Как устроен ДВС снаружи и в разрезе

Машина едет за счёт вращения колёс, имеющих сцепление с дорогой. Колёса вращаются за счёт трансмиссии, передающей на них крутящий момент от двигателя. А вот этот самый крутящий момент является продуктом преобразования энергии сжигания топлива в механическую работу, для чего собственно и предназначен двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

В славное семейство ДВС входят роторные, газотурбинные и поршневые двигатели. Именно последние находятся под капотом львиной доли автомобилей для частной и коммерческой эксплуатации. О них и поговорим и рассмотрим схемы в разрезе далее.

Устройство двигателя

Итак, поршневой ДВС является сердцем большинства современных легковушек и включает в себя обязательный джентльменский набор из корпуса, двух механизмов и семи систем. Посмотрите одну из схем устройства двигателя в разрезе:

Корпус связывает в единое целое головку блока цилиндров, в которой находятся основные элементы

газораспределительного механизма (ГРМ). Функция ГРМ — обеспечивать своевременную подачу топливо-воздушной смеси (воздуха) и отвод отработанных газов. ГРМ приводится в действие посредством цепи или ремня от зубчатого венца маховика коленвала, являющегося частью кривошипно-шатунного механизма, преобразующего возвратно-поступательные движения поршней в тот самый крутящий момент, который снимается с коленчатого вала и через трансмиссию передается колёсам.

Системы Двигателя (ДВС) на схеме в разрезе

• Впускная. Горючее не сможет воспламениться без доступа кислорода, и именно впускная система обеспечивает забор, фильтрацию и подачу в нужном объёме воздуха в двигатель.
• Топливная обеспечивает питание мотора. Для современных двигателей в качестве горючего используются бензин, ДТ, биотопливо, водород, как перспективное топливо, сводящее к минимуму отрицательное воздействие на окружающую среду.
• Зажигание обеспечивает воспламенение рабочей смеси. В дизельных двигателях происходит её самовоспламенение.
• Смазка для циркуляции моторного масла, снижающего трение между движущимися частями, создающего защитные плёнки на рабочих поверхностях и нивелирующего негативные эффекты от металлической микро стружки, продуктов сгорания и других вредных факторов работы мотора.
• Охлаждение. Наиболее распространённым является охлаждение ДВС путём принудительной циркуляции антифризов, на худой конец — воды. Есть примеры и воздушного охлаждения мотора, такие как канувший в лету “Запорожец” и широко известный в узких кругах “Porsche 911”.
• Выпускная система отводит от двигателя продукты сгорания, их частичную нейтрализацию и выброс в атмосферу.
• Управление двигателем — это совокупность датчиков и электронных элементов управления остальными системами, завязанная в современных машинах на бортовой компьютер.

Как выглядит схема ДВС в разрезе:

Как работает двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Воспламенения рабочей смеси, состоящей из топлива, воздуха и остатков отработанных газов, происходит в момент максимального верхнего положения поршня, чем достигается наивысшая степень сжатия смеси. Тепловое расширение сгорающих газов толкает поршень вниз, что приводит к вращению коленчатого вала. Двум оборотам коленчатого вала, в четырёхтактном двигателе, соответствуют четыре этапа работы поршня в цилиндре. Для лучшего понимания, рассмотрите еще одну схему ДВС в разрезе:

Как видите на схеме в разрезе показаны: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Подробнее об этом далее.

• Впуск. Поршень идёт вниз. Топливно-воздушная смесь — это продукт совместной деятельности топливной и выпускной систем. В бензиновых двигателях с центральным и распределённым впрыском она образуется во впускном коллекторе. В бензиновых моторах с непосредственным впрыском и в дизелях, данная смесь образуется непосредственно в камере сгорания.
• Сжатие. Ход вверх. При закрытых впускных клапанах происходит смешивание и сжатие смеси до максимальных значений. Апофеозом этого процесса является принудительное или самовоспламенение смеси, знаменующее начало третьего такта.
• Рабочий ход. Поршень идёт вниз. Двигаясь к своей нижней точке, в паре с шатуном передают энергию расширения горящих газов коленвалу.
• Выпуск. Поршень идёт вверх. Через открывающиеся выпускные клапаны ГРМ, отработанные газы отводятся в выпускную систему, где глушатся, охлаждаются и очищаются перед выбросом в окружающую среду.

Стабильная, равномерная работа мотора достигается тем, что цилиндры не совпадают по фазам. Пока один цилиндр совершает полезную работу, в других идут подготовительные циклы, поэтому КПД двигателей внутреннего сгорания не высок (около 40%). Для повышения КПД ДВС и снижения вредных выбросов моторы турбируют, совершенствуют электронное управление рабочим циклом, делая более полным и эффективным сгорание топлива.

Схема цилиндра ДВС в разрезе:

Несколько важных моментов, связанных с устройством ДВС

При всём совершенстве современной электроники, на неё не стоит полагаться на все сто.

Знание устройства и принципа работы мотора поможет даже новичку вовремя заметить тревожные симптомы, а значит избежать неприятных последствий поломок и затрат на их ликвидацию. О важности именно ручного контроля уровня масла в картере мы уже неоднократно писали в материалах.

На что ещё нужно обращать внимание?

Не так уж редки случаи растяжения цепи или разрыва приводного ремня ГРМ, особенно у авто с вторичного рынка. Последствия разрыва ремня ГРМ особенно печальны и дороги в устранении. Стоит следить за физическим состоянием ремня, и при появлении бахромы и других визуально определяемых следов его износа, менять на новый без всяких колебаний. Ослабление ремня или цепи привода ГРМ, проявляется в виде свистящих и гремящих звуков, а также определяется тактильно. Неполадки в головке блока цилиндров могут проявлять себя “пением сверчков” кулачкового привода клапанов. Полезно также следить за напором и характером выхлопных газов. Слегка прерывистый напор, с ритмичным чередованием усилений и ослаблений выхлопа, свидетельствует о нормальном рабочем цикле двигателя.

Ослабленный и равномерный выхлоп, или “выстрелы” из выхлопной трубы, а также наличие в газах сажи, струйки топлива, и особенно — тосола, является показанием для вызова эвакуатора и скорейшего визита на СТО. Есть ряд ситуаций, когда допустима буксировка автомобиля или можно дотянуть до мастера своим ходом, но новичку не всегда просто определиться с предварительным диагнозом, поэтому лучше не рисковать. Деньги, уплаченные за эвакуацию — ничто, по сравнению с затратами на капитальный ремонт двигателя, или лечение “клина” в автоматических коробках передач.

Итак, мы рассказали и показали разные схемы двигателя в разрезе, надеемся, что информация была вам полезна. Здоровья вам и вашему автомобилю. Удачи на дорогах.

Комментарии

Рекомендованные статьи

Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Содержание:

• 1. Определение
• 2. Устройство
• 3. Внутренние системы
• 3.1. Охлаждение
• 3.2. Подача топлива
• 3.3. Смазка
• 3.4. ГРМ
• 3.5. Выхлопная систем
• 4. Классификация
• 4.1. Тип конструкции
• 4.2. Тип топлива
• 4.3. Рабочий цикл
• 4.4. Работа ГРМ
• 4.5. Количество цилиндров
• 4.6. Расположение цилиндров
• 4.7. Создание рабочей смеси
• 5. Принцип работы ДВС
• 5.1. Двигатель 2-хтактный
• 5.2. Двигатель 4-хтактный
• 6. Плюсы и минусы
• 7. Заключение

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой силовой агрегат, который уже ни один десяток лет используется в разного рода транспортных средствах. В начале XX в. он заменил собой паровые двигатели. Но даже сегодня в XXI в. он остается очень актуальным. Рассмотрим, что такое устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания.

Определение

Двигатель имеет приставку «внутреннего сгорания» по одной простой причине. Дело в том, что топливо воспламеняется внутри рабочей камеры, а не внешне. Сгорая, топливо выделяет энергию, которая преобразуется в механическую работу для ее передачи остальным «органам» автомобиля.

Существуют разные виды двигателей, но большей популярностью пользуется поршневой. Данная разновидность мотора позволяет хранить топливо компактно, при этом много не затрачивать его при больших пробегах.

Устройство

Устройство ДВС включает в себя разнообразные системы с механизмами. Главными элементами мотора являются кривошипно-шатунный механизм (КШМ), который также состоит из нескольких элементов, блок цилиндров и его головка с ГРМ.

В процессе вращения коленвала КШМ помогает преобразовывать работу поршней. Энергия, сгорающая в цилиндрах, «запускает» поршни. Без функционирования механизма газораспределения невозможна работа этой системы. ГРМ помогает впускным и выпускным клапанам вовремя открываться. Они запускают рабочую смесь и выпускают отработанный газ.

Распределительные валы, из которых в разных количествах состоит ГРМ, обладают кулачками. Они, в свою очередь, толкают клапаны с возвратными пружинами. Если вспомогательная система функционирует правильно, то и все устройство двигателя внутреннего сгорания будет работать также.

Вспомогательная система состоит из других систем, каждая из которых имеет свое назначение. Подробнее о них будет информация дальше.

Внутренние системы

Охлаждение, питание и смазка — этими словами можно объяснять принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Без данных составляющих невозможно правильно функционировать мотору.

Первое время внутренние системы являлись механическими. Сегодня каждая из них содержит в себе долю «электроники». Двигатель работает более эффективно, если над ним ведется электронное управление. Системы же становятся «гибкими», за ними не нужен пристальный уход и бесконечное обслуживание.

Охлаждение

Когда в двигателе возникает процесс воспламенения, температура повышается до +2500 градусов (в камере). Соответственно, из-за высокой температуры есть риск перегрева поршней, цилиндров и остальных важных элементов. Это приводит, в конечном счете, к утере мощности, выгоранию масла и неполадкам в «движке». Чтобы ликвидировать излишнее тепло, была создана система охлаждения. Ее принцип работы заключается в том, что она с помощью жидкости (воздуха) отводит тепло принудительно.

Воздушная система в автомобилях не применяется. Ее используют в газонокосилках, либо мопедах. Что касается жидкостной системы, то она построена сложным образом, но при этом максимально эффективно отводит излишки тепла. Теплоносителем выступает «незамерзайка», т.е. антифризная жидкость, имеющая низкую температуру замерзания.

Канал для прохождения «незамерзайки» называется рубашкой охлаждения. Она соединена с радиатором с помощью патрубков. Радиатор принимает на себя тепловую массу и перенаправляет ее. В системе за ним находится вентилятор, помогающий быстрее пройти воздушным массам.

В процессе работы «движка» хладагент перемещается от насоса. Он же приходит в действие от коленчатого вала, либо электродвигателя. Для того, чтобы охлаждающая система могла создавать нужный режим температуры, контур охлаждения оснащают термостатом, соединенным с блоком управления.

Подача топлива

Система подачи топлива также подразделяется на виды: инжекторный и карбюраторный. Первый тип является самым востребованным. Инжекторная система подразделяется еще на несколько систем: подача (очистка) топлива, воздуха, дожигание и выпуск отработанного газа. Также подсистемы функционируют на сжигание и улавливание бензиновых паров.

Топливо из бака помогает «влить» электробензонасос, который включается при запуске ДВС. Горючее поступает к рампе с форсунками, проходя через топливный фильтр. Воздух, который наполняет цилиндры, и его количество регулируется дроссельной заслонкой. Она, в свою очередь, функционирует от электропривода, либо троса.

Шаговый электродвигатель осуществляет регулировку оборотов. Чтобы система работала слаженно, в электронный блок поступает информация с датчиков расхода воздуха, частоты и положения коленчатого вала и др.

Кроме распределенного впрыска есть система впрыска непосредственного. Это дорогостоящие агрегаты со сложным устройством. Сотрудниками фирмы «Митцубиси» удалось создать систему, которая получилась более сбалансированной. С ее помощью повысилась мощность «движка», а также улучшилась топливная экономичность.

Смазка

Смазочная система автомобиля защищает элементы от трения, а также не дает образоваться на деталях коррозии, смывает грязь и охлаждает полностью конструкцию. ДВС обычно оснащены комбинированным типом системы, где масло поставляется под давлением и разбрызгиванием.

Через горловину в поддон картера заливается масло в систему. В процессе функционирования «движка» насос с помощью маслозаборника всасывает смазку, после чего оно перенаправляется в основную магистраль.

Магистраль — это ответвленные каналы. Масло по ним переходит к подшипникам коленчатого вала, поршневой группе и т.д. Смазка льется из зазоров у подшипников, а потом начинается разбрызгивание (каплевидное и туманное). Затем масло поступает в поддон, смазывая привод ГРМ.

Смазочная система с сухим картером применима в отношении спортивных машин или тракторов. Масляная жидкость перекачивается в бак, оттуда подается в систему смазки. Подобная конструкция предотвращает перемещение жидкости во время резких движений.

Помимо всего перечисленного, смазочная система играет роль вентилирования от газов картера. Газы поступают через поршневые кольца, а затем комбинируются с парами воды и тем самым преобразуются в токсичные кислоты. Они провоцируют развитие коррозии. Именно поэтому их легче всего вывести в атмосферу.

ГРМ

ГРМ представляет собой газораспределительный механизм, главной функцией которого является своевременная подача смеси в цилиндры и выпуск из них продуктов горения. Чтобы ГРМ могла слаженно работать, для этого нужно на каждый цилиндр по одному впускному и выпускному клапану. У впускного клапана больше диаметр тарелки. Именно эта особенность улучшает наполняемость цилиндра.

В системе также есть распределительный вал, который запускается цепью или ремнем от коленчатого вала. Также он работает на закрытие и открытие клапанов.

Привод клапанов подразделяется на следующие разновидности:

 1. ОНV — распределительный вал находится в блоке цилиндров, но клапаны управляются с помощью штанги и доп.толкателей.

 2. ОНС — распределительный вал находится в головке, клапаны приводятся в действие рычажными толкателями.

 3. DОНС — два распределительных вала находятся в головке. Первый применяется для впускных, а второй, соответственно, для выпускных клапанов.

Открытие и закрытие клапанов происходит в определенные моменты, которые называются фазами. Отличное наполнение и очистка цилиндров обеспечиваются за счет грамотно подобранных цилиндров.

Выхлопная система

На мощность двигателя внутреннего сгорания сильно влияет выхлопная система. Помимо этого, она оказывает небольшое влияние на расход горючего и объема вредных выбросов. Каталитический нейтрализатор — это то, что помогает снизить содержание токсических веществ в газах. Нейтрализатор имеет окислительный и восстановительный катализаторы, способные углеводороды преобразовывать в водяной пар. Прибор ставят рядом с выпускным коллектором.

Нейтрализатор будет функционировать лучше в случае, когда ДВС начнет работу на воздушно-топливной смеси, соединенной в пропорции 14,7 к 1. Специальный датчик будет следить за уровнем воздуха в газах.

Классификация

Выяснив принцип работы двс, водитель может приступать к изучению классификации устройства. Каждый производитель старается его по-своему усовершенствовать. Кто-то пытается увеличить мощность, другие — уменьшить выход токсичных веществ в атмосферу, третьи — оптимизировать стоимость. Рассмотрим, какие на сегодняшний день существуют ДВС и по каким критериям их подразделяют.

Тип конструкции

Двигатели внутреннего сгорания подразделяются на виды по типу конструкции: роторные, поршневые и газовые турбины.

Как работает двигатель внутреннего сгорания роторного типа? На ротор действует давление газов, при этом мотор не имеет ГРМ. Его роль выполняют выпускные (впускные) окна в стенках корпуса по бокам.

Поршневой тип функционирует от поршня, который приводится в действие от сгорающих газов. Поршень толкает коленчатый вал. Что касается газовых турбин, то в ДВС газы на большой скорости влетают на лопатки турбины. Компрессор, установленный в моторе, в свою очередь, предназначается для нагнетания воздуха.

Тип топлива

ДВС функционирует за счет сжигания смеси воздуха с дизелем, газом либо бензином. Если водитель предпочитает газовое топливо, то в его качестве используется сочетание пропана и бутана, сжиженного газа, метана или водорода.

Рабочий цикл

Двигатель внутреннего сгорания имеет рабочий цикл. Он представляет собой последовательность процессов в цилиндрах, которые превращают топливную энергию в механическую.

Существует 2-х тактный и 4-х тактный цикл, каждый из которых работает по своему принципу. В первом случае впуск и сжатие происходят одновременно, а во втором — по четырем тактам (сжатие, впуск, выпуск, рабочий ход).

Нельзя выделить из этих двух ДВС лучший, поскольку 2-х тактный по рабочему циклу является более компактным, а 4-х тактный считается лучше по экономичности.

Работа ГРМ

ГРМ устанавливается по одной из четырех схем, описанных выше по тексту. Каждая компоновка влияет на работу «движка». Помимо этого, приводы клапанов подразделяются по способу регулировки зазоров. Их настройка проводится ручным методом. Для этого меняют в коромыслах винты, либо устанавливают гидрокомпенсаторы для авторегулировки.

Количество цилиндров

Существует одноцилиндровые моторы, которые функционируют не столь равномерно, но это не сильно сказывается на их работе в мопедах и мотоциклах. «Движок» для авто устроен по-другому, здесь требуется более высокая мощность и большой объем цилиндров. В легковые машины по большей части ставят моторы с 4-мя цилиндрами, а в грузовики: 6-ти или 8-ми цилиндровые двигатели. В элитные автомобили марки Ауди могут быть установлены 12-ти цилиндровые «движки».

Расположение цилиндров

Поршневые двигатели подразделяются по схемам блока цилиндров. Они могут быть представлены в виде разного рода конструкций. Их около 5 разновидностей. В зависимости от компоновки под капот мотор ставят под разными углами.

Создание рабочей смеси

Способ смесеобразования — еще один критерий, по которому классифицируются ДВС. Существует внешнее и внутреннее смесеобразование. Первый тип присутствует в карбюраторных моторах, а также в агрегатах с впрыском во впускной коллектор. Второй тип находится в дизельных «движках», а также в бензиновых, имеющих впрыск в камеру сгорания.

Принцип работы ДВС

Поняв, как работает двс, водителям стоит рассмотреть подробнее его принцип работы. Разберем работу двухтактного и четырехтактного двигателя.

Двигатель 2-х тактный

Газораспределительный механизм вместе с КШМ для двухтактного двигателя довольно сильно отличается от четырехтактного. В некоторых участках на цилиндрах вместо клапанов находятся небольшие отверстия, которые именуются как продувочные окна. В цилиндровой головке присутствуют свечи зажигания.

При наступлении первого такта поршень направляется от НМТ в ВМТ. Заполняя собой цилиндр, смесь поступает через впускное окошко. Выпускное окно, в свою очередь, остается открытым для выпуска остатков газов. Двигаясь, поршень создает окнам перекрытие, при этом смесь в этот момент сжимается. Около ВМТ возникает искра зажигания, запуская собой второй такт.

Под влиянием газового давления поршень смещается вниз. Начинается открытие впускного и выпускного окна. Через выпускное уходят отработанные газы, а через впускное поступает смесь.

Таким образом становится ясно, что 2-х тактный «движок» обладает высоким КПД. Рабочий цикл поршня совершает всего 2 хода, при этом коленвал делает единственный полный оборот. К недостаткам системы можно причислить тот момент, что часть ТПС растворяется с газами, что создает низкую топливную экономичность. При этом поршневые кольца довольно быстро подвергаются износу.

Двигатель 4-х тактный

Что касается четырехтактного устройства двс, то здесь работа строится немного по другому принципу. Поршень перемещается внутри цилиндра. Через шатун он соединен в коленвалом. Поднимаясь вверх, поршень остается в таком положении, которое называется верхней «мертвой точкой». Соответственно, после перемещения вниз он становится в положение нижней «мертвой точки» НМТ. Данный ход зовется «тактом». Таким образом, весь рабочий цикл состоит из 4-х тактов, последовательных друг за другом. Изучим каждый такт по отдельности.

 1. Впуск. При включении первого такта открывается впускной клапан. После этого поршень переход от ВМТ, а в цилиндр поступает смесь.

 2. Пройдя НМТ, поршень идет вверх, параллельно сжимая остаточные газы со смесью. Клапаны остаются закрытыми, при этом давление и температура газов возрастает. Свеча зажигания создает искру, помогающую воспламенить смесь.

 3. Смесь возгорается и в процессе горения толкает поршень вниз прямо от ВМТ, при этом клапаны по-прежнему остаются закрытыми.

 4. Выпускной клапан открывается только на выпуске, поршень движется наверх, одновременно толкая газы из цилиндра.

Что касается многоцилиндровых блоков, то в них одинаковые такты осуществляются в разном порядке. Если двигатель имеет 4-цилиндровый блок, то очередность его функционирования бывает в порядке 1-3-2-4. Иными словами, это означает, что впуск произойдет в первую очередь в 1, затем в 3, а потом 2 и 4 цилиндрах.

Плюсы и минусы

ДВС, как и любой тип двигателя, имеет свои преимущества и недостатки.

К плюсам относятся следующие особенности:

 1. Небольшой вес. Обычно такие устройства занимают мало места и имеют низкий вес.

 2. Высокая мощность. На сегодняшний день почти все ДВС обладают высоким значением лошадиных сил. Чем «сильнее» «движок», тем дороже он стоит и больше потребляет топлива.

 3. Есть возможность преодолеть большие расстояния. Эта проблема особо актуальна для тех, кто ездит в другие города ежедневно.

 4. Быстрая заправка. Сегодня заправки расположены повсеместно, поэтому автолюбителям не придется бояться за пустой бак. Заправка длится не более 10 минут.

 5. Простота эксплуатации. Большинство моторов, независимо от их типа, имеют схожую систему. Поэтому разобраться в работе двигателя сможет каждый водитель.

 6. Доступность. Сегодня автомобилем с ДВС никого не удивишь, они эксплуатируются повсеместно. На вторичном рынке их стоимость еще дешевле, так что каждый человек может позволить себе купить такое авто.

 7. Большой ресурс работы. Моторы, выпускаемые сегодня, способны функционировать ни один год подряд, а десятки лет. Возможно, кто-то скажет, что их надежность все же снижается, но это не исключает тот факт, что качество по-прежнему остается «на уровне».

Перечислив все преимущества ДВС, перейдем к недостаткам, которые, к сожалению, также встречаются у данного типа двигателя.

Минусы у ДВС следующие:

 1. Высокая степень выбросов в атмосферу во время езды автомобиля. Дело в том, что топливо не до конца сгорает, и в этом заключается главная проблема. Чтобы авто двигалось, требуется всего лишь 15% горючего, а все остальное уходит в воздух. Отработанный газ содержит множество вредных и токсичных веществ, а также тяжелых металлов.

 2. Требуется коробка переключения передач. Устройство обязательно, так как нужно, чтобы менялось передаточное число. Оно регулирует обороты двигателя, который перенаправляет энергию на колеса, а они вращаются либо быстро, либо медленно.

 3. Регулярная замена масла. Менять масло нужно каждые 10 000 км. Это нужно обязательно делать, так как жидкость загрязняется, а мелкие частицы грязи попадают в «движок».

 4. Высокая цена на топливо. Бензин и солярка с каждым годом возрастают в цене, соответственно, совсем скоро передвижение на авто с ДВС станет роскошью. Чтобы сэкономить на топливе, можно установить газовое оборудование, так как цена газа вдвое ниже остального горючего.

 5. Низкий КПД. Этот параметр наглядно показывает эффективность работы двигателя относительно вырабатываемой энергии. Показатель выражается в процентах. К примеру, электродвигатели имеют КПД около 95%, но в ДВС такие значения невозможны.

 6. Ограниченный ресурс дешевых моторов. Изготовители, выпускающие двигатели по низкой стоимости, используют некачественные детали. Они быстро изнашиваются и «выходят из строя». Но если водитель будет использовать смазку, а также вовремя менять расходные материалы, то «движок» прослужит дольше.

Таким образом, мы выяснили, что ДВС имеет как много преимуществ, так и много недостатков. Несмотря на это, он является одним из самых эффективных устройств на сегодняшний день.

Заключение

Двигатели, производимые сегодня, являются самыми лучшими, поскольку выгодно отличаются от своих предшественников. Сейчас у них нет конкурентов, и в ближайшее время не намечается. Возможно, в течение будущих 10 лет, будет придумано что-то более новое. Многим хотелось бы, чтобы ДВС эксплуатировались вечно, но их существование завершиться, как только в мире закончится нефть и придет эпоха электрических двигателей. Сейчас тенденция к этому уже давно идет вперед.

Выбрать инструктора:

• Автоинструктор Екатерина
• Автоинструктор Юрий
• Автоинструктор Виктор
• Автоинструктор Светлана
• Автоинструктор Яков
• Автоинструктор Оксана
• Автоинструктор Светлана
• Автоинструктор Алексей
• Автоинструктор Игорь
• Автоинструктор Светлана

Отзывы:

Все отзывы

ДВИГАТЕЛЬ ДВС: КОМПОНЕНТЫ И ИХ ФУНКЦИИ, ТИПЫ И ТЕРМИНОЛОГИЯ

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

Преимущества I.C. двигатель

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

КОМПОНЕНТЫ ДВИГАТЕЛЯ ДВС

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ТИПЫ ДВИГАТЕЛЯ ДВС

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

По числу тактов:

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

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

В зависимости от конструкции двигателя:

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

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

В зависимости от используемого топлива:

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

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

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

По способу воспламенения:

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

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

По количеству цилиндров:

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

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

По расположению цилиндров:

1. Рядный двигатель
В двигателях этого типа цилиндры расположены по прямой линии друг за другом по длине коленчатого вала.

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

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

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

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

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

По способу впуска воздуха:

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

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

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

ТЕРМИНОЛОГИЯ ДВИГАТЕЛЯ

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

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

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

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

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

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

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

Рабочий объем = Общий объем – Рабочий объем

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

Степень сжатия = общий объем / клиренс

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

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

Отношение диаметра хода = внутренний диаметр цилиндра / длина хода

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

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

Основные компоненты двигателя внутреннего сгорания и их функции

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

🔗Разница между двигателем SI и двигателем CI
🔗Сравнение двухтактного и четырехтактного двигателя

 

Блок цилиндров

BMW 6-цилиндровый блок

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

Цилиндр

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

Поршень

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

Поршневые кольца

Поршневые кольца установлены на поршне для обеспечения газонепроницаемого уплотнения между поршнем и стенкой цилиндра. Он вставляется в прорези на внешнем диаметре поршня, чтобы предотвратить утечку продуктов сгорания во время работы двигателя.

Камера сгорания

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

Шатуны

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

Коленчатый вал

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

Свеча зажигания

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

Уплотнения

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

Кулачки и распределительный вал

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

Впускной и выпускной клапаны

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

Впускной коллектор и выпускной коллектор

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

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