Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания

На этой страничке мы разберем:

1) устройство двигателя автомобиля

2) принцип работы двигателя

3) порядок работы цылиндров двигателя

4) трансмиссия

Устройство двигателя

Основные составляющие двигателя

Принцип работы двигателя

А принцип работы этого двигателя, мы рассмотрим на примере велосипеда.

Я думаю, все знают гоночный или туристский велосипед — самый доступный способ для изучения принципа работы двигателя и коробки скоростей.

ВАШИ НОГИ – это «шатуны»(2)(помните? шатун в двигателе), которые давят на педали, а педальный механизм — это и есть коленвал(1). А ваша физическая сила давит на эти шатуны, как поршень(4) в двигателе.

Поршень находится в ограниченном пространстве, которое называется цилиндр(3), туда подается топливо. Это топливо поджигается искрой от свечи зажигания(5) и происходит воспламенение или, точнее, микровзрыв, вследствие чего, вся энергия от микровзрыва передается на поршень. Поршень связан с шатуном и давит на него, а шатун, в свою очередь давит на коленвал.

Коленвал – это своего рода, педальный механизм, а велосипед, у которого две педали, будем считать, имеет двух цилиндровый «биодвигатель». Благодаря действию вашей энергии или, скажем, физической силы, вы начинаете ногами давить на педали, тем самым приводить в действие педальный механизм (коленвал). По мере того, как вы быстро начнете вращать педали, будет увеличиваться скорость велосипеда благодаря оборотам педального механизма – «коленчатого вала» — как будто нажимаем на газ.

⁠Порядок работы цилиндров двигателя

Схема работы четырехтактного двигателя

цилиндры двигателя

1 2 3 4

Сейчас почти все автомобильные двигатели внутреннего сгорания имеют четырехтактную систему работы. Что это такое, мы сейчас разберем.

Такт — это ход поршня от верхней «мертвой» точки (ВМТ) до нижней мертвой точки (НМТ). Так вот, у четырехцилиндрового двигателя соответственно четыре поршня и каждый поршень совершает четыре такта за один рабочий цикл. Полный цикл это когда поршень умудряется «сходить» туда — сюда два раза. За это время получается четыре такта: такт впрыска топлива — такт сжатия — такт воспламенения (рабочий ход) — такт выхлопа

На схеме По цилиндрам это происходит так:

1 цилиндр — такт впрыска топлива — (поршень идет вниз)

3 цилиндр — такт сжатия топлива — (поршень идет вверх)

⁠4 цилиндр — такт воспламенения топлива — (поршень идет вниз — рабочий ход)

⁠2 цилиндр — такт выхлопа отработанных газов — (поршень идет вверх)

И так далее по круговой. Подробнее: обычно происходит так — если в одном цилиндре происходит такт впрыска, то в другом — такт сжатия, в третьем такт воспламенения топлива (т.е. рабочий ход), то в четвертом происходит такт уже выхлопа отработанных газов и все это одновременно. Впрыск топлива и выхлоп отработанных газов происходит, соответственно, через впускные(7) и выпускные(6) клапана. Так у нас за цикл по настоящему работает только один цилиндр где происходит такт воспламенения топлива и передается крутящий момент на коленвал(1), а остальные как будьто бы «отдыхают», но это сделано специально для того, чтобы улучшить вентиляцию цилиндров от выхлопных газов и увеличить эффективность работы топлива. И пока самыми оптимальными, являются четырехтактные двигатели.

Трансмиссия

Педальный механизм соединен цепной передачей с ведущим колесом. Цепь ложится на звездочки, которые различаются по размеру. При вращении педалей («обороты двигателя») вам хочется, чтобы крутить было легче, для этого мы подбираем оптимальную передачу — специальное соотношение звездочек на заднем колесе и на педальном механизме.

После правильного выбора передачи, ногам- «двигателю», становиться легче, разгонять велосипед. Но если скорость нас не устраивает, мы, разогнавшись до предела возможности ног — чтобы крутить педали , переключаем передачу на повышенную.


Происходит переход цепи на большую, по величине, звездочку, при этом скорость велосипеда увеличивается, но и увеличивается нагрузка на ноги.
При прямолинейном движении и без помех движению, скорость будет продолжать увеличиваться до ваших природных данных — уметь раскручивать педали т.е. быстроту ваших ног.
У каждого двигателя тоже есть предел числа оборотов.

Такой же, примерно, принцип действия разгона у автомобиля, только там нет цепной передачи. Вот эта передача оборотов от двигателя к колесам и называется трансмиссией.

Трансмиссия включает в себя сцепление и коробку передач, далее — ходовая часть – колеса.

Рычагом переключения передач включаем нам нужную передачу. Согласно конструкции коробки передач , чем меньше передача по номеру, тем меньше скорость, и наоборот, выше передача – выше скорость.
На эти конструктивные особенности вам не обязательно обращать внимание, но у многих есть интерес – как это работает?

Функции передачи оборотов от двигателя выполняют шестерни, которые передвигаются на валах рычагом передач. Согласно включенной вами передаче по порядку: 1-2-3-4-5, автомобиль начинает движение и разгон.

Если Вам нужно остановиться просто нажмите сцепление и тормоз, и установите рычаг переключения передач в нейтральное положение.
Об этом поговорим далее.

Из чего делают современные двигатели: новые материалы на службе автопроизводителей

Следуя современным веяниям в сфере автомобилестроения, крупнейшие производители стремятся сделать конструкцию авто как можно легче. Это позволит увеличить мощность и соблюсти все нормы экологических предписаний. Основной деталью автомобиля, конечно же, был и остается его двигатель. Для изготовления «сердец автомобилей» используются новые материалы, о которых мы и поговорим далее.

Читать еще:  Датчик оборотов двигателя g28 нет сигнала непостоянно

Современные автомобильные двигатели

Важно понимать, что процесс создания двигателя для авто как раньше, так и сейчас – довольно консервативная отрасль в машиностроении.

Большая часть агрегатов серийного производства изготавливается с применением таких материалов как:

  • Чугун;
  • Сталь;
  • Алюминиевые сплавы.

Из чего состоят двигатели современных авто

Сегодня, благодаря появлению новых материалов и технологий, применяются, казалось бы, совсем неподходящие для этих целей компоненты.

Активно внедряются пластмассы. Изготовленные из пластика узлы систем впуска и охлаждения сейчас уже никого не удивляют. Отличие современных моторов от аналогов прошлых лет состоит в том, что для их создания производители используют весьма неожиданные материалы. Рост внедрения маслостойких и теплоустойчивых пластиков дал возможность создать такие детали как:

  • Пластмассовые картеры ДВС;
  • Клапанные крышки;
  • Корпуса внутренних конструкций двигателя.

В надёжности современных двигателей авто сомневаться не приходится. Они, как и прежде, делятся на три основные категории: бензиновые, дизельные и электрические. Примерно так классифицируются автомобильные двигатели, которые применяются на современном автомобильном производстве и по сей день.

Металлы двигателей автомобилей

Можно упомянуть титановые сплавы, которые стремятся использовать в конструкции машин. Для двигателей этот прочный, легкий и достаточно эластичный материал с уникальной химической стойкостью используется неохотно, т.к. стоимость его достаточно высока.

Металлокерамическая матрица также весьма оригинальный материал. В процессе её производства используется технология Nicasil, которая подразумевает применение гальванического метода, а основой матрицы служит твёрдый никель.

Выводы

Область применяемости новейших решений в сфере двигателестроения имеет чёткий вектор, который ориентирован на снижение массы и улучшение прочих характеристик автомобиля в целом. Суперматериалы либо не нужны вовсе, либо их внедрение не представляется возможным из-за физико-химической специфики свойств, применяемых для создания двигателей материалов.

Современное автомобилестроение все больше склоняется в сторону электротехнологий, заменяя вредные для окружающей среды дизельные и бензиновые моторы.

Картер двигателя автомобиля

Любое автотранспортное средство, оснащенное двигателем внутреннего сгорания, укомплектовано и картером. Он является одним из важнейших компонентов ДВС. Удивительно, но далеко не каждый автолюбитель сможет объяснить, что это и с какой цельюиспользуется. О том, что такое картер двигателя, какие на него возложены функции, и пойдет речь в нашей статье.

Что такое картер двигателя

Устройство изобретено еще в 1889 году английским инженером Джоном Картером. Изобретатель разработал корпус для популярного в то время велосипеда марки Sunbeam, считающийся первым в мире картером. Предназначено оно было для содержания масла, смазывающего цепь, укрытия ее от внешних воздействий.

Некоторое время спустя картер стал широко применяться и в автотехнике, начинавшей бурное развитие. Сейчас он присутствует почти во всех узлах, использующих масло и, естественно, в двигателе.

Картер – один из важнейших компонентов ДВС. Это своеобразный резервуар, в котором размещается моторное масло. В низу его размещены балансировочный и коленвал, нижнее отделение маслонасоса, а сверху – цилиндры, закрепленные болтами. Блоки отделены посредством уплотняющей прокладки.

По вертикальным сторонам картера проходят специальные каналы, используемые для свободного перетекания масла в поддон, где оно остывает, а после втягивается насосом. Чтобы мельчайшие частички металла, образовавшиеся при износе кривошипно-шатунного механизма, не поступали в смазку, на стене резервуара размещены магниты.

В отдельных моделях двигателей дополнительная защита обеспечивается мелкой сеткой из тончайшей проволоки, которая задерживает частички более крупных фракций и не допускает их оседания на дне.

В корпус проникают выхлопные газы, а также концентрируются пары масла, ухудшающие качество смазки. Для вентиляции картера двигателя установлена небольшая трубка, подключенная к воздушному фильтру либо к головке блока цилиндров.

Расположение и назначение картера

Вопрос о том, где расположен картер, не совсем правильный. Он размещается в том же месте, где и «движок», потому как относится к его компонентам. Картер по сути является объемом пространства между коленвалом и поддоном. Так как в нем размещен резервуар для стекающего масла, оба элемента нередко считают единым понятием. Но фактически поддон используется не только для накопления смазки, а считается только частью конструкции.

Функции картера следующие:

  1. Размещение и закрепление двигающихся частей двигателя, нуждающихся в качественной смазке.
  2. Хранение большого объема масла, применяемого в двигателе. Для этих целей задействуется нижний элемент – масляный поддон, образующий своеобразную полость. Для удаления отработанной смазки внизу емкости предусмотрен слив, закрытый пробкой.
  3. Охлаждение. В процессе работы двигателя температура контактирующих поверхностей и вращающихся частей постепенно возрастает. Вместе с ними также прогревается и залитое в емкость масло. Чтобы смазочный материал не перегревался и не терял своих характеристик, его требуется остужать. Эта функция возложена на резервуар, непрерывно соприкасающийся с воздухом. При перемещении автомобиля поток нарастает, охлаждая двигатель.
  4. Защита маслонасоса и КШМ от загрязнителей и ударных воздействий. Для изготовления картера применяется высокопрочный металл. При езде по неровностям и неосторожном вождении автомобиля, он защищаеткрутящийся вал и насос от поломки.

Материалы для изготовления картера

Для изготовления картера применяется преимущественно листовая сталь, алюминиевые сплавы, нержавейка. В старых машинах можно увидеть и чугунный картер, но в наши дни этобольшая редкость – из-за значительного веса и ломкости чугун проиграл конкуренцию современным материалам.

На некоторых моделях европейских авто имеется картер из высокопрочного термостойкого пластика. Но из-за высокой стоимости его использование сильно ограничено. Для повышения прочности и стабильности корпус иногда дополняется ребрами жесткости.

Читать еще:  Что такое шатун в двигателе внутреннего сгорания

Поддон картера двигателя также отливается из алюминия либо изготавливается из листовой стали способом штамповки. Такая емкость обеспечивает лучшее охлаждение двигателя. Существенные недостатки – слишком высокая цена, меньшая прочность и слабая ремонтопригодность.

Разновидности картеров

В зависимости от типа двигателя, устанавливаемые на транспортных средствах картеры принято разделять на две категории, которые выполняют различные функции. По этому признаку отдельно рассматриваются конструкции, предназначенные для:

  1. 2-х тактных двигателей;
  2. 4-хтактных ДВС.

Конструктивные особенности картеров различных ДВСобуславливаются разницей в устройстве самих «движков».

Для двухтактных двигателей

В двухтактных ДВС картер считается не только лишь корпусом, используемым для установки частей и узлов двигателя. Он также относится и к основным компонентам топливной системы транспортного средства.

На картер здесь возлагается функция подготовки и безостановочной подачи в цилиндры воздушно-топливной смеси. Так выполняется качественное промазывание поверхностей всех подвижных элементов двигателя. Спереди размещается кривошипная камера, участвующая в процессе газораспределения.

Для обеспечения герметичности этой камеры и исключения протекания в нее смазки в левом отделе картера ставитсяуплотняющий сальник. С правой стороны размещена еще одна уплотнительная прокладка картера двигателя, предотвращающая проникание в блок наружного воздуха.

Для четырехтактных двигателей

В случае с двигателями-четырехтактниками, картер считается второстепенной деталью и выполняет, скорее, вспомогательную функцию. Как правило, он служит лишь для стекания масляной смазки.Такое предназначение объясняется просто. Для современных четырехтактных двигателей поступление масла в цилиндры не требуется.

Выхлопные газы у них не такие дымные и имеют цвет более светлый. К тому же и сами выхлопы более чистые и наносит меньший вред экологии. Для очистки газов в таких «движках» предназначен катализатор, устанавливаемый почти на всех выпускающихся сейчас моделях автомобилей с ДВС.

Защита картера

Каким бы высоким ни был дорожный просвет автомобиля, встретившееся на пути препятствие может стать непреодолимым. Чтобы не допустить повреждения, а вместе с ним эвакуации и последующего серьезного ремонта, картер нуждается в защите.

Большинство легковых автомобилей и кроссоверов, в отличие от внедорожников, оснащено защитой только от брызг воды и грязи из-под колес. При наезде на крупный камень эти пластмассовые щитки не смогут защитить картер от повреждения. Потому такие автомобили оснащаются дополнительной жесткой защитой из металла.

Пробить и ее, конечно же, тоже можно. Но, будучи зафиксированной на силовом подрамнике и укрепленной ребрами жесткости, конструкция срабатывает наподобие лыжи, приподнимая всю переднюю часть автомобиля. При этом вероятность повреждения двигателя значительно снижается.

Щиток, защищающий картер, производится штамповкой листа стали, имеющеготолщину 2-4 мм либо толстого алюминия вдвое толще. Вес алюминиевой защиты намного ниже, но стоимость ее на порядок дороже.

Предпочитающие переплатить за высокие технологии могут воспользоваться защитой картера двигателя из кевлара. Лист легко демонтируется при ремонте либо осмотре двигателя, а благодаря имеющимся отверстиям и прорезям обеспечивается хороший теплообмен и охлаждение.

Особенности сухих картеров

Все сказанное выше относится к автомобилям, в которых устанавливается «мокрый» поддон. Название свое он получилпо той причине, что масло в картере двигателя сливается самотеком по внутренним канавкам. Это самая распространенная схема смазки, применяемая в гражданском автомобильном транспорте.

Существуют еще так называемые «сухие картеры». Их отличие от привычной всем смазочной системы, заключается в том, что масло внутри картера отсутствует и помещено в отдельный резервуар.

«Сухой» способ смазки применяется преимущественно в гоночных автомобилях, спорткарах и отдельных моделях внедорожников. Такое инженерное решение объясняется назначением машин. Когда при скоростном движении автомобиль вписывается в поворот, ускоряется либо резко тормозит, поднимается на значительную возвышенность, возникают высокие инерционные и динамические нагрузки. При этом масло расплескивается по всему предназначенному для него объему двигателя, от края до края.

В таких ситуациях вероятность оголения маслоприемника высока, при этом сама смазка, в качестве которой используется моторное масло, вспенивается. Если это происходит, двигатель может столкнуться с такой неприятной проблемой, как масляное голодание. Из-за этого давление в системе также резко снижается.

В итоге «движок» перегревается, выходит из строя и может потребоваться его замена.Также сухими картерами оснащаются все «тяжеловесы» типа Burmeister&Wain, ДКРН, Sulzer, некоторые мотоциклы. В последнем случае габаритный поддон для масла в корпусе двигателя разместить попросту невозможно.

Заключение

Несмотря на имеющиеся конструктивные и функциональные различия, картеры в ДВС автомобилей выполняют важнейшую функцию – обеспечение надежной и качественной смазкой подвижных частей. В противном случае не избежать перегрева двигателя, что может привести к проблемам с его эксплуатацией и дорогостоящему ремонту либо замене.

Поддон картера двигателя

Как же устроен ДВС

Двигатель внутреннего сгорания – это основной вид автомобильных силовых агрегатов на сегодняшний день. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основывается на эффекте теплового расширения газов, возникающего во время сгорания в цилиндре топливно-воздушной смеси.

  1. Самые распространенные виды двигателей
  2. Общее устройство ДВС
  3. Рабочий цикл мотора
  4. Двухтактные моторы

Самые распространенные виды двигателей

Существует три разновидности ДВС: поршневой, роторно-поршневой силовой агрегат системы Ванкеля и газотурбинный. За редким исключением на современные авто устанавливаются четырехтактные поршневые моторы. Причина кроется в низкой цене, компактности, малом весе, многотопливности и возможности установки практически на любые транспортные средства.

Сам по себе двигатель автомобиля – это механизм, преобразующий тепловую энергию горящего топлива в механическую, работу которого обеспечивает множество систем, узлов и агрегатов. Поршневые ДВС бывают двух- и четырехтактными. Понять принцип работы двигателя автомобиля проще всего на примере четырехтактного одноцилиндрового силового агрегата.

Читать еще:  Что такое средний крутящий момент двигателя

Четырехтактным мотор называется потому, что один рабочий цикл состоит из четырех движений поршня (тактов) или двух оборотов коленчатого вала:

  • впуск;
  • сжатие;
  • рабочий ход;
  • выпуск.

Общее устройство ДВС

Чтобы понять принцип работы мотора, необходимо в общих чертах представить его устройство. Основными частями являются:

  1. блок цилиндров (в нашем случае цилиндр один);
  2. кривошипно-шатунный механизм, состоящий из коленчатого вала, шатунов и поршней;
  3. головка блока с газораспределительным механизмом (ГРМ).


Кривошипно-шатунный механизм обеспечивает преобразование поступательно-возвратного движения поршней во вращение коленчатого вала. Поршни приходят в движение благодаря энергии сгорающего в цилиндрах топлива.

Работа данного механизма невозможна без работы механизма газораспределения, который обеспечивает своевременное открытие впускных и выпускных клапанов для впуска рабочей смеси и выпуска отработавших газов. Состоит ГРМ из одного или нескольких распределительных валов, имеющих кулачки, толкающие клапаны (не менее двух на каждый цилиндр), клапанов и возвратных пружин.

Двигатель внутреннего сгорания способен работать только при слаженной работе вспомогательных систем, к которым относятся:

  • система зажигания, отвечающая за воспламенение горючей смеси в цилиндрах;
  • впускная система, обеспечивающая подачу воздуха для образования рабочей смеси;
  • топливная система, обеспечивающая непрерывную подачу топлива и получение смеси горючего с воздухом;
  • система смазки, предназначенная для смазывания трущихся деталей и удаления продуктов износа;
  • выхлопная система, которая обеспечивает удаление отработавших газов из цилиндров ДВС и снижение их токсичности;
  • система охлаждения, необходимая для поддержания оптимальной температуры для работы силового агрегата.

Рабочий цикл мотора

Как было сказано выше, цикл состоит из четырех тактов. Во время первого такта кулачок распредвала толкает впускной клапан, открывая его, поршень начинает двигаться из крайнего верхнего положения вниз. При этом в цилиндре создается разрежение, благодаря которому в цилиндр поступает готовая рабочая смесь, либо воздух, если двигатель внутреннего сгорания оснащен системой непосредственного впрыска топлива (в таком случае горючее смешивается с воздухом непосредственно в камере сгорания).

Поршень через шатун сообщает движение коленчатому валу, поворачивая его на 180 градусов к моменту достижения крайнего нижнего положения.

Во время второго такта – сжатия – впускной клапан (или клапаны) закрывается, поршень меняет направление движения на противоположное, сжимая и нагревая рабочую смесь или воздух. По окончанию такта, системой зажигания на свечу подается электрический разряд, и образуется искра, поджигающая сжатую топливно-воздушную смесь.

Принцип воспламенения горючего у дизельного ДВС иной: в завершении такта сжатия, через форсунку, в камеру сгорания впрыскивается мелкораспыленное дизтопливо, где оно смешивается с нагретым воздухом, и происходит самовоспламенение получившейся смеси. Необходимо отметить, что по этой причине степень сжатия дизеля намного выше.

Коленвал тем временем повернулся еще на 180 градусов, сделав один полный оборот.

Третий такт именуется рабочим ходом. Образующиеся во время сгорания топлива газы, расширяясь, толкают поршень в крайнее нижнее положение. Поршень передает энергию коленвалу через шатун и поворачивает его еще на пол-оборота.

По достижении нижней мертвой точки начинается заключительный такт – выпуск. В начале данного такта кулачок распределительного вала толкает и открывает выпускной клапан, поршень движется вверх и выгоняет отработавшие газы из цилиндра.

ДВС, устанавливаемые на современные автомобили, имеют не один цилиндр, а несколько. Для равномерной работы мотора в один и тот же момент времени в разных цилиндрах выполняются разные такты, и каждые пол-оборота коленвала как минимум в одном цилиндре происходит рабочий ход (исключение составляют 2- и 3-цилиндровые моторы). Благодаря этому удается избавиться от лишних вибраций, уравновешивая силы, действующие на коленвал и обеспечить ровную работу ДВС. Шатунные шейки расположены на валу под равными углами относительно друг друга.

Из соображений компактности многоцилиндровые моторы делают не рядными, а V-образными или оппозитными (визитная карточка фирмы Subaru). Это позволяет сэкономить немало пространства под капотом.

Двухтактные моторы

Помимо четырехтактных поршневых ДВС существуют двухтактные. Принцип их работы несколько отличается от описанного выше. Устройство такого мотора проще. В цилиндре имеется для окна – впускное и выпускное, расположенное выше. Поршень, находясь в НМТ, перекрывает впускное окно, затем, двигаясь вверх, перекрывает выпускное и сжимает рабочую смесь. По достижении им ВМТ на свече образуется искра и поджигает смесь. В это время впускное окно оказывается открытым, и через него в кривошипную камеру попадает очередная доза топливно-воздушной смеси.

Во время второго такта, двигаясь вниз под воздействием газов, поршень открывает выпускное окно, через которое отработавшие газы выдуваются из цилиндра новой порцией рабочей смеси, которая попадает в цилиндр через продувочный канал. Частично рабочая смесь при этом также уходит в выпускное окно, что объясняет прожорливость двухтактного ДВС.
» alt=»»>
Подобный принцип работы позволяет достичь большей мощности двигателя при меньшем рабочем объеме, однако за это приходится расплачиваться большим расходом топлива. К преимуществам таких моторов можно отнести более равномерную работу, простую конструкцию, малый вес и высокую удельную мощность. Из недостатков следует упомянуть более грязный выхлоп, отсутствие систем смазки и охлаждения, что грозит перегревом и выходом агрегата из строя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector