Устройство двигателя

Устройство и теория двигателя автомобиля

Разберем подробно устройство и теорию двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Из чего состоит и как работает. Приведем основные понятия и термины для начинающих автолюбителей и чайников.

Какие бывают

Автомобильные двигатели различают по:
  • способу приготовления горючей смеси — с внешним смесеобразованием (карбюраторные, инжекторные и газовые) и с внутренним смесеобразованием (дизельные моторы);
  • роду применяемого топлива — бензиновые (работающие на бензине), газовые (на горючем газе) и дизели (работающие на дизельном топливе);
  • способу охлаждения — с жидкостным и воздушным охлаждением;
  • расположению цилиндров — рядные и V-образные;
  • способу воспламенения горючей (рабочей) смеси — с принудительным зажиганием от электрической искры (карбюраторные и инжекторные моторы) или с самовоспламенением от сжатия (дизели).

Бензиновые

Двигатели, работающие на бензине, с принудительным зажиганием. Приготовление топливно-воздушной смеси, и её дозирование осуществляют карбюраторные и инжекторные системы питания. Смесь в цилиндре воспламеняется в конце такта сжатия, принудительно от электрической искры.

Дизельные

Моторы, работающие на дизельном топливе с воспламенением от сжатия. Смесь приготавливается непосредственно в цилиндре из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно. Воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндре происходит самопроизвольно от воздействия высокой температуры при сжатии. Исключением является система непосредственного впрыска бензина, где зажигание смеси осуществляется от электрической искры.

Газовые

Работают на пропано-бутановом газе, с принудительным зажиганием. Перед подачей в цилиндры, газ смешивается с воздухом. По принципу работы они практически не отличаются от бензиновых и не будем их рассматривать. Советую изучить статью - газобаллонное оборудование машины.

Основные механизмы двигателя внутреннего сгорания:

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Для начала, возьмем простейший одноцилиндровый двигатель и разберемся с его устройством и работой. Рассмотрим протекающие в нем процессы, и выясним откуда берется тот самый крутящий момент, который в конечном итоге приходит на ведущие колеса автомобиля.

Одна из основных деталей двигателя — цилиндр 6, в котором находится поршень 7, соединенный через шатун 9 с коленчатым валом 12. При перемещении поршня в цилиндре вверх и вниз его прямолинейное движение преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. На его конце закреплен маховик 10, который необходим для равномерности вращения вала. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой, в которой находятся впускной 5 и выпускной клапаны, закрывающие соответствующие каналы.

Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала 14 через передаточные детали 15. Распределительный вал приводится во вращение шестернями 13 от коленчатого вала. Поршень, свободно перемещаясь в цилиндре, занимает два крайних положения.

Для нормальной работы двигателя в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Для уменьшения затрат работы на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться.

Понятия и термины

Верхняя мертвая точка (ВМТ) - крайнее верхнее положение поршня.

Нижняя мертвая точка (НМТ) - крайнее нижнее положение поршня.

Ход поршня - расстояние, пройденное от одной мертвой точки до другой. За один ход поршня коленчатый вал повернется на полоборота.

Камера сгорания (сжатия) - пространство между головкой цилиндра и поршнем, расположенным в ВМТ.

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

Рабочий объем двигателя - сумма рабочих объемов всех цилиндров. При малых объемах (до 1 л.) его выражают в кубических сантиметрах, а при больших - в литрах.

Полный объем цилиндра - сумма объема камеры сгорания и рабочего объема.

Степень сжатия - число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. В бензиновых двигателях степень сжатия бывает от 8 до 12, а в дизелях - от 14 до 18. Степень сжатия не стоит путать с компрессией, т.к. это два разных понятия.

Такт - процесс (часть цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня. Двигатель, у которого рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, называют четырехтактным.

Как работает ДВС

При работе поршневого двигателя внутреннего сгорания поршень совместно с верхней головкой шатуна движется в цилиндре поступательно (вверх–вниз), при этом коленчатый вал совместно с нижней головкой шатуна совершает вращательные движения. У подавляющего большинства двигателей, если смотреть на двигатель со стороны шкива, вращение коленчатого вала осуществляется по часовой стрелке.

За один оборот коленчатого вала (360°) поршень в цилиндре совершает два хода (один ход вверх и один вниз).

При постоянной скорости вращения коленчатого вала, поршень в цилиндре движется с ускорением – замедлением. Наименьшие скорости движения поршня будут наблюдаться при его «крайних» положениях в цилиндре - в верхней (ВМТ) и нижней части (НМТ). В верхней и нижней части цилиндра поршень «вынужден» сделать остановку, чтобы поменять направление движения.

Рабочий цикл четырехтактного мотора: а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск.
Работа двигателя машины складывается из совокупности процессов, протекающих в цилиндрах с определённой последовательностью. Эти процессы называют рабочим циклом и состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. Подробнее в статье - принцип работы ДВС и его рабочие циклы.
Статьи по теме
Что ещё почитать