Что такое механизмы двигателя

Как устроен ДВС в автомобиле. «Просто и понятно».

Здравствуй, мой многоуважаемый читатель!

Как ты наверное понял, сейчас пойдёт речь об устройстве двигателя в автомобиле, но перед этим я хотел бы сказать, что я запускаю целый цикл статей, который включает в себя разбор всех устройств находящихся в автомобиле. Если интересно, то переходи на мой канал и узнай, как полностью устроен автомобиль.

Итак, начнём с простого. Двигатель внутреннего сгорания или же кратко ДВС — это самый распространённый тип двигателя, использующийся в автомобилях и не только.

Основные механизмы двигателя, которые характеризуют его производительность:

Цилиндр – это самая важная часть силового агрегата, в автомобиле их как правило 4 и более.

• Свеча зажигания — генерирует искру, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь. Благодаря этому и происходит процесс сгорания топлива. На один цилиндр приходятся по одной свече.

• Клапаны впуска и выпуска — клапан впуска открывается, когда нужно впустить топливо, а клапан выпуска открывается тогда, когда нужно выпустить отработанные газы.

Оба клапана крепко закрыты, когда в двигателе происходят такты сжатия и сгорания. Это обеспечивает необходимую полную герметичность.

• Поршень — представляет собой металлическую деталь, которая имеет форму цилиндра. В двигателе выполняет движение вверх-вниз.

Поршневые кольца — служат уплотнителями внешней кромки поршня и внутренней поверхности цилиндра. Также они имеют две цели:

— не дают попадать горючей смеси в картер ДВС из камеры сгорания в моменты сжатия и рабочего такта.

— не дают попасть маслу из картера в камеру сгорания, ведь там оно может воспламениться. Если автомобиль начинает сжигать масло, это говорит о том, что нужно менять поршневые кольца, которые уже не обеспечивают должного уплотнения.

Шатун — служит соединительным элементом между поршнем и коленчатым валом.

• Коленчатый вал — преобразует поступательные движения поршней во вращательные

• Распределительный вал — основная деталь газораспределительного механизма (ГРМ) , служащего для синхронизации впуска или выпуска и тактов работы двигателя.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания:

Существует 4 такта работы ДВС:

Такт — это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

1 такт — впуск. Открывается впускной клапан, топливо заполняет цилиндр, тем самым поршень сдвигается с верхней мёртвой точки вниз.

2 такт — сжатие. Цилиндр начинает подниматься вверх, тем самым сжимая топливо, находящиеся в цилиндре до размеров камеры сгорания.

3 такт — рабочий ход. После того, как топливо во втором такте сжалось до размеров камеры сгорания, свеча зажигания поджигает топливную смесь, тем самым заводя двигатель. Данный такт является самым ключевым, т.к. благодаря ему автомобиль начинает работать.

4 такт — выпуск. После третьего такта, в цилиндре вырабатываются газы, тем самым опуская поршень до нижней мёртвой точки. В данном такте открывается выпускной клапан и газы выходят наружу.

Ну ну этом пожалуй всё. Как ты понял, устройство двигателя не такое сложное, как кажется, и я рад, что теперь ты разбираешься в этом. Спасибо за прочтение!

P.S. Ставь лайк, если тебе понравилась моя статья. Пиши комментарий о том, хотел бы ещё увидеть статьи на подобные темы.

И не забудь подписаться на мой канал, что бы не пропустить новый интересный пост.

Источник

Основные механизмы и системы двигателя

ДВС состоит из кривошипно-шатунного механизма, механизма газораспределения и пяти систем: питания, зажигания, смазки, охлаждения и пуска.

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для восприятия давления газов и преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала

Механизм газораспределения служит для выполнения циклов ДВС

Система питания предназначена для приготовления и подачи в цилиндр двигателя в процессе впуска горючей смеси нужных качества и количества или порций распыленного топлива в определенный момент.

Система зажигания служит для принудительного воспламенения рабочей смеси от электрической искры, возникающей между электродами свечи зажигания под действием импульса электрического тока высокого напряжения.

Система смазки служит для непрерывного подвода смазки к узлам трения движущихся деталей.

Система охлаждения предназначена для принудительного отвода теплоты от нагретых деталей. Системы охлаждения бывают жидкостные и воздушные, когда охлаждение деталей осуществляется потоком воздуха.

Система пуска предназначена для быстрого и надежного пуска двигателя.

Рабочие процессы, протекающие в цилиндрах четырехтактного и двухтактного ДВС.

Основные понятия и определения (см. рис. 8)

При перемещении в цилиндре поршень достигает крайних положений , в которых направление его движения меняется. Крайние верхнее и нижнее положения поршня называются соответственно верхняя(в.м.т.) и нижняя(н.м.т.) мертвые точки. И этих точках сила, действующая на поршень не может создавать крутящий момент на коленчатом валу. Расстояние между верхней и нижней мертвыми точками называетсяходом поршня и обозначают S.

Читайте также:  Starline a92 дистанционный запуск двигателя

Внутренний объем цилиндра при положении поршня в в.м.т. называется объем камеры сгоранияиобозначают Vс . Внутренняя полость цилиндра при положении поршня в н.м.т. называется полным объемом цилиндраиобозначаютVa. Объем, описываемый поршнем при движении его от в.м.т. к н.м.т., называется рабочим объемом цилиндра и обозначают Vh. Рабочий объем цилиндра равен разности между полным объемом цилиндра и объемом камеры сгорания. Vh = Va — Vс

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатияи обозначают ε . Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем внутренней полости цилиндра при движении поршня от н.м.т. к в.м.т.;

Рис. 8. Схема четырехтактного ДВС

Степень сжатия карбюраторных двигателей обычно в пределах 7-10, а дизельных – 16-22. Степень сжатия влияет на мощность и экономичность двигателя. С увеличением степени сжатия увеличиваются мощность двигателя и его экономичность.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из пяти процессов: впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск, которые совершаются за. четыре такта (хода поршня) или за два оборота коленчатого вала.

1.6.2. Процесс впуска.

На рис. 12 представлена диаграмма изменения давления газов внутри цилиндра в процессе впуска. По линии ординат показывается давление, а по линии абсцисс – объем внутренней полости цилиндра. Принятые обозначения: т.1- начало открытия впускного клапана; т.2- конец закрытия впускного клапана; т.r— положение поршня в в.м.т. в начале впуска; т.а— положение поршня в н.м.т.;ро— атмосферное давление.

Впуск горючей смеси (смеси паров топлива с воздухом) происходит после выпуска из цилиндра отработавших газов от предыдущего цикла. Впускной клапан открывается с некоторым опережением до в.м.т. (т.1), чтобы получить к моменту прихода поршня в в.м.т. большее проходное сечение у клапана.

Рис. 9. Процесс впуска

Впуск горючей смеси происходит за два этапа. Первый за счет разрежения, создающегося в цилиндре (линия r-a) и второй за счет скоростного напора потока смеси (линия а-2). Впуск смеси заканчивается в момент закрытия впускного клапана т.2.

Процесс впуска или другими словами процесс наполнения цилиндра горючей смесью зависит от ряда факторов, В результате чего действительное количество горючей смеси (воздуха) поступившее в цилиндр за период наполнения не равно тому количеству, которое теоретически могло бы заполнить рабочий объем цилиндра Vh при условиях, при которых свежий заряд находится перед впускным патрубком двигателя (ркк). Эти параметры свежего заряда существенно отличаются от параметров воздуха в окружающей среде роо:

1. — из-за сопротивления воздушного фильтра и трубопроводов рк ро

— вследствие сопротивления во впускном патрубке и в клапанном канале давление свежего заряда в цилиндре ра меньше, чем перед впускным патрубкомра = рк — Δ рв, где Δ рв – сопротивление впускных органов.

2. Такое соотношение между ра и рк сохраняется и в начале сжатия до тех пор пока ра вследствие сжатия не выровняется с рк. Наличие разницы давлений вне и внутри цилиндра используется различными способами для дополнительного ввода в цилиндр свежей смеси, что является способом увеличения общего количества заряда и называется дозарядкой.

3. Воздух или горючая смесь, поступая в цилиндр, нагреваются от его стенок. Кроме того в карбюраторных двигателях горючая смесь подогревается во впускном трубопроводе. Подогрев оценивается ΔТ –разностью температур, это снижает плотность заряда, а следовательно и количество действительно поступившей в цилиндр горючей смеси.

4 .Невозможно удалить полностью из цилиндра в период выпуска все продукты сгорания. Остаток называют остаточные газы. .

Эти факторы, влияющие на наполнение рабочего цилиндра, с свою очередь, зависят от целого комплекса условий конструктивного и эксплу-атационного характера.

Степень наполнения цилиндра горючей смесью ( воздухом) оценивается коэффициентом наполнения

где Gi – количество горючей смеси (воздуха) оставшегося в цилиндре после закрытия впускного клапана;

ρк – плотность горючей смеси ( воздуха) прирк и Тк.

Vh·ρк – количество горючей смеси (воздуха), которое могло бы заполнить цилиндр при давлениирк и температуре Тк.

1.6.3. Процесс сжатияслужит:

— для расширения температурных пределов между которыми протекает рабочий процесс;

-для обеспечения возможности получения максимально достижимой в реальных условиях степени расширения;

— для создания условий, необходимых для возможно лучшего сгорания горючей смеси;

Эти условия обеспечивают эффективное преобразование теплоты в полезную работу.

Рис.11. Процесс сжатия

При внешнем смесеобразовании и воспламенением от искры в процессе сжатия происходит дополнительное перемешивание смеси для повышения однородности ее состава по всему объему. Особенно благоприятные условия в этом отношении создаются, если к концу сжатия в цилиндре сохраняются турбулентное движение сжатой рабочей смеси. Анализ процессов, происходящих в двигателе, показывает, что для увеличения КПД следует стремиться к повышению степени сжатия ε. Однако, степень сжатия должна быть таковой, чтобы температура и давление смеси в конце сжатия не достигли бы значений, при которых могла бы возникнуть детонация или преждевременное воспламенение. В соответствии с этим верхний предел степени сжатия зависит от: свойств топлива; состава смеси; условий теплоотдачи; конструктивных форм камеры сгорания и т.д. Ориентировочные значение степени сжатия: карбюраторный ДВС — 7-10; дизельный — 16-20.

Читайте также:  Митсубиси л200 сколько литров масла в двигателе

В двигателях с воспламенением от сжатия (дизельных) также желательно иметь интенсивное турбулентное движение в конце сжатия. Это облегчает перемешивание впрыскиваемого топлива с воздухом, т.е. улучшает использование воздуха для сгорания. Кроме того, необходимо, чтобы температура в конце сжатия обеспечивала воспламенение впрыснутого топлива. Это минимальная степень сжатия, при которой двигатель может работать. В действительности степень сжатия должна быть значительно выше для:

— надежного пуска холодного двигателя при низкой температуре;

— увеличенная температура в конце сжатия сокращает период между началом впрыска топлива и его воспламенением, что обеспечивает более мягкую работу двигателя.

Поэтому ε = 16 – 20. ε > 20 нежелательно. Т.к.повышенное давление в конце сжатия увеличивает максимальное давление при сгорании и нагрузки на кривошипно- шатунный механизм. При этом увеличение использования теплоты очень незначительно.

1.6.4. Процесс сгорания (см. раздел 2)

Источник

Принцип работы и устройство двигателя

Двигатель внутреннего сгорания называется так потому что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, образующихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя. Выделяемая в этом процессе энергия преобразуется в механическую работу.


В процессе эволюции ДВС выделились несколько типов двигателей, их классификация и общее устройство:

  • 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 до температуры, превышающей температуру горения, а топливо впрыскивается в цилиндры через форсунки.
  • Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания. Здесь 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. Особенности их устройства заключаются в преображении тепловой энергии в механическую работу с помощью вращения ротора со специальными клиновидными лопатками, который приводит в движение вал турбины.

Далее рассматриваются только поршневые двигатели, так как только они получили широкое распространение в автомобильной промышленности. Основные причины тому: надежность, стоимость производства и обслуживания, высокая производительность.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

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

Наиболее простым является двигатель с рядным расположением цилиндров. Однако, с увеличением количества цилиндров растет и линейный размер двигателя. Поэтому появился более компактный вариант расположения — V-образный. При таком варианте цилиндры расположены под углом друг к другу (в пределах 180-ти градусов). Обычно используется для 6-цилиндровых двигателей и более.

Одна из основных частей двигателя — цилиндр (6), в котором находится поршень (7), соединенный через шатун (9) с коленчатым валом (12). Прямолинейное движение поршня в цилиндре вверх и вниз шатун и кривошип преобразуют во вращательное движение коленчатого вала.

На конце вала закреплен маховик (10), назначение которого придавать равномерность вращению вала при работе двигателя. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой блока цилиндров (ГБЦ), в которой находятся впускной (5) и выпускной (4) клапаны, закрывающие соответствующие каналы.

Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала (14) через передаточные механизмы (15). Распределительный вал приводится во вращение шестернями (13) от коленчатого вала.
Для уменьшения потерь 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.

Но главная задача – заставить работать поршень, ведь именно он является главной движущей силой. Для этого в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Топливо воспламеняется в камере сгорания, отбрасывает поршень с большой силой вниз, тем самым приводя его в движение.

Принцип работы двигателя

Из-за низкой производительности и высокого расхода топлива 2-тактных двигателей практически все современные двигатели производят с 4-тактными циклами работы:

  1. Впуск топлива;
  2. Сжатие топлива;
  3. Сгорание;
  4. Вывод отработанных газов за пределы камеры сгорания.
Читайте также:  Как проходит капитальный ремонт двигателя

Точка отсчета — положение поршня вверху (ВМТ — верхняя мертвая точка). В данный момент впускное отверстие открывается клапаном, поршень начинает движение вниз и засасывает топливную смесь в цилиндр. Это первый такт цикла.

Во время второго такта поршень достигает самой нижней точки (НМТ — нижняя мертвая точка), при этом впускное отверстие закрывается, поршень начинает движение вверх, из-за чего топливная смесь сжимается. При достижении поршнем максимальной верхней точки топливная смесь сжата до максимума.

Третий этап – это поджигание сжатой топливной смеси с помощью свечи, которая испускает искру. В результате горючий состав взрывается и толкает поршень с большой силой вниз.

На заключительном этапе поршень достигает нижней границы и по инерции возвращается к верхней точке. В это время открывается выпускной клапан, отработанная смесь в виде газа выходит из камеры сгорания и через выхлопную систему попадает на улицу. После этого цикл, начиная с первого этапа, повторяется снова и продолжается в течение всего времени работы двигателя.

Описанный выше способ является универсальным. По такому принципу построена работа практически всех бензиновых моторов. Дизельные двигатели отличаются тем, что там нет свеч зажигания – элемента, который поджигает топливо. Детонация дизельного топлива осуществляется благодаря сильному сжатию топливной смеси. При такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600О С. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Системы двигателя

Вышеописанное представляет собой БЦ (блок цилиндров) и КШМ (кривошипно-шатунный механизм). Помимо этого современный ДВС состоит и из других вспомогательных систем, которые для удобства восприятия группируют следующим образом:

  1. ГРМ (механизм регулировки фаз газораспределения);
  2. Система смазки;
  3. Система охлаждения;
  4. Система подачи топлива;
  5. Выхлопная система.

ГРМ — газораспределительный механизм

Чтобы в цилиндр поступало нужное количество топлива и воздуха, а продукты сгорания вовремя удалялись из рабочей камеры, в ДВС предусмотрен механизм, называемый газораспределительным. Он отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, через которые в цилиндры поступает топливо-воздушная горючая смесь и удаляются выхлопные газы. К деталям ГРМ относятся:

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

ГРМ приводится в действие от коленчатого вала двигателя автомобиля. С помощью цепи или ремня вращение передается на распределительный вал, который посредством кулачков или коромысел через толкатели нажимает на впускной или выпускной клапан и по очереди открывает и закрывает их.

Система смазки

В любом моторе есть множество трущихся деталей, которые необходимо постоянно смазывать, чтобы уменьшить потери мощности на трение и избежать повышенного износа и заклинивания. Для этого существует система смазки. Попутно с ее помощью решается еще несколько задач: защита деталей двигателя внутреннего сгорания от коррозии, дополнительное охлаждение деталей мотора, а также удаление продуктов износа из мест соприкосновения трущихся частей. Систему смазки двигателя автомобиля образуют:

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

Система охлаждения

Во время работы мотора его детали соприкасаются с раскаленными газами, которые образуются при сгорании топливо-воздушной смеси. Чтобы детали двигателя внутреннего сгорания не разрушались из-за чрезмерного расширения при нагреве, их необходимо охлаждать. Охладить мотор автомобиля можно с помощью воздуха или жидкости. Современные моторы имеют, как правило, жидкостную схему охлаждения, которую образуют следующие части:

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

Система подачи топлива

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

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

В обеих системах имеются топливные насосы, топливные рампы, форсунки подачи топлива, сам принцип подачи одинаков: топливо из бака с помощью насоса через фильтры подается в топливную рампу, из которой попадает в форсунки. Но если в большинстве бензиновых двигателей внутреннего сгорания форсунки подают его во впускной коллектор мотора автомобиля, то в дизельных оно подается непосредственно в цилиндр, и уже там смешивается с воздухом.

Выхлопная система

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

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

В современных двигателях внутреннего сгорания выхлопная конструкция дополнена устройствами нейтрализации вредных выбросов. Она состоит из каталитического нейтрализатора и датчиков, сообщающихся с блоком управления двигателем. Выхлопные газы из выпускного коллектора через приемную трубу попадают в каталитический нейтрализатор, затем через резонатор в глушитель. Далее через выхлопную трубу они выбрасываются в атмосферу.

Источник

Adblock
detector