являются наиболее распространенной конструкцией? Отличный вопрос. Простой ответ заключается в том, что разные конфигурации цилиндров имеют свои преимущества и недостатки. Более длинный ответ немного сложнее.

ПРЯМОЙ ИЛИ РЯДНЫЙ

Как следует из названия, в прямолинейных (также называемых рядными) двигателях цилиндры расположены в один ряд, каждый цилиндр следует за другим. Распространенные современные варианты включают двигатели I4 и I6, хотя Audi производит I5 (в своем RS3), а Volvo прекратила производство собственного I5 совсем недавно, в 2016 году.0025

Сотни миллионов автомобилей с рядными двигателями (в частности, с рядными четырехцилиндровыми двигателями или I4) ездят по сегодняшним дорогам по всему миру. Они просты по конструкции, недороги в производстве, надежны и компактны. Эти характеристики обеспечивают их широкую привлекательность и повсеместное использование.

V

В двигателях V используются два ряда цилиндров, расположенных под углом друг к другу. При взгляде спереди или сзади двигатели V напоминают букву «V», отсюда и название. Двигатели V6, V8, V10 и V12 по-прежнему популярны для автомобилей с высокими характеристиками, а двигатели V4 используются некоторыми производителями мотоциклов, такими как Aprilia. 9Двигатели 0025

V относительно компактны, что означает, что их можно использовать в самых разных устройствах, даже таких небольших, как мотоциклы. Например, малоблочные двигатели V8 серии LS от Chevrolet часто заменяются в кругах энтузиастов, причем преданные энтузиасты выполняют замену LS на всех типах автомобилей, от Mazda Miatas до Mini Coopers.

ПЛОСКИЙ ИЛИ ОПОРНЫЙ

Поскольку их цилиндры расположены в двух горизонтально противоположных рядах, расположенных по обе стороны от коленчатого вала, плоские или оппозитные двигатели имеют плоский профиль, если смотреть спереди или сзади (вдоль оси цилиндра). коленчатый вал). Плоские двигатели обычно имеют каждую пару оппозитных цилиндров, совершающих возвратно-поступательные движения внутрь и наружу одновременно. Это называется боксерской конструкцией.

Современные варианты применения оппозитных двигателей, особенно оппозитных двигателей, включают популярные модели Subaru WRX и WRX STI, а также мощное семейство спортивных автомобилей Porsche 911. В этих автомобилях используются преимущества сбалансированности, низкого центра тяжести и плавной подачи мощности оппозитных двигателей; характеристики, весьма благоприятные для спортивных автомобилей.

W

Здесь все становится немного сложнее. В двигателях W используются три или четыре ряда цилиндров, соединенных с одним коленчатым валом, что напоминает букву «W», если смотреть вдоль оси коленчатого вала. Двигатели W встречаются довольно редко, и очень немногие серийные автомобили используют эту конструкцию.

Volkswagen Auto Group — единственный производитель, который в последние годы использовал автомобили с конфигурацией двигателя W; среди них есть несколько избранных Audi, Volkswagen и Bentley, которые используют W12. Кроме того, Bugatti, как известно, использовала громоподобный 8,0-литровый W16 с четырьмя турбинами в своих рекордных моделях Veyron и Chiron.

ДРУГИЕ КОНФИГУРАЦИИ

В двигателях внутреннего сгорания используются не только поршневые конструкции с возвратно-поступательным движением. Одним из таких заметных исключений являются роторные двигатели Ванкеля, в которых вместо возвратно-поступательных поршней используется по крайней мере один однонаправленный ротор. По сути, роторные двигатели выполняют ту же функцию, что и поршневые двигатели, — преобразуют давление во вращательное движение.

Хотя поршневые двигатели на сегодняшний день являются самой популярной конструкцией ДВС в мире, роторные двигатели Ванкеля находят ограниченное применение в серийных автомобилях. Mazda, в частности, использовала конструкции Ванкеля в своих моделях RX-3, RX-7 и RX-8, а производство RX-8 было прекращено в 2012 году. Mazda в основном молчала о будущем своей будущей разработки роторных двигателей. .

Даже учитывая, что на дорогах насчитывается около 1,4 миллиарда автомобилей, мы можем с уверенностью предположить, что в подавляющем большинстве из них используется конструкция с ДВС. Двигатели внутреннего сгорания долговечны и эффективны, а их конструкция проверена временем. Вы знаете, какая конфигурация цилиндров у вашего автомобиля с ДВС, или вы любитель электромобилей? Комментарий внизу!

Введение в двигатель внутреннего сгорания

Движение транспортных средств обычно достигается с помощью двигателей, также известных как первичные двигатели, то есть механических устройств, способных преобразовывать химическую энергию топлива в механическую энергию. Между прочим, английский термин «engine», вероятно, имеет французское происхождение от старофранцузского слова «engin», которое, в свою очередь, считается происходящим от латинского «ingenium» (имеющего тот же корень, что и «ingénieur» или «ingenieur»). инженер»).

Химическая энергия топлива сначала преобразуется в теплоту при сгорании, а затем теплота преобразуется в механическую работу с помощью рабочего тела. Эта рабочая среда может быть жидкостью или газом. Действительно, теплота, образующаяся при сгорании, увеличивает его давление или удельный объем, и благодаря его расширению получается механическая работа.

В двигателях внутреннего сгорания (ДВС) в качестве рабочего тела используются сами продукты сгорания (например, воздух и топливо), а в двигателях внешнего сгорания продукты сгорания передают тепло другому рабочему телу посредством теплообменника. Причем, если в ДВС сгорание происходит внутри цилиндра, то в двигателях внешнего сгорания сгорание происходит в отдельной камере, обычно называемой горелкой.

Поскольку в процессе сгорания ДВС изменяются характеристики рабочего тела, то цикличность можно получить только за счет периодической замены самого рабочего тела, т.е. за счет открытого цикла. Таким образом, термин «цикл» для ДВС относится к рабочему циклу двигателя, который необходимо периодически заменять, а не к термодинамическому циклу рабочей жидкости. Топлива должны иметь характеристики, совместимые с работой ДВС, а значит, продукты их сгорания должны позволять использовать их в качестве рабочих тел (например, при сгорании не должна образовываться зола, как у вас в дымоходе, которая может вызвать заклинивание механизма двигателя).

Двигатель внутреннего сгорания

Поршневые двигатели внутреннего сгорания обычно выбирают для приведения в движение наземных транспортных средств, за некоторыми исключениями (электродвигатели для трамваев, троллейбусов или электромобилей), из-за их благоприятной удельной мощности и относительно низких затрат на производство и обслуживание ( по сравнению с газовыми турбинами например).

В поршневых ДВС движение поршня в цилиндр, закрытый с противоположной стороны головкой цилиндра, вызывает циклическое изменение объема цилиндра. Поршень соединен со штоком, а кривошип с валом, установившееся вращение которого вызывает циклическое движение поршня между двумя крайними положениями: верхней мертвой точкой (ВМТ, ближайшей к головке блока цилиндров) и нижней мертвой точкой (НМТ, наибольшее расстояние от головки блока цилиндров). Эти два положения соответствуют, соответственно, минимальному объему цилиндра (объем клиренса, Vc) и максимальному объему цилиндра (общий объем, Vt). Разница между максимальным и минимальным объемом называется рабочим объемом или объемом цилиндра и называется Vd. И, наконец, соотношение между максимальной и минимальной громкостью называется коэффициентом сжатия (rc).

Классификация ДВС

Двигатели внутреннего сгорания можно разделить на разные категории. Два наиболее важных из них основаны на процессе сгорания (искровое зажигание против воспламенения от сжатия) и на рабочем цикле (2 такта против 4 такта). Дополнительная классификация может быть основана на впуске воздуха (без наддува или с турбонаддувом), системе подачи топлива (непрямой или непосредственный впрыск) и системе охлаждения (с воздушным или водяным охлаждением). В этой статье будут представлены только различия между процессами горения.

Искровое зажигание и воспламенение от сжатия

Искровое зажигание

В двигателях с искровым зажиганием используются топлива с относительно низкой реактивностью, такие как бензин, сжатый природный газ (CNG) или сжиженный нефтяной газ (GPL). Такое топливо смешивается с воздухом для образования горючей гомогенной воздушно-топливной смеси, а затем сжимается в двигателе для достижения температуры около 700 К (400 ° C) и давления около 20 бар без самовозгорания.

Такое поведение можно объяснить на основе характеристик молекулы топлива: углеводородное топливо, используемое в двигателях с искровым зажиганием (SI), состоит из молекул с короткой цепью, жесткой и компактной структурой (таких как Ch5 для CNG или изооктан C8h28 для бензина). ), у которых даже при высоких температурах и давлениях время, необходимое для начала процесса горения, достаточно велико. Однако это понятие не следует путать со способностью жидкого топлива испаряться при комнатной температуре и образовывать горючую смесь в окружающем воздухе. Эта способность выше у бензина и определяет опасность взрыва при наличии источника воспламенения.

Таким образом, в двигателях SI процесс сгорания может быть запущен только (по крайней мере, для классического сгорания) с помощью внешнего источника энергии, такого как электрическая искра. Энергия, добавляемая к смеси электрическим разрядом, невелика (около 10 мДж), но в любом случае необходима для запуска процесса горения.

От первого ядра, подожженного искрой, горение затем распространяется по смеси: слой за слоем фронт пламени проходит через камеру, в основном благодаря конвективному теплообмену между горючими газами и свежей смесью, до последних зон ( называется «торцевым газом») вдали от искры.

Скорость фронта пламени составляет около 20-40 м/с и значительно увеличивается за счет турбулентности внутри смеси (турбулентность увеличивает площадь поверхности между свежим и сгоревшим газом, таким образом увеличивается теплообмен и, следовательно, скорость распространения пламени) . Поскольку интенсивность турбулентности увеличивается с ростом частоты вращения двигателя, а скорость фронта пламени пропорциональна интенсивности турбулентности, скорость фронта пламени будет увеличиваться с увеличением частоты вращения двигателя, тем самым компенсируя сокращение времени, доступного для сгорания. Благодаря этому практически нет ограничений по частоте вращения двигателей SI с точки зрения сгорания (двигатель Формулы 1 может работать до 20 000 оборотов в минуту).

Однако топливно-воздушная смесь при высоких температурах и давлении в течение длительного времени может в конечном итоге подвергнуться самовоспламенению. По этой причине могут возникать аномальные возгорания, когда конечный газ самовоспламеняется до прихода фронта пламени. Это ненормальное сгорание вызывает внезапное повышение давления в цилиндре, за которым следуют волны давления внутри камеры сгорания, которые передаются через конструкцию двигателя в окружающую среду. Это называется «детонацией» и может привести к повреждению поршня и цилиндра из-за термических усталостных напряжений. Во избежание возникновения детонации двигатель SI должен соответствовать ряду ограничений, касающихся максимальной длины пути пламени (что ограничивает максимальный диаметр цилиндра, называемого отверстием, примерно до 100 мм) и максимально допустимой температуры и давления конечного (свежего) газа (что ограничить как степень сжатия, так и давление наддува).

Кроме того, высокие значения скорости пламени могут быть достигнуты только в том случае, если соотношение воздух/топливо достаточно близко к стехиометрическому соотношению: поэтому, когда двигатель СИ должен работать с частичной нагрузкой, невозможно уменьшить только топливо при сохранении неизменная воздушная масса в цилиндре. Затем для управления нагрузкой необходимо использовать устройство для уменьшения массового расхода воздуха (часто выбирается впускной дроссель), даже если это приводит к снижению эффективности при частичной нагрузке.

[colored_box Variation=»Moss Green» title=»Что такое стехиометрия?»]Стехиометрия определяется как точка, при которой в смеси потребляется весь кислород и сгорает все топливо. Для бензина массовое соотношение составляет 14,7:1 (14,7 грамма воздуха на 1 грамм топлива). [/colored_box]

Воспламенение от сжатия

При использовании топлива с более высокой реактивностью, например дизельного топлива, его нельзя смешивать с воздухом и затем сжимать в цилиндре, иначе процесс сгорания начнется самопроизвольно во время такта сжатия. Действительно, дизельное топливо представляет собой смесь углеводородов, которую можно представить цетаном С16h44 с длинной прямой молекулой, в которой предварительные реакции процесса окисления протекают достаточно быстро при высоких температурах и давлениях.

Таким образом, дизельное топливо впрыскивается в виде жидкой струи под высоким давлением в уже сжатый воздух непосредственно перед желаемым началом сгорания (в случае классического дизельного сгорания). Небольшие капельки топлива (диаметром около 10 мкм), окруженные горячим сжатым воздухом (около 900 К), быстро испаряются, и процесс горения начинается самопроизвольно с чрезвычайно короткой задержкой воспламенения.

В отличие от двигателей SI, процесс сгорания в дизельном двигателе не может самонастраиваться на время, необходимое для осуществления сгорания, связанное с увеличением частоты вращения двигателя (т. е. время, необходимое для испарения топлива, смешивания и задержки воспламенения, не будет уменьшаться с скорость). Поэтому эти двигатели нельзя эксплуатировать при частоте вращения выше 5000 об/мин.

Наконец, в отличие от двигателей SI, для этого типа сгорания нет строгих требований к соотношению воздух/топливо. При частичной нагрузке количество впрыскиваемого топлива уменьшается при сохранении того же количества всасываемого воздуха, без необходимости в дроссельном устройстве и, следовательно, без каких-либо дополнительных потерь.

Источник: проф. Федерико Милло, Туринский политехнический университет

Ромен Николя мнение:

Два наиболее распространенных типа воспламенения (искровое зажигание и воспламенение от сжатия) сегодня известны давно и хорошо изучены. Тем не менее, мы приближаемся к пределам этих процессов, поскольку установленные стандартами лимиты загрязняющих веществ и расхода топлива становятся все ниже и ниже. Достижение этих стандартов становится все более и более дорогостоящим, и в лабораториях и исследовательских центрах тестируются некоторые альтернативные процессы сгорания и конструкции двигателей. Считаете ли вы, что двигатели с искровым зажиганием и воспламенением от сжатия, какими мы их знаем сегодня, будут заменены какими-то альтернативными решениями, такими как CAI, PCCI, двухтопливное сгорание или другие?

Сколько типов двигателей существует в автомобилях

В этой статье мы узнаем о различных типах двигателей. Классификация двигателей зависит от типов используемого топлива, рабочего цикла, числа тактов, типа зажигания, количества цилиндров, расположения цилиндров, расположения клапанов, типов охлаждения и т. д. Эти двигатели используются в различных областях, таких как как в автомобильной промышленности, авиационной промышленности, морской промышленности и т. д. в зависимости от их пригодности они используются в различных областях. Итак, давайте обсудим различные типы двигателей один за другим.

Содержание

Типы двигателей

В основном двигатели бывают двух типов: двигатели внешнего сгорания и двигатели внутреннего сгорания.

(i). Двигатель внешнего сгорания: В двигателе внешнего сгорания сгорание топлива происходит вне двигателя. Пример: паровая машина.

(ii). Двигатель внутреннего сгорания: В двигателе внутреннего сгорания сгорание топлива происходит внутри двигателя. Двухтактные и четырехтактные бензиновые и дизельные двигатели являются примерами двигателей внутреннего сгорания.

Существуют различные типы двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и их классификация зависит от различных оснований.

И.К. двигатели классифицируются по следующему принципу:

Вы также можете проверить toolsbible, чтобы получить больше информации о двигателе.

1. Типы конструкции

(i). Поршневой двигатель:  В поршневом двигателе есть поршень и цилиндр, поршень совершает возвратно-поступательное движение (взад и вперед) внутри цилиндра. Из-за возвратно-поступательного движения поршня его называют поршневым двигателем. Двухтактные и четырехтактные двигатели являются распространенными примерами поршневых двигателей.

(ii). Роторный двигатель:  В роторном двигателе ротор совершает вращательное движение для производства энергии. Возвратно-поступательного движения нет. В камере находится ротор, который совершает вращательное движение внутри камеры. Роторный двигатель Ванкеля, газотурбинные двигатели относятся к роторным типам двигателей.

2. Типы используемого топлива

В зависимости от типа используемого топлива двигатель подразделяется на бензиновый, дизельный и газовый. Вы также можете посетить toolsinstitute, чтобы узнать больше об этом.

(и). Бензиновый двигатель: Двигатель, работающий на бензине, называется бензиновым двигателем.

(ii). Дизельный двигатель: Двигатель, работающий на дизельном топливе, называется дизельным двигателем.

(iii). Газовый двигатель: Двигатель, работающий на газовом топливе, называется газовым двигателем.

3. Рабочий цикл

В зависимости от рабочего цикла различают следующие типы двигателей:

(i). Двигатель цикла Отто: Эти типы двигателей работают по циклу Отто.

(ii). Двигатель дизельного цикла: Двигатель, работающий по дизельному циклу, называется двигателем дизельного цикла.

(iii). Двухтактный двигатель или полудизельный двигатель: Двигатель, работающий как на дизельном топливе, так и на цикле Отто, называется двухтактным или полудизельным двигателем.

4. Количество тактов

В зависимости от количества тактов различают типы двигателей:

(и). Четырехтактный двигатель: Это двигатель, в котором поршень перемещается четыре раза, т.е. 2 вверх (от НМТ до ВМТ) и 2 вниз (от ВМТ до НМТ) за один цикл рабочего такта, называется четырехтактным двигателем. Четырехтактный двигатель

Двухтактный двигатель: Двигатель, в котором поршень совершает два движения, т. е. одно движение от ВМТ к НМТ, а другое — от НМТ к ВМТ для создания рабочего такта, называется двухтактным двигателем. 9(iii). Двигатель с горячим точечным зажиганием: Этот тип двигателя не используется на практике.

5. Тип зажигания

По типу зажигания двигатели классифицируются как:

(i). Двигатель с искровым зажиганием (двигатель S.I.): В двигателе с искровым зажиганием на головке двигателя установлена ​​свеча зажигания. Свеча зажигания производит искру после сжатия топлива и воспламеняет воздушно-топливную смесь для сгорания. Бензиновые двигатели имеют искровое зажигание.

(ii). Двигатель с воспламенением от сжатия (двигатель с воспламенением от сжатия): В двигателе с воспламенением от сжатия в головке блока цилиндров нет свечи зажигания. Топливо воспламеняется от тепла сжатого воздуха. Дизельные двигатели имеют воспламенение от сжатия.

Читайте также:

• Как работает свободнопоршневой двигатель?
• Диаграмма фаз газораспределения двухтактного и четырехтактного двигателей
• Как работает двигатель DTSi – объяснение?

6. Количество цилиндров

В зависимости от количества цилиндров в двигателе выделяют следующие типы двигателей:

(i). Одноцилиндровый двигатель: Двигатель, состоящий из одного цилиндра, называется одноцилиндровым двигателем. Как правило, одноцилиндровые двигатели используются в мотоциклах, скутерах и т. д.

(ii). Двухцилиндровый двигатель: Двигатель, состоящий из двух цилиндров, называется двухцилиндровым двигателем.

(iii). Многоцилиндровый двигатель: Двигатель, который состоит из более чем двух цилиндров, называется многоцилиндровым двигателем. Многоцилиндровый двигатель может иметь три, четыре, шесть, восемь, двенадцать и шестнадцать цилиндров.

7. Расположение цилиндров

На основании расположения цилиндров классификация двигателей:

(i). Вертикальный двигатель: в вертикальных двигателях цилиндры расположены вертикально, как показано на схеме.

(ii). Горизонтальный двигатель: В двигателях с горизонтальным расположением цилиндры расположены горизонтально, как показано на схеме, приведенной ниже.

(iii). Радиальный двигатель:  Радиальный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания поршневого типа, в котором цилиндры расходятся наружу от центрального картера, как спицы колеса. Если смотреть спереди, он напоминает стилизованную звезду и называется «звездным» двигателем. Прежде чем газотурбинный двигатель не стал преобладающим, его обычно использовали для авиационных двигателей.

(iv). V-образный двигатель: В двигателях типа V цилиндры размещены в двух рядах под некоторым углом между собой. Угол между двумя берегами должен быть как можно меньше, чтобы предотвратить вибрацию и проблемы с балансировкой.

(в). Двигатель типа W: В двигателях типа W цилиндры расположены в три ряда, образуя расположение типа W. Двигатель типа W изготавливается при выпуске 12-цилиндровых и 16-цилиндровых двигателей.

(vi). Двигатель с оппозитным расположением цилиндров: В двигателе с оппозитным расположением цилиндров цилиндры расположены напротив друг друга. Поршень и шатун показывают одинаковое движение. Он работает плавно и имеет большую балансировку. Размер двигателя с оппозитным расположением цилиндров увеличивается из-за его расположения.

8. Расположение клапанов

В зависимости от расположения впускных и выпускных клапанов в различных положениях головки цилиндров или блока цилиндров автомобильные двигатели подразделяются на четыре категории. Эти аранжировки называются «L», «I», «F» и «T». Легко запомнить слово «ПОДЪЕМ», чтобы вспомнить расположение четырех клапанов.

(i). Двигатель с Г-образной головкой: В двигателях этого типа впускные и выпускные клапаны расположены рядом и приводятся в действие одним распределительным валом. Цилиндр и камера сгорания имеют перевернутую форму L.

(ii). Двигатель с I-образной головкой:  В двигателях с I-образной головкой впускной и выпускной клапаны расположены в головке блока цилиндров. Один клапан приводит в действие все клапаны. Эти типы двигателей в основном используются в автомобилях.

(iii). Двигатель с головкой F: Это комбинация двигателей I-head и F-head. При этом один клапан обычно впускной клапан находится в головке, а выпускной клапан лежит в блоке цилиндров. Оба набора клапанов управляются одним распределительным валом.

(iv). Двигатель с Т-образной головкой: В двигателях с Т-образной головкой впускной клапан расположен с одной стороны, а выпускной клапан с другой стороны цилиндра. Здесь для работы требуются два распределительных вала, один для впускного клапана, а другой для выпускного клапана.

Читайте также:

• Типы коробок передач – Полное объяснение
• Работа гидротрансформатора, принцип работы, основные части и применение.
• Типы автомобильных нагнетателей

9. Типы охлаждения

На основе типов охлаждения двигатели классифицируются как:

(i). Двигатели с воздушным охлаждением: В этих двигателях воздух используется для охлаждения двигателей. В двигателях с воздушным охлаждением гильзы цилиндров разделены и используются металлические ребра, которые обеспечивают излучающую поверхность, увеличивающую охлаждение. Двигатели с воздушным охлаждением обычно используются в мотоциклах и скутерах.

(ii). Двигатели с водяным охлаждением: В двигателях с водяным охлаждением вода используется для охлаждения двигателя. Двигатели с водяным охлаждением используются в автомобилях, автобусах, грузовиках и других четырехколесных транспортных средствах, большегрузных транспортных средствах. В воду добавляют антифриз, чтобы предотвратить ее замерзание в холодную погоду. Каждый двигатель с водяным охлаждением имеет радиатор для охлаждения горячей воды двигателя.

Помимо вышеуказанных типов двигателей, двигатели внутреннего сгорания также классифицируются на основе следующего.

1. Скорость:

В зависимости от скорости различают типы двигателей:

(i). Малооборотный двигатель
(ii). Среднеоборотный двигатель
(iii). Высокоскоростной двигатель

2. Метод впрыска топлива

На основе метода впрыска топлива двигатели классифицируются как:

(i). Карбюраторный двигатель
(ii). Двигатель с впрыском воздуха
(iii). Двигатель безвоздушного или твердотопливного впрыска

3. Способ управления

(и). Двигатель с управляемым попаданием: Это тип двигателя, в котором подача топлива контролируется регулятором. Он контролирует скорость двигателя, отключая зажигание и подачу топлива в двигатель на очень высоких оборотах.

(ii). Качественно управляемый двигатель
(iii). Количественно регулируемый двигатель

4. Заявка

(i). Стационарный двигатель: Стационарный двигатель — это двигатель, в котором его каркас не движется. Он используется для привода неподвижного оборудования, такого как насос, генератор, мельница или заводское оборудование и т. д.

(ii). Автомобильный двигатель: Это типы двигателей, которые используются в автомобильной промышленности. Например: бензиновый двигатель, дизельный двигатель, газовый двигатель — это двигатели внутреннего сгорания, подпадающие под категорию автомобильных двигателей.

(iii). Локомотив: Двигатели, используемые в поездах, называются локомотивами.

(iv). Судовой двигатель: Двигатели, которые используются в морской пехоте для приведения в движение лодок или кораблей, называются судовыми двигателями.

(в). Авиационный двигатель: Типы двигателей, которые используются в самолетах, называются авиационными двигателями. В авиационных двигателях используются радиальные и газотурбинные двигатели.

Это все о различных типах двигателей, если вы нашли эту информацию полезной и ценной, не забудьте поставить лайк и поделиться ею.

Двигатель внутреннего сгорания. Объяснение

Современный двигатель внутреннего сгорания — это технологическое чудо, механическое чудо, для использования которого требуется мало знаний о его работе. Если вы не автолюбитель, вы, вероятно, не слишком много думаете о двигателе своего автомобиля.

Пока что-то не пойдет не так под капотом, конечно. Когда дела идут плохо, проблемы и причины могут сбить с толку многих водителей, для которых такие термины, как «поршень» и «картер» — непонятная номенклатура, а «боксер» напоминает Мухаммеда Али, а не Фердинанда Порше.

Итак, чтобы дать немного ясности о том, что происходит под капотом, мы в Gear Patrol собрали краткое руководство о том, как работает двигатель внутреннего сгорания, и краткое изложение различных типов двигателей внутреннего сгорания, доступных для массового потребителя. автомобили.

Термины, которые следует знать

Карбюратор: Устройство, смешивающее воздух и топливо в надлежащем соотношении для сгорания. Система механическая, а не электронная, как современные двигатели с впрыском топлива или прямым впрыском; как таковой, он менее эффективен.
Картер: Часть блока цилиндров, в которой находится коленчатый вал. Обычно изготавливается из одного или двух кусков алюминия или чугуна.
Коленчатый вал: Компонент двигателя, соединенный с поршнями и обеспечивающий вращательное движение при сгорании.
Цилиндр: Часть блока цилиндров, в которой находятся поршень и шатун, а также место, где происходит сгорание.
Прямой впрыск: Метод, при котором бензин впрыскивается под давлением в камеру сгорания цилиндра. В отличие от впрыска топлива, когда газ впрыскивается во впускное отверстие цилиндра.
Harmonic Balancer: Также известное как демпфер, круглое устройство из резины и металла, прикрепленное к передней части коленчатого вала для поглощения вибраций и уменьшения износа коленчатого вала. Он уменьшает гармоники двигателя, возникающие при движении нескольких цилиндров вдоль коленчатого вала.
Поршень: Компонент, размещенный внутри стенок цилиндра и закрепленный поршневыми кольцами. Он движется вверх и вниз во время четырехтактного процесса сгорания, создавая силу при взрыве топлива, и воздух перемещает его.
Rev Matching: Технология в автомобилях с механической коробкой передач, в которой используются датчики на педали сцепления, переключении передач и трансмиссии, отправляющие сигналы в электронный блок управления, которые сообщают ему о необходимости автоматически увеличивать обороты двигателя, если число оборотов в минуту падает слишком низко. Согласование оборотов также происходит во время понижения передачи, повышая обороты, чтобы соответствовать более низкой передаче. Это снижает износ двигателя и делает процесс переключения более плавным.
Вибрация при кручении: Вибрация, возникающая из-за вращения валов внутри автомобиля.

Двигатель внутреннего сгорания

Как только вы снимаете защитную пластиковую крышку двигателя, которая есть в большинстве новых автомобилей, обнажается сердце автомобиля: двигатель, окруженный радиатором, резервуарами для жидкости, воздушной камерой и аккумулятором. Какими бы сложными ни были двигатели — отчасти благодаря таким функциям, как непосредственный впрыск, согласование оборотов и т. д., — в большинстве автомобилей используется так называемый четырехтактный цикл сгорания .0317  для преобразования топлива в кинетическую энергию. В двух словах, ваш двигатель 1. всасывает воздух и топливо, 2. сжимает его, 3. воспламеняет его, толкая поршни вниз и создавая механическую силу, которая приводит в движение автомобиль, а 4. выталкивает воздух, чтобы освободить место для следующего цикла цикла.

Хотя фактический процесс значительно сложнее, четыре стадии в основном можно суммировать следующим образом:

Такт впуска: Воздух и топливо всасываются в цилиндр при движении поршня вниз.
Такт сжатия: Воздух, подаваемый в двигатель, и топливо сжимаются, когда цилиндр перемещается в положение хода вверх.
Такт сгорания: Искра от свечи зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь, создавая давление. Расширяющаяся смесь толкает поршень вниз.
Такт выпуска: Образующаяся в результате воспламенения и расширения газовая смесь выбрасывается из цилиндра как отходы.

Мощность двигателя сильно различается в зависимости от количества цилиндров, конфигурации двигателя и таких технологий, как турбонаддув и наддув. Лошадиная сила — это не просто добавление цилиндров или рабочего объема; на самом деле, многие из современных высокопроизводительных четырехцилиндровых двигателей могут легко соответствовать или превосходить мощность своих шестицилиндровых собратьев. В наши дни это также игра технологий; соедините бензиновый двигатель меньшего размера с электродвигателем, и вы получите рецепт дополнительного ускорения. (Пример: BMW i8, который сочетает в себе 1,5-литровый рядный трехцилиндровый двигатель с турбонаддувом и электродвигатель общей мощностью 357 лошадиных сил и 420 фунт-фут крутящего момента.)

Типы двигателей

Современные двигатели внутреннего сгорания прошли долгий путь с 1876 года, когда уроженец Германии Николаус Отто построил первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Сегодня автомобильные инженеры регулярно творят чудеса, извлекая из конструкции максимальную мощность и эффективность. И хотя гибридные и электрические трансмиссии находятся на подъеме, на данный момент двигатели внутреннего сгорания — рядные/прямые, V-образные и оппозитные/плоские, работающие на бензине или дизельном топливе, владеют дорогой.

Рядные/прямые двигатели

Примеры рядных/рядных двигателей
Рядный/рядный-три: BMW i8
Рядный/рядный-четыре: Honda Civic Si
Рядный/рядный-шесть: 91 331 BMW X90 / X4 «рядный» или «прямой» двигатель, цилиндры расположены по прямой линии. Подавляющее большинство четырехцилиндровых автомобилей на дорогах представляют собой рядные четырехцилиндровые двигатели, поэтому в отрасли их обычно называют «четырехцилиндровыми». Рядные четырехцилиндровые двигатели, как правило, используются в автомобилях эконом-класса, поскольку они дешевле в изготовлении и проще в обслуживании — цилиндры расположены вдоль одного коленчатого вала, который приводит в движение поршни.

Рядный/рядный шестицилиндровый двигатель по своей природе сбалансирован благодаря тому, что в нем нет вторичных гармоник, создаваемых парами поршней, движущихся под нечетными углами или на разных осях относительно друг друга, что приводит к гораздо меньшей вибрации, чем у рядных четырехцилиндровых двигателей. -цилиндровые двигатели. В настоящее время только BMW и Mercedes-Benz производят рядные/рядные шестицилиндровые двигатели для своих легковых автомобилей, и они имеют звездную репутацию за плавность хода и сбалансированность.

V-образные двигатели

Examples of V-Type Engines
V-4: Porsche 919 Hybrid Le Mans
V-6: Toyota 4Runner
V-8: Dodge Challenger
V-10: Lamborghini Huracán
V -12: Ferrari 821 Superfast

«V-6» и «V-8» настолько прочно вошли в американский словарь, что некоторые люди могут не знать, что двигатели бывают другого формата. Двигатели V-типа обычно имеют два ряда цилиндров, установленных под углом 90 градусов друг к другу — отсюда и V-образная форма — с каждым рядом, имеющим половину общего количества цилиндров. В результате двигатели V-образного типа короче и занимают меньше места, чем прямые, что позволяет автопроизводителям уменьшить размер моторного отсека и увеличить зоны деформации и пространство для пассажиров. Их также легче установить ниже в автомобиле, что улучшает управляемость.

Если вы считаете себя фанатом автоспорта, вам нравятся V-образные двигатели, поскольку они часто используются в гоночных автомобилях. Жесткая конструкция и прочные материалы, используемые в двигателях V-образного типа, позволяют им выдерживать высокие нагрузки. Это также обеспечивает низкие силы крутильных колебаний, обеспечивая плавность хода при переключении передач и высоких оборотах.

Оппозитный двигатель

Примеры оппозитных двигателей
Четырехцилиндровый оппозитный двигатель: Subaru WRX
Плоский шестицилиндровый двигатель: Porsche 911 Carrera

Термин «боксерский» двигатель происходит от расположения поршней, расположенных горизонтально друг к другу, подобно тому, как два противоборствующих боксера касаются перчаток в начале боя. Поршни в оппозитном / плоском двигателе образуют два ряда — по одному с каждой стороны одного коленчатого вала.

Оппозитный двигатель не просто звучит устрашающе; он обеспечивает более низкий центр тяжести, чем рядные / прямые и V-образные двигатели, улучшая управляемость. (Есть причина, по которой Porsche использует оппозитный двигатель в своих 911, спортивные автомобили 718 Boxster и 718 Cayman.) Однако оппозитные двигатели, как правило, более громоздки и имеют более неудобную форму, что затрудняет их размещение в переднем моторном отсеке. (Однако Subaru — единственный другой автопроизводитель, который в настоящее время использует оппозитный двигатель — умудряется делать это достаточно успешно.)

Дизельные двигатели

Примеры дизельных двигателей
Турбодизель V-6: Ram 1500 EcoDiesel
V- 8 Турбодизель: Ford F-250 Super Duty

Избавьтесь от старого представления о дыме, извергающемся из хриплых 18-колесных транспортных средств; современные дизельные двигатели с чистым сгоранием, используемые в легковых автомобилях, гораздо менее грубы.